${message}

${message}

Модельно-ориентированное проектирование (МОП) — это особая технология проектирования встраиваемых систем. Такое проектирование выполняется определенными методами, основанными на систематическом использовании моделей, которые развиваются, уточняются и эффективно используются на всех этапах жизненного цикла изделия. Основной целью применения МОП является гарантия того, что при разработке системы в динамике учтено взаимное влияние компонентов системы, параметры системы настроены оптимально для выполнения поставленных задач, испытания проведены во всех возможных режимах эксплуатации изделия, и компания разработчик уложилась в бюджет при достижении нужного качества изделия в приемлемые сроки. Методология хорошо зарекомендовала себя при разработке различных сложных систем, в частности встраиваемых систем управления, цифровой обработки сигналов, компьютерного зрения, радиолокации и связи.

Запрос консультации

Построение системной модели

Модельно-ориентированное проектирование основано на построении системной модели, в которой объединены различные компоненты и подсистемы. На такой модели различные команды разработчиков совместно проверяют взаимное влияние подсистем, проводят любые виртуальные испытания, в том числе и безопасно отрабатывают аварийные или экстремальные режимы работы изделия. Системную модель нужно использовать не только как виртуальный полигон для отработки различных сценариев работы системы, но и как средство проектирования, то есть быстрого перебора решений или выбора оптимального компонента для установки в систему. Встроенные методы математической оптимизации и калибровки позволяют выбрать наилучшие параметры для достижения целевых показателей поведения системы.

Ключевые особенности:

  • Удобное хранение и отработка различных сценариев поведения системы
  • Возможность командной разработки, в том числе и с привлечением внешних подрядчиков
  • Встроенные методы для автоматизированного подбора оптимальных параметров системы или конкретных компонентов



Проектирование алгоритмов

Цифровые алгоритмы играют существенную роль в облике современных комплексных систем. МОП предоставляет среду для графического построения алгоритмов, наборы готовых библиотек с реализованными алгоритмами, а также средства для автоматической настройки алгоритмов для удовлетворения требований технического задания. Удобство заключается в том, что алгоритмы можно описывать в виде М-языка, привычном для программистов или в виде графических диаграмм, который легко воспринимается инженерами и технологами. На этом этапе алгоритм абстрагирован от вычислителя, на котором будет запущен, что позволяет сконцентрироваться на решении поставленной задачи и перебрать различные варианты ее решения, а не на программировании и тонкостях реализации.

Ключевые особенности:

  • Готовые графические библиотеки для построения алгоритмов машинного и глубокого обучения, систем управления, цифровой обработки сигналов и машинного зрения
  • Подпрограммы для быстрой настройки и автоматизированного подбора параметров алгоритмов
  • Гибкость построения алгоритмов в виде программного М-кода, графических блоков или диаграмм для описания конечных автоматов

Моделирование физических компонентов и окружения

При проектировании или выборе компонента для использования в системе, крайне важным является анализ взаимовлияния этих подсистем или компонентов друг на друга. МОП позволяет в одной модели объединить все подсистемы и провести виртуальные комплексные испытания изделия. Это означает, что при разработке систем управления можно воссоздать физическую модель объекта управления, содержащую механическую, гидравлическую, пневматическую, электрическую и другие подсистемы. А при разработке систем ЦОС можно описать канал передачи данных, радиочастотный тракт, радиолокационную обстановку, антенную решетку или даже задать помехи, наводимые потенциальным противником.

Ключевые особенности:

  • МОП предоставляет необходимые для разработки алгоритмов инструменты для достоверного описания физического мира при разработке алгоритмов
  • Все подсистемы описываются в единой среде и взаимно интегрированы
  • Встроенные методы оптимизации позволяют подобрать параметры виртуальных компонентов на базе экспериментов, проведенных на реальном объекте



Быстрое прототипирование алгоритмов в реальном времени

Модельно-ориентированное проектирование предполагает использование специализированных программно-аппаратных комплексов для проверки работоспособности алгоритмов на реальном объекте. Такие комплексы применяются, когда целевой вычислитель, на котором будут реализованы алгоритмы, еще не доступен, или перенос алгоритмов на целевой вычислитель, а следовательно и проверка работоспособности, занимает слишком много времени.

Применение комплексов полунатурного моделирования позволяет запустить модели алгоритмов в режиме жесткого реального времени “нажатием одной кнопки”, а широкий выбор реализованных интерфейсов подключить алгоритм к реальной системе.

Применяя этот метод, разработчик алгоритмов может убедиться в работоспособности и эффективности своих алгоритмов до того, как передавать их на реализацию программистам на целевом вычислителе, экономя при этом время и бюджет проекта.

Ключевые особенности:

  • Исключительно простое и удобное использование стенда
  • Быстрое прототипирование и проверка алгоритмов в реальном времени
  • Широкий выбор интерфейсов: ARINC 429, MIL-STD-1553B, цифровые и аналоговые вводы/выводы, ШИМ, CAN, SPI, I2C и т.д.
  • Удобные программные средства отладки в реальном времени: визуализация сигналов, настройка параметров “на лету”, запись сигналов и создание виртуальных приборов
  • Операционная система жесткого реального времени

Автоматическая генерация кода из моделей

Модельно-ориентированное проектирование предоставляет инструменты для автоматического перевода моделей алгоритмов в исходные коды для запуска на целевом вычислителе. Широта инструментов позволяет автоматически генерировать исходный код для различных микропроцессоров, операционных систем реального времени, программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), программируемых логических контроллеров (ПЛК) и встраиваемых графических процессоров (GPU). Такой подход к разработке встраиваемых алгоритмов исключает ошибки ручного кодирования, гарантирует быстрое внесение изменений в проект, обеспечивает быстрый перенос алгоритмов с одной элементной базы на другую и с проекта на проект.

Ключевые особенности:

  • Автоматическая генерация читаемого, оптимизированного и единообразного кода
  • Поддержка любой отечественной и зарубежной элементной базы: Элвис, Миландр, Модуль, Texas Instruments, Analog Devices, Xilinx, Intel (Altera) и т.д.
  • Простота повторного использования и внесения изменений

Стенды полунатурного моделирования

Проведение испытаний является неотъемлемой частью любой разработки, однако этот процесс может быть очень дорог, требовать специальных и труднодостижимых условий, а также быть небезопасным для здоровья людей или сохранности испытываемого изделия. Модельно-ориентированное проектирование снижает указанные риски и экономит бюджет за счет использования технологии программно-аппаратного тестирования (Hardware-in-the-Loop). Этот подход позволяет запустить модели окружения и физических компонентов системы на стенде реального времени, подключить к нему целевой вычислитель или контроллер с алгоритмами для того, чтобы проверить корректность его работы. При таком типе тестирования учитываются реальные интерфейсы, особенности реализации алгоритмов на целевом вычислителе, подключенное реальное оборудование и другие факторы. Таким образом, разработчики встраиваемых систем убеждаются в корректности, надежности и безопасности своего контроллера до проведения натурных испытаний на реальном объекте. По такому принципу строятся цифровые двойники (Digital Twin) или стенды типа “электронная/железная птица” в авиации.

Ключевые особенности:

  • Безопасные испытания встраиваемых систем с помощью стендов реального времени
  • Создание электронного двойника изделия для отработки решений
  • Экономия средств и времени за счет виртуальных испытаний, снижение количества натурных испытаний на полигоне
  • Быстрое переконфигурирование стендов под разные проекты

Систематическая верификация и валидация

Модельно-ориентированное проектирование — это процесс постоянной верификации и валидации при разработке встраиваемых систем. Систематическое использование моделей позволяет на разных этапах жизненного цикла проекта проводить и повторять испытания, каждый раз убеждаясь, что система все еще функционирует в соответствии с заложенными требованиями. Удобные инструменты позволяют хранить все тестовые сценарии в удобном виде, сравнивать и анализировать результаты испытаний, а также формально доказывать, что применение инструментов разработки было корректным и не привело к внесению ошибок в проект. Сам процесс разработки и используемые инструменты имеют необходимые сертификаты о применимости при разработке встраиваемых систем повышенной надежности.

Ключевые особенности:

  • Повторное использование тестовых сценариев на всех этапах проектирования
  • Автоматизация испытаний с помощью удобных инструментов
  • Применение формальных методов для доказательства надежности системы
  • Сертифицированные и квалифицируемые инструменты разработки и тестирования по международным и российским стандартам: КТ-178, КТ-254, ISO 26262, ГОСТ Р МЭК 61508, ГОСТ Р 51904, EN 50128, IEC 61511 и IEC 63204

Программное обеспечение

Задать вопрос