Математическое моделирование и модельный подход к разработке БАС

Сквозной цикл MIL → SIL → HIL, «Виртуальная/Электронная птица», трассируемость «требования → тесты → код», сертифицируемая автогенерация под DO‑178C/КТ‑178C и DO‑254, Р‑331.

DO‑178C / КТ‑178СDO‑254Р‑331QTG 150+ICD = DD
Динамика БВС (6‑DOF) FSW / САУ (FS, FCS, MIXER) SIL / прошивка HIL / плата ЦВ

«Виртуальная птица» (SIL) и «Электронная птица» (HIL): стенды для отработки алгоритмов и прошивок без риска.

Что мы делаем

Математические модели в Simulink

6‑DOF (ГОСТ), аэродинамика, ПСУ/МД, СЭС, шасси, датчики (IMU, СНС, компас, лидары).

Алгоритмы САУ/FSW

Модульная архитектура: ROUTE CONTROL, FCS, RTDV, MIXER, STATE MACHINE.

Сквозная кодогенерация

Автогенерация сертифицируемого кода (ERT, MISRA, статический анализ) с трассируемостью требований.

MIL/SIL/HIL‑моделирование

Реал‑тайм обмен по ICD, проверка прошивки вне изделия, аппарат‑ин‑луп с реальной платой ЦВ.

Верификация/Валидация (V&V)

QTG‑программа, 150+ автотестов, покрытие требований, сопоставление с ЛИ/стендом (≤5% по KPI).

Сертификация и нормативка

Подготовка материалов под DO‑178C/КТ‑178C, DO‑254, Р‑331. Model‑Based на V‑диаграмме.

Модельный подход (МОП) и V‑диаграмма

Разрабатываем функциональную архитектуру ВС, строим МОП и жизненный цикл по V‑диаграмме. Модели проектируются с учётом будущей кодогенерации и требований DO‑178/КТ‑178C и Р‑331.

FHA/FTA/FMEA — через полноту моделей и соответствие поведению систем. Параметрическая оптимизация и отработка на модели снижают риски ЛИ.

  • «Единственный летающий» цифровой двойник на ранних стадиях.
  • Трассируемость: требования → тесты → код.
  • Использование моделирования для замещения части НЛГ (где допустимо).

QTG‑подход

Автоматизированное покрытие 150+ сценариев: ВТ, СТ, «Гибрид», отказы ВМГ/БУА, посадки в СМУ и др.

MILSILHIL

Универсальный отечественный автопилот

Автопилот, основанный на моделях, масштабируется на мультикоптеры, самолёты, конвертопланы. Ключевая идея — единая модель FSW и Data Dictionary‑ICD; автогенерация кода обеспечивает единообразие и трассируемость.

  • Модульная архитектура (ROUTE CONTROL, FCS, MIXER, STATE MACHINE).
  • Автогенерация в проекты (Visual Studio / GCC) с соблюдением критериев DO‑178.
  • Портирование на плату ЦВ, конфигурирование PID/логики из Simulink.

Почему это важно

Сокращение цикла НИОКР, единый стандарт качества, предсказуемость поведения ПО и готовность к сертификации.

Отечественный стекICD = DDМасштабируемостьСертифицируемость

Покрытие требований

Автогенерация отчётов, GUI‑панель запуска тестов, сравнение с эталоном. Допуск по KPI ≤ 5%.

  • QTG‑наборы для ВТ, СТ, гибридного режима.
  • Отказы ВМГ/БУА, сценарии СМУ.
  • Замещение части НЛГ моделированием.

Квалификация средств

Средства квалифицируются в контексте проекта: релевантные тесты в целевой среде.

MISRA/StaticUnit/ModelCoverageCI/CD

Соответствие DO‑178C / DO‑254 / Р‑331

DO‑178C (A–D)

  • PSAC, SDP, SVP, SCMP, SQAP
  • Трассируемость требований ↔ дизайн ↔ код ↔ тесты
  • MISRA + статический анализ, код‑ревью
  • Unit/Integration/HSW тесты, Coverage
  • CI/CD отчёты

DO‑254

  • Планы/требования уровня устройств/ПЛИС
  • Трассируемость, верификация, симуляция/стенд
  • Изменения/конфигурации

Р‑331

  • МОП, V‑диаграмма, квалификация средств
  • QTG‑наборы, KPI ≤ 5%

Проекты и компетенции

VTOL 30–150 кг: MIL/SIL/HIL + QTG
Универсальный автопилот: FCS/MIXER/STATE MACHINE
Интеграция DevProm/ICD/Data Dictionary
HIL на платах ЦВ, обмен по UDP/Serial
AirSim/FlightGear визуализация, сенсоры
Документы РЛЭ/СБ/ПМИ + артефакты DO

Команда

Аэродинамика, САУ/FSW, навигация/БИНС, встроенное ПО, испытания и сертификация. Экспертиза PX4/ArduPilot и собственное ПО.

Системный архитектор
Руководитель САУ
Навигация/EKF
HIL/Стенды

White paper: «Автопилот основанный на моделях»

Архитектура, сертифицируемая кодогенерация и дорожная карта соответствия DO‑178C/DO‑254/Р‑331. RU/EN.

Обсудить задачу

Опишите платформу, цели НИОКР и статус моделей/ПО. Подготовим предложение по стендам, объёму V&V и дорожной карте сертификации.