Программные продукты и системы, 2015, № 4 (112)

Научно-исследовательский институт

«Центрпрограммсистем»

Программные

продукты и системы

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

№ 4 (112), 2015

Главный редактор

С.В. ЕМЕЛЬЯНОВ, академик РАН

Тверь

PROGRAMMNYE PRODUKTY

I SISTEMY

(SOFTWARE & SYSTEMS)

International research and practice journal

no. 4 (112), 2015

Editor-in-Chief 

S.V. EMELYANOV, Academician of the Russian Academy of Sciences

Tver

Russian Federation

Research Institute CENTERPROGRAMSYSTEM

 ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ И СИСТЕМЫ
Международное научно-практическое 
приложение к международному журналу 
«ПРОБЛЕМЫ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ УПРАВЛЕНИЯ»

Главный редактор 
С.В. ЕМЕЛЬЯНОВ, академик РАН (г. Москва, Россия)

Научные редакторы:
В.Н. РЕШЕТНИКОВ, д.ф.-м.н., профессор МАТИ (г. Москва, Россия)
Н.А. СЕМЕНОВ, д.т.н., профессор ТвГТУ (г. Тверь, Россия)
В.Е. ШУКШУНОВ, д.т.н., профессор, Центр тренажеростроения(г. Москва, Россия)

Рецензенты: 
А.П. Еремеев, д.т.н., профессор МЭИ (ТУ) (г. Москва, Россия)
В.Н. Решетников, д.ф.-м.н., профессор МАТИ (г. Москва, Россия)
Н.А. Семенов, д.т.н., профессор ТвГТУ (г. Тверь, Россия)
О.А. Финько, д.т.н., профессор ФВАС (г. Краснодар, Россия)
А.Н. Сотников, д.ф.-м.н., профессор МСЦ РАН (г. Москва, Россия)
Т.Н. Гартман, д.т.н., профессор РХТУ им. Д.И. Менделеева (г. Москва, Россия)
А.В. Язенин, д.ф.-м.н., профессор ТвГУ (г. Тверь, Россия)

Издатель НИИ «Центрпрограммсистем»

(г. Тверь, Россия)

Учредители: МНИИПУ (г. Москва, Россия),
Главная редакция международного журнала 
«Проблемы теории и практики управления»

(г. Москва, Россия),

Закрытое акционерное общество 

«Научно-исследовательский институт 

«Центрпрограммсистем» (г. Тверь, Россия)

Журнал зарегистрирован

в Комитете Российской Федерации

по печати 26 июня 1995 г.

Регистрационное

свидетельство № 013831

Подписной индекс в каталоге

Агентства «Роспечать» 70799

ISSN 0236-235X (печатн.)
ISSN 2311-2735 (онлайн)

МЕЖДУНАРОДНАЯ РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ

Семенов Н.А. – д.т.н., профессор Тверского государственного технического университета, заместитель главного 
редактора (г. Тверь, Россия)
Решетников В.Н. – д.ф.-м.н., профессор Российского государственного технологического университета 
им. К.Э. Циолковского (МАТИ), заместитель главного редактора (г. Москва, Россия)
Арефьев И.Б. – д.т.н., профессор Морской академии Польши (г. Щецин, Польша)
Афанасьев А.П. – д.ф.-м.н., профессор Московского физико-технического института (технического университета), 
заведующий Центром распределенных вычислений Института проблем передачи информации РАН (г. Москва, Россия)
Батыршин И.З. – д.т.н., профессор Мексиканского института нефти (г. Мехико, Мексика)
Вагин В.Н. – д.т.н., профессор Московского энергетического института (технического университета) 
(г. Москва, Россия)
Голенков В.В. – д.т.н., профессор Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники 
(г. Минск, Беларусь)
Еремеев А.П. – д.т.н., профессор Московского энергетического института (технического университета)
(г. Москва, Россия)
Котов А.С. – кандидат наук, ассистент профессора университета Уэйна (штат Мичиган) (г. Детройт, США)
Кузнецов О.П. – д.т.н., профессор Института проблем управления РАН (г. Москва, Россия)
Курейчик В.М. – д.т.н., профессор Технологического института Южного федерального университета 
(г. Таганрог, Россия)
Лисецкий Ю.М. – к.т.н., генеральный директор «S&T Ukraine» (г. Киев, Украина)
Мамросенко К.А. – к.т.н., доцент Российского государственного технологического университета 
им. К.Э. Циолковского (МАТИ), заведующий отделом Центра визуализации и спутниковых 
информационных технологий ФНЦ НИИСИ РАН (г. Москва, Россия)
Нгуен Тхань Нги – д.ф.-м.н., профессор, проректор Ханойского открытого университета (г. Ханой, Вьетнам)
Николов Р.В. – доктор наук, профессор Университета библиотековедения и информационных технологий Софии
(г. София, Болгария)
Осипов Г.С. – д.ф.-м.н., профессор, заместитель директора Института системного анализа РАН (г. Москва, Россия)
Палюх Б.В. – д.т.н., профессор Тверского государственного технического университета (г. Тверь, Россия)
Рахманов A.A. – д.т.н., профессор, заместитель генерального директора Концерна «РТИ Системы» (г. Москва, Россия)
Серов В.С. – д.ф.-м.н., профессор Университета прикладных наук Оулу (г. Оулу, Финляндия)
Сотников А.Н. – д.ф.-м.н., профессор, Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН (г. Москва, Россия)
Сулейманов Д.Ш. – академик АН Республики Татарстан, д.т.н., профессор Казанского государственного 
технического университета (г. Казань, Республика Татарстан, Россия)
Тарасов В.Б. – к.т.н., доцент Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана (г. Москва, Россия)
Таратухин В.В. – доктор философии, управляющий директор Европейского исследовательского центра 
в области информационных систем (ERCIS) Вестфальского университета им. Вильгельма (г. Мюнстер, Германия)
Хорошевский В.Ф. – д.т.н., профессор Московского физико-технического института (технического университета) 
(г. Москва, Россия)
Язенин А.В. – д.ф.-м.н., профессор Тверского государственного университета (г. Тверь, Россия)

АССОЦИИРОВАННЫЕ ЧЛЕНЫ РЕДАКЦИИ

Московский энергетический институт (технический университет), г. Москва, Россия
Технологический институт Южного федерального университета, г. Таганрог, Россия
Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия
Научно-исследовательский институт «Центрпрограммсистем», г. Тверь, Россия

АДРЕС РЕДАКЦИИ
Россия, 170024, г. Тверь, пр. 50 лет Октября, 3а
Телефон (482-2) 39-91-49
Факс (482-2) 39-91-00
E-mail: red@cps.tver.ru
www.swsys.ru

Подписано в печать 17.11.2015 г.

Отпечатано ООО ИПП «Фактор и К»

Россия, 170028, г. Тверь, ул. Лукина, д. 4, стр. 1

Выпускается один раз в квартал. Год издания двадцать восьмой

Формат 6084 1/8. Объем 264 стр.

Заказ № 68. Тираж 1000 экз. Цена 257,40 руб.

Автор статьи отвечает за подбор, оригинальность и точность приводимого фактического материала.
Авторские гонорары не выплачиваются. При перепечатке материалов ссылка на журнал обязательна.

 PROGRAMMNYE PRODUKTY I SISTEMY
(SOFTWARE & SYSTEMS)

International research and practice supplement for International magazine 
THEORETICAL AND PRACTICAL ISSUES OF MANAGEMENT
Editor-in-chief 
S.V. Emelyanov, Academician of the Russian Academy of Sciences (Mosсow, Russian Federation)

Science editors:
V.N. Reshetnikov, Dr.Sc. (Physics and Mathematics), Professor MATI (Moscow, Russian Federation)
N.A. Semenov, Dr.Sc. (Engineering), Professor TSTU (Tver, Russian Federation)
V.E. Shukshunov, Dr.Sc. (Engineering), Professor, Space Simulator Center (Moscow, Russian Federation)

Reviewers: 
A.P. Eremeev, Dr.Sc. (Engineering), Professor MPEI (Moscow, Russian Federation)
V.N. Reshetnikov, Dr.Sc. (Physics and Mathematics), Professor MATI (Moscow, Russian Federation)
N.A. Semenov, Dr.Sc. (Engineering), Professor TSTU (Tver, Russian Federation)
O.A. Finko, Dr.Sc. (Engineering), Professor Military Academy of Communications (Krasnodar, Russian Federation)
A.N. Sotnikov, Dr.Sc. (Physics and Mathematics), Professor JSCC RAS (Moscow, Russian Federation)
T.N. Gartman, Dr.Sc. (Engineering), Professor D. Mendeleev University (Moscow, Russian Federation)
A.V. Yazenin, Dr.Sc. (Physics and Mathematics), Professor TSU (Tver, Russian Federation)

Publisher Research Institute 
CENTERPROGRAMSYSTEM 

(Tver, Russian Federation)

The Founders: International Scientific 

and Research Institute 
for Management Issues 

(Moscow, Russian Federation),

the Chief Editorial Board 

of International Magazine Theoretical 
and practical issues of management

(Moscow, Russian Federation),

Research Institute 

CENTERPROGRAMSYSTEM 

(Tver, Russian Federation)
The magazine is on record 

in Russian committee

on press 26th of June 1995

Registration certificate № 013831

ISSN 0236-235X (print)

ISSN 2311-2735 (online)

INTERNATIONAL EDITORIAL BOARD

Semenov N.A. – Dr.Sc. (Engineering), Professor of Tver State Technical University, Deputy Editor-in-Chief
(Tver, Russian Federation)
Reshetnikov V.N. – Dr.Sc. (Physics and Mathematics), Professor of Russian State Technological University (MATI), 
Deputy Editor-in-Chief (Mosсow, Russian Federation)
Arefev I.B. – Dr.Sc. (Engineering), Professor of Poland Szczecin Maritime Academy (Szczecin, Poland)
Afanas’ev A.P. – Dr.Sc. (Physics and Mathematics), Professor of Moscow Institute of Physics and Technology, 
Head of Centre for Distributed Computing of Institute for Information Transmission Problems (Moscow, Russian Federation)
Batyrshin I.Z. – Dr.Sc. (Engineering), Professor of Mexican Petroleum Institute (Mexico City, Mexico)
Vagin V.N. – Dr.Sc. (Engineering), Professor of Moscow Power Engineering Institute (Technical University) 
(Mosсow, Russian Federation)
Golenkov V.V. – Dr.Sc. (Engineering), Professor of Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics 
(Minsk, Republic of Belarus)
Eremeev A.P. – Dr.Sc. (Engineering), Professor of Moscow Power Engineering Institute (Technical University) 
(Moscow, Russian Federation)
Kotov A.S. – Ph.D. (Computer Science), Assistant Professor, Wayne State University (Detroit, MI, USA)
Kuznetsov O.P. – Dr.Sc. (Engineering), Professor of the Institute of Control Sciences of the Russian Academy of Sciences
(Moscow, Russian Federation)
Kureichik V.M. – Dr.Sc. (Engineering), Professor of Taganrog Technology Institute at Southern Federal University
(Taganrog, Russian Federation)
Lisetskiy Yu.M. – Ph.D.Tech.Sc., CEO of S&T Ukraine (Kiev, Ukraine)
Mamrosenko K.A. – Ph.D. (Engineering), Associate Professor of Russian State Technological University (MATI), 
Head of Department of Center of visualization and satellite information technologies SRISA RAS (Moscow, Russian Federation)
Nguyen Thanh Nghi – Dr.Sc. (Physics and Mathematics), Professor, Vice-Principal of Hanoi Open University (Hanoi, Vietnam)
Nikolov R.V. – Full Professor of the University of Library Studies and Information Technology (Sofia, Bulgaria)
Osipov G.S. – Dr.Sc. (Physics and Mathematics), Professor, Deputy of the Principal of Institute of Systems Analysis 
of the Russian Academy of Sciences (Mosсow, Russian Federation)
Palyukh B.V. – Dr.Sc. (Engineering), Professor of Tver State Technical University (Tver, Russian Federation)
Rakhmanov A.A. – Dr.Sc. (Engineering), Professor, Deputy of the CEO of Concern RTI Systems
(Mosсow, Russian Federation)
Serov V.S. – Dr.Sc. (Physics and Mathematics), Professor of the Oulu University of Applied Sciences (Oulu, Finland)
Sotnikov A.N. – Dr.Sc. (Physics and Mathematics), Professor, Joint Supercomputer Center of the Russian Academy 
of Sciences (Moscow, Russian Federation)
Suleimanov D.Sh. – Academician of TAS, Dr.Sc. (Engineering), Professor of Kazan State Technical University
(Kazan, Republic of Tatarstan, Russian Federation)
Tarassov V.B. – Ph.D. (Engineering), Associate Professor of Bauman Moscow State Technical University
(Mosсow, Russian Federation)
Taratoukhine V.V. – Ph.D. (Engineering), Dr.Ph., Managing Director of the Competence Centre ERP and ERCIS Lab
Russia of the ERCIS (Muenster, Germany)
Khoroshevsky V.F. – Dr.Sc. (Engineering), Professor of Moscow Institute of Physics and Technology
(Moscow, Russian Federation)
Yazenin A.V. – Dr.Sc. (Physics and Mathematics), Professor of Tver State University (Tver, Russian Federation)

ASSOCIATED EDITORIAL BOARD MEMBERS

Moscow Power Engineering Institute (Technical University), Moscow, Russian Federation
Technology Institute at Southern Federal University, Taganrog, Russian Federation
Tver State Technical University, Tver, Russian Federation
Research Institute CENTERPROGRAMSYSTEM, Tver, Russian Federation

EDITORIAL OFFICE ADDRESS
50 let Oktyabrya Ave. 3а, Tver, 170024, Russian Federation
Phone: (482-2) 39-91-49  Fax: (482-2) 39-91-00
E-mail: red@cps.tver.ru
www.swsys.ru

Passed for printing 17.11.2015

Printed in printing-office “Faktor i K”

Lukina St. 4/1, Tver, 170028, Russian Federation

Published quarterly. 28th year of publication

Format 6084 1/8. Circulation 1000 copies

Prod. order № 68. Wordage 264 pages. Price 257,40 rub.

Вниманию авторов!

Международный журнал «Программные продукты и системы» публикует материалы научного и научно-практиче
ского характера по новым информационным технологиям, результаты академических и отраслевых исследований в 
области использования средств вычислительной техники. Практикуются выпуски тематических номеров по искусственному интеллекту, системам автоматизированного проектирования, по технологиям разработки программных 
средств и системам защиты, а также специализированные выпуски, посвященные научным исследованиям и разработкам отдельных вузов, НИИ, научных организаций. 

Решением Президиума Высшей аттестационной комиссии (ВАК) Министерства образования и науки РФ междуна
родный журнал «Программные продукты и системы» внесен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов 
и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых 
степеней кандидата и доктора наук.

Информация об опубликованных статьях по установленной форме регулярно предоставляется в систему Россий
ского индекса научного цитирования (РИНЦ), в CrossRef и готовится для передачи в международные базы цитирования.

Условия публикации

К рассмотрению принимаются ранее нигде не опубликованные материалы, соответствующие тематике жур
нала (специализация 05.13.ХХ – Информатика, вычислительная техника и управление) и отвечающие редакционным требованиям.

Работа представляется в электронном виде в формате Word. При обилии сложных формул обязательно нали
чие статьи и в формате PDF. Формулы должны быть набраны в редакторе формул Word (Microsoft Equation или 
MathType). Объем статьи вместе с иллюстрациями – не менее 10 000 знаков. Диаграммы, схемы, графики должны 
быть доступными для редактирования (Word, Visio, Exel). Все иллюстрации для полиграфического воспроизведения представляются в черно-белом варианте. Цветные, тонированные, отсканированные, не подлежащие 
редактированию средствами Word рисунки и экранные формы следует присылать в хорошем качестве для их дополнительного размещения на сайте журнала в макете статьи с доступом по ссылке. (Публикация материалов с 
использованием гипертекста, графики, аудио-, видео-, программных средств и др. возможна в электронном издании 
«Программные продукты, системы и алгоритмы», сайт www.swsys-web.ru.) Заголовок должен быть информативным; сокращения, а также терминологию узкой тематики желательно в нем не использовать. Количество авторов 
на одну статью – не более 4, количество статей одного автора в номере, включая соавторство, – не более 2. Список 
литературы (оформленный в соответствии с ГОСТ Р 7.05–2008), наличие которого обязательно, должен включать 
не менее 10 пунктов.

Необходимы также аннотация (не менее 200 слов), ключевые слова (7–10) и индекс УДК. Название статьи, 

аннотация и ключевые слова должны быть переведены на английский язык (машинный перевод недопустим), а 
фамилии авторов, названия и юридические адреса организаций (если нет официального перевода), пристатейные 
списки литературы – транслитерированы по стандарту BGN/PCGN. 

Вместе со статьей следует прислать отзыв-рекомендацию в произвольной форме, экспертное заключение, 

лицензионное соглашение, а также сведения об авторах: фамилия, имя, отчество, название и юридический адрес 
организации, должность, ученые степень и звание (если есть), контактный телефон, электронный адрес, почтовый 
адрес для отправки бесплатного авторского экземпляра журнала. 

Порядок рецензирования

Все статьи, поступающие в редакцию (соответствующие тематике и оформленные согласно требованиям к 

публикации), подлежат обязательному рецензированию в течение месяца с момента поступления. 

В редакции есть устоявшийся коллектив рецензентов, среди которых члены международной редколлегии 

журнала, эксперты из числа крупных специалистов в области информатики и вычислительной техники ведущих 
вузов страны, а также ученые и специалисты НИИ «Центрпрограммсистем» (г. Тверь).

Рецензирование проводится конфиденциально. Автору статьи предоставляется возможность ознакомиться с 

текстом рецензии. При необходимости статья отправляется на доработку.

Рецензии обсуждаются на заседаниях рабочей группы, состоящей из членов научного совета журнала. Засе
дания проводятся раз в месяц в НИИ «Центрпрограммсистем» (г. Тверь), где принимается решение о целесообразности публикации статьи.

Статьи, одобренные редакционным советом, публикуются бесплатно в течение года с момента одобрения, а 

отправленные на доработку – с момента поступления после устранения замечаний.

Редакция международного журнала «Программные продукты и системы» в своей работе руководствуется 

сводом правил Кодекса этики научных публикаций, разработанным и утвержденным Комитетом по этике научных 
публикаций.

Программные продукты и системы / Software & Systems
№ 4 (112), 2015

5

УДК 004.72
Дата подачи статьи: 09.09.15

DOI: 10.15827/0236-235X.112.005-015

КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ И СОЗДАНИЯ 
УЧЕБНО-ТРЕНАЖЕРНО-МОДЕЛИРУЮЩЕГО КОМПЛЕКСА 

НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ 

В.Е. Шукшунов, д.т.н., профессор, генеральный директор, v.shukshunov@simct.ru;

В.В. Янюшкин, к.т.н., зам. генерального директора, v.yanyushkin@simct.ru 

(Центр тренажеростроения и подготовки персонала, 

ул. Первомайская, 92, г. Москва, 115088, Россия) 

В статье рассматриваются подходы к созданию учебно-тренажерно-моделирующего комплекса нового поколения 

в НИИ ЦПК имени Ю.А. Гагарина на базе современных технических и программных решений. Приведены подходы к 
декомпозиции задач проектирования учебно-тренажерно-моделирующего комплекса нового поколения на основе нескольких взаимосвязанных этапов решения определенных задач. Дается краткий анализ создания и эксплуатации нескольких поколений тренажерных комплексов для подготовки космонавтов, в том числе с точки зрения использования 
в них интегрирующих принципов. Предлагается алгоритм интеграции существующих и эксплуатируемых технических средств подготовки космонавтов в единый тренажерный комплекс, при этом рассматриваются понятие «шлюз» 
и современные технологии вычислений, в том числе применение виртуализации и набора специализированных технических и программных средств. Приводится перспективная структура учебно-тренажерно-моделирующих комплексов, каждый из которых представляет собой отдельную составную часть, решающую определенный круг задач, особое 
внимание уделяется «сращиванию» образовательного и тренажерного процессов при подготовке специалистов. В заключение приводится состав экспериментального стенда, на базе которого апробировались все предлагаемые решения
по созданию учебно-тренажерно-моделирующего комплекса. Описываются полученные результаты, которые отражают принципиально новые решения, в том числе применение централизованных расчетов единой вычислительной 
системы, применение на рабочих местах тонких клиентов. В процессе работы анализируется загрузка ресурсов, сетевых каналов передачи данных и других критических параметров. Отмечается высокая оценка многими экспертами в 
области информационных технологий результатов проведенных работ для создания экспериментального стенда.

Ключевые слова: учебно-тренажерно-моделирующий комплекс, технологии виртуализации ресурсов, техниче
ские средства подготовки космонавтов, интеграция автономных тренажеров, единая программно-аппаратная инфраструктура.

При разработке новых тренажеров, функцио
нально-моделирующих стендов (ФМС) и специализированных комплексов в рамках единой инфраструктуры учебно-тренажерной базы необходимо 
создать теоретические основы проектирования. 
Для этого может быть использована декомпозиция
этапов проектирования с целью упрощения последующего использования, модернизации и развития. 

На рисунке 1 показана взаимосвязь основных 

задач в процессе проектирования учебно-тренажерно-моделирующего комплекса (УТМК) нового 
поколения, при этом каждая из них представляет 
собой отдельную теоретическую проблему в комплексе, составляющую один из этапов разработки. 
Исходными данными для проектирования являются программы космических полетов, а также существующие и перспективные пилотируемые космические аппараты (ПКА). После формулировки 
каждой задачи показаны результаты оптимальных 
выбранных структур и показателей этапа проектирования. Как видно из рисунка, даже после окончания разработки и ввода в эксплуатацию УТМК возможна его дальнейшая неоднократная модернизация в соответствии с введенными новыми задачами 
и требованиями без разрушения существующих 
технологических и программных решений. Одним 
из вариантов является создание имитационной модели полного цикла проектирования и разработки 

сложного распределенного тренажера, позволяющей оценить ожидаемые технико-экономические 
показатели и эффективность решений до их непосредственной реализации у заказчика с выдачей рекомендаций и корректировкой исходных данных и 
целей создания УТМК. 

Содержание программ космических полетов, 

типы и количество участвующих в их реализации 
ПКА определяют, какое количество и типы тренажеров и систем обучения необходимы для реализации этих программ. Оптимальную структуру 
УТМК целесообразно представить в виде набора 
подмножеств: подмножества тренажеров транспортных космических кораблей, подмножества
тренажеров международных космических станций
(МКС), подмножества специализированных тренажеров, ФМС и систем виртуальной реальности. 
Данные подмножества определяют состав тренажерного, научного и образовательного модулей 
тренажера нового поколения [1]. 

Далее решается задача анализа возможных ва
риантов структурного построения УТМК, когда 
комплекс тренажеров представляет собой простой 
набор автономно функционирующих тренажеров, 
единый интегрированный тренажерный комплекс, 
формируемый из типовых программно-аппаратных 
модулей, имеющих стандартный интерфейс. Возможна комбинация структуры построения, сочетающей в себе как локальные тренажеры, так и еди

Программные продукты и системы / Software & Systems
№ 4 (112), 2015

6

ные тренажерные комплексы, а также объединение 
автономных тренажеров в самостоятельное подмножество, которое интегрируется с помощью локальной вычислительной сети (ЛВС) с другими 
УТМК. На данном этапе по сути рассматриваются 
варианты системы интеграции модулей (или ее 
наличие), которая будет являться центральным,
объединяющим потоки информации составным 
компонентом. При использовании единого распределенного информационного пространства, интегрирующего существующие учебную и тренажерную базы, система интеграции модулей каждого 
тренажера связана набором интерфейсов с составными частями общего информационного пространства с помощью специализированного ПО. 

Задача определения сочетания в УТМК реаль
ных и виртуальных объектов, с одной стороны, решает вопросы минимизации финансовых затрат на 
создание УТМК, а с другой – максимизирует критерий полноты подготовки экипажей космонавтов 
к полному объему выполнения космической программы, особенно в части нештатных и аварийных 

ситуаций, которые трудно реализуются на физических тренажерах, но возможны на виртуальных. 

Задачи определения количественного состава и 

характеристик УТМК в зависимости от характера 
проведения тренировок и целей создания определяют такие параметры, как оптимальный поток 
тренировок, обусловливающий количество космонавтов, одновременно использующих программно-технические средства УТМК, обеспечение
максимальной пропускной способности, количество рабочих мест инструкторов, мощность и 
характеристики вычислительных ресурсов для обработки информации и пропускная способность 
вычислительной системы, а также ЛВС. При проектировании эти требования определяют состав ресурсов, выделяемых из общего центра обработки 
данных (ЦОД) учебно-тренажерной базы, или ресурсов, которые необходимо добавить в ЦОД с последующим выделением виртуальных серверных 
мощностей для вычисления, обработки данных, 
хранения БД. Также, исходя из этого, определяются нагрузка на каналы связи и возможности сетевой подсистемы единой учебно-тренажерной 

Содержание программы 

космических полетов
Существующие ПКА
Перспективные ПКА

Задача 1. Определение множества компонент УТМК, их состава и количества

Оптимальная структура УТМК  

Подмножество 

тренажеров 

транспортных кораблей

Подмножество 

тренажеров 

орбитальной станции

Подмножество 

специализированных 

тренажеров 

Подмножество ФМС 

Подмножество 
виртуальных 
тренажеров 

Задача 2. Определение архитектурного и структурного построения УТМК

Набор оптимальных вариантов структуры УТМК  

Автономно 

функционирующий 

тренажер

Комплекс тренажеров 

и ФМС

Единый 

интегрированный 

комплекс тренажеров 

и ФМС 

Автономно 

функционирующий 

ФМС

Подмножества 

автономных тренажеров 

и ФМС

Задача 3. Определение сочетания в УТМК реальных и виртуальных объектов 

Оптимальное сочетание реальных и виртуальных объектов 

Макеты систем, ФМС 
и комбинированные 

варианты

Реальные физические 

тренажеры

Виртуальные 

тренажеры 

Задача 4. Определение количественного состава и характеристик УТМК 

в зависимости от характера проведения тренировок и целей создания

Оптимальная структура и состав отдельного компонента УТМК 

Количество рабочих 

мест обучаемых 

космонавтов

Количество рабочих 
мест инструкторов

Мощность 

вычислительной 

системы

Максимальная 

пропускная способность 

системы

Необходимые ресурсы 

других тренажеров 

и ФМС

Задача 5. Определение качественных характеристик УТМК, адекватности 

реальным объектам и моделям обучения

Качественные характеристики отдельного тренажера УТМК

Показатели удобства 

интерфейсов операторов 

и инструкторов  

Показатели технологий 
проведения тренировок 

и занятий 

Показатели надежности 

вычислительной 

системы

Показатели 

адекватности реальным 

объектам и явлениям

Показатели 

интегрированности 
и универсальности 

решений 

Ввод УТМК 

в эксплуатацию 

у заказчика 

Модернизация 
и реинжиниринг 

отдельных тренажеров  

и УТМК

Рекомендации 
по результатам 
моделирования 

структуры УТМК

Рис. 1. Взаимосвязь решаемых задач при проектировании УТМК нового поколения

Fig. 1. Interrelation of tasks in hand when designing a new-generation ETSC

Программные продукты и системы / Software & Systems
№ 4 (112), 2015

7

базы с учетом внешних 
подключений по проводным и беспроводным 
каналам 
связи 

множества пользователей.

Определение каче
ственных 
характери
стик УТМК, адекватности реальным объектам 
и моделям обучения, в 
том числе по критериям 
интерактивности 
тре
нировочного процесса, 
дистанционного 
до
ступа к ресурсам, максимальной адекватности реальному объекту, 
современным технологиям проведения тренировок, 
адаптивности 

тренировочного 
про
цесса в зависимости от 
результатов оперативного тестирования и 
оценки действий космонавта в процессе тренировки, а также общей 
надежности комплекса 
с точки зрения программных и технических 
средств отражается уровнем проектирования модуля управления тренировками и занятиями, а 
также информационными и обеспечивающими системами тренажера нового поколения. 

Поэтапная проработка каждой из перечислен
ных задач с выходными результатами, связывающимися в общую идеологию состава модулей 
УТМК нового поколения, аппаратно и программно 
интегрированного в единый ЦОД учебно-тренажерной базы ЦПК им. Ю.А. Гагарина (далее ЦПК), 
позволит получить высокую эффективность использования проектируемых тренажеров в подготовке космонавтов.

Для определения конкретных технических 

предложений для проектирования УТМК нового 
поколения на базе имеющихся учебной и тренажерной баз ЦПК необходимо провести анализ существующих в проектировании и разработке тренажерных комплексов подготовки космонавтов
подходов, а также выявить особенности развития и 
эксплуатации комплексов. 

Исторические аспекты проектирования 

нескольких поколений 

тренажерных комплексов

Относительно технических и учебно-методиче
ских средств подготовки космонавтов ЦПК никогда не отставал от требований времени, от зарубеж
ных средств подготовки астронавтов. Все технические средства подготовки космонавтов (ТСПК)
были построены на базе современных достижений 
науки, новых принципов и эффективных технологий, при этом они и сейчас не уступают ТСПК зарубежных астронавтов [2, 3].

Однако требования к содержанию и объему 

средств подготовки космонавтов постоянно растут. 
К тому же нельзя не принимать во внимание появление новых средств обработки информации и информационных технологий.

Более 35 лет назад вышло специальное Поста
новление Совета министров СССР о создании тренажерно-моделирующего комплекса (ТМК). Данная задача усилиями коллективов ЦПК (ныне –
ФГБУ «НИИ ЦПК им. Ю.А. Гагарина») и ОКТБ 
«Орбита» (сегодня – ООО «Центр тренажеростроения и подготовки персонала») – головной организации по созданию ТМК – была решена в течение 
1980–1986 гг. [3, 4]. Основная идея его построения 
состояла в том, что весь состав средств тренажера 
разделялся на два класса (рис. 2): средства коллективного пользования, которые можно унифицировать и использовать в разных тренажерах при проведении тренировок экипажей космонавтов, и 
средства индивидуального пользования, жестко 
связанные с одним конкретным тренажером. 

Построение тренажной системы, ориентирован
ное на интеграцию тренажных средств (систем коллективного пользования), целесообразно с точки 

Система 

моделирования 

объекта 1

Средства 

индивидуального 

пользования

Система 

коллективного 

пользования

Средства 

индивидуального 

пользования

Рабочее место 

обучаемого 

Устройство сопряжения 

с объектом 1

Система 

электропитания 1

Вычислительная 

система

Система 
имитации 
визуальной 
обстановки

Система 
имитации 

связи 

борт–Земля

Система 

медицинского 

контроля

Телевизионная

система

Система связи

Система 

управления 
тренировкой

Система 

моделирования 

объекта 2

Рабочее место 
обучаемого 2

Устройство сопряжения 

с объектом 2

Система 

электропитания 2

Рис. 2. Типовой состав подсистем индивидуального и коллективного пользования

космического тренажера

Fig. 2. A type composition of space simulator private and multiple-access subsystems

Программные продукты и системы / Software & Systems
№ 4 (112), 2015

8

зрения как экономии средств, так и возможностей 
комплекса: количество средств коллективного 
пользования можно уменьшить в несколько раз, 
ограничивая их числом одновременно работающих 
тренажеров; при технических отказах и неисправностях можно использовать другой аналогичный 
ресурс; уменьшение объема технических средств 
влечет за собой сокращение численности эксплуатационного персонала; появляется возможность 
реализации режима совместной работы тренажеров и взаимодействия их экипажей при отработке 
задач, требующих координации [5].

Данные принципы были использованы начиная 

с тренажерного комплекса «Белладонна», который 
был разработан и создан ОКТБ «Орбита» в начале 
80-х годов XX века для построения на его базе тренажеров для подготовки космонавтов по программе «Долговременная орбитальная станция 
«Салют». В нем функциональные блоки интегрировались в единый комплекс средствами вычислительной системы (ВС). Архитектура тренажерного комплекса «Белладонна» в силу модульного 
построения позволяла проводить непрерывную модернизацию и наращивание количества тренажеров в его составе путем добавления лишь терминальных комплексов устройств связи с объектами
(УСО) для новых рабочих мест [3].

Топология структуры тренажерного комплекса 

«Ермак-27» (орбитальный комплекс «Мир») практически не изменилась по сравнению с топологией 

тренажерного комплекса «Белладонна». Тренажерный комплекс обеспечивал одновременную работу 
четырех тренажеров, что предоставляло принципиальную возможность взаимодействовать четырем
тренирующимся экипажам при выполнении совместных комплексных задач. Входящими в состав 
тренажерного комплекса «Ермак-27» тренажерами
можно было управлять с любого из шести пультов 
контроля и управления (ПКУ), так как фактически 
все приборы-повторители на ПКУ реализованы на 
форматах в электронном виде. Аппаратная часть 
вычислительной системы «Ермак-27» спроектирована по модульному принципу, обеспечивающему 
высокую гибкость при конфигурировании нескольких тренировочных сессий, горячее резервирование вычислительных средств и простоту наращивания комплекса.

Архитектура ВС ТМК Российского сегмента

(РС) МКС представляет собой дальнейшее развитие идей ВС «Ермак-27». Особенностью комплекса 
является высокая степень интеграции его систем. 
Тренажеры имеют общую систему моделирования, 
в составе комплекса работает общая модель бортовой вычислительной системы (МБВС), а управление бортовым оборудованием осуществляется единым терминальным комплексом УСО (рис. 3). Вычислительные средства ТМК РС МКС объединены 
общими сетями [3].

С 90-х годов XX века в ЦПК стало привлекаться 

большое количество организаций и предприятий, 

Пульт 

инженера

Системы 

коллективного 

пользования

Система управления тренировкой

Имитатор 

Американского 

сегмента

Система 

медицинского

контроля

Пульт контроля 

и управления 

служебного модуля

Пульт 
врача

Модель бортовой 

ВС

Система 

имитации связи

борт–Земля

Ремонтно
технологическая 

связь 

Средства

сопряжения

Система 

электропитания

Пульт контроля и управления 

многофункционального 
лабораторного модуля

Система компьютерной 
генерации изображений
ВС РС МКС

Телевизионная 

аппаратура

Комплекс тренажеров РС МКС

СМ
ФГБ
СО1
МЛМ
МИМ-1
МИМ-2
УТМ ТГК

«Прогресс-М»
УМ

Рис. 3. Структура тренажерного комплекса РС МКС

Fig. 3. A simulator complex structure of ISS Russian segment

Программные продукты и системы / Software & Systems
№ 4 (112), 2015

9

создающих ТСПК, что привело к отходу от таких 
принципов разработки, как унификация, стандартизация, модульность построения, одноразовое 
проектирование и многократная модернизация космических тренажеров. Следствием этого стало то, 
что, помимо комплекса РС МКС, начали создаваться локальные (автономные) комплексные и 
специализированные тренажеры, ФМС. 

Таким образом, исторически сложилось так, что 

комплексы тренажеров космических станций и 
комплексные тренажеры транспортных пилотируемых кораблей (ТПК) создавались обособленно, 
при этом именно комплексы тренажеров ДОС «Салют», ОК «Мир», РС МКС развивались по идеям 
интеграции программно-технических средств для 
повышения эффективности их использования.

Тенденция интеграции и объединения ТСПК 

должна рассматриваться как перспективная и актуальная в настоящее время для ЦПК. Для этого, в 
первую очередь, нужно обратить внимание на преимущества создания тренажеров в рамках единой 
системы. 

В комплексе тренажеров РС МКС, в который 

входят в настоящее время восемь тренажеров, используются только три МБВС (разных версий), 
только два пульта контроля и управления, один 
пульт врача и ограниченное количество других модулей коллективного пользования. При этом имеется возможность отработки одновременного выполнения в одном или разных модулях нескольких 
взаимосвязанных полетных операций (а при необходимости и проведения мультиагентных тренировок).

Специализированные тренажеры ТПК «Союз
ТМА» и «Союз-ТМА-2», созданные Центром тренажеростроения и подготовки персонала, также 
представляют собой единый комплекс, в котором 
обеспечиваются взаимозаменяемость отдельных 
систем и одновременная работа экипажей на двух 
тренажерах, в том числе для отработки выполняемых во взаимодействии задач (например, при возникновении аварийной ситуации и срочном покидании экипажами станции с использованием двух 
транспортных кораблей), а также при выходе из 
строя элементов ВС одного из тренажеров. Все это 
повышает надежность систем, обеспечивая непрерывность подготовки космонавтов, и подтверждает 
те дополнительные достоинства, которые появляются в ТСПК благодаря интеграционным принципам их построения. 

Интеграция – это магистральный путь развития 

сложных взаимосвязанных систем, в том числе и 
территориально распределенных систем, ТСПК. 
Именно поэтому для расширения возможностей 
создаваемых комплексов, их унификации ставится 
вопрос о дальнейшей интеграции и формировании 
в ЦПК распределенной информационно-моделирующей среды, обеспечивающей эффективное и комплексное решение задач теоретической и профес
сионально-технической подготовки космонавтов 
на тренажерах и стендах.

Концепция интеграции существующих 

и эксплуатируемых ТСПК 

в единый тренажерный комплекс

Решая задачу модернизации ТСПК путем созда
ния единого интегрированного УТМК, следует 
учитывать то, что практически ничто из ранее созданного в сфере ТСПК, особенно тренажеров, не 
подлежит замене. В связи с этим методологический 
подход к модернизации ТСПК в ЦПК должен носить системный характер и осуществляться одновременно по двум направлениям: модернизация 
ТСПК как способ повышения качества подготовки 
космонавтов и модернизация как способ повышения эффективности использования ТСПК.

Концептуальной основой модернизации и раз
вития ТСПК является создание распределенной информационно-моделирующей среды, использующей набор универсальных унифицированных интерфейсов и модульный принцип их построения. 
Необходимо создавать единый интегрированный 
УТМК, который включал бы в свою структуру как 
ранее созданные тренажеры и ФМС, так и вновь создаваемые тренажеры и ФМС.

Для этого устанавливаются единые дисциплина 

и методология в разработке и создании ТСПК, а 
также исполнение принципов создания новых тренажеров, ФМС и других ТСПК, основанных на модульности, унификации, максимальной стандартизации и коллективном использовании программнотехнических средств. 

Большое практическое значение имеет разра
ботка подходов к решению проблемы включения в 
структуру УТМК (или тренажерного комплекса) 
существующих тренажеров и ФМС, при этом тренировки на них не должны останавливаться. Следует учитывать, что существующее прикладное и 
специализированное ПО учебно-тренажерной базы 
ЦПК не должно существенно перерабатываться.

Для решения этих вопросов разработан алго
ритм интеграции ТСПК в УТМК (рис. 4), состоящий из двух основных частей: процесса переноса 
ПО математического и 3D-моделирования и консолидации средств в едином вычислительном комплексе УТМК; процесса интеграции ТСПК за счет 
использования шлюзов.

Первый вариант в большинстве случаев может 

быть ориентирован на разработку новых тренажеров, ФМС и средств обучения, а для уже эксплуатируемых в ЦПК ТСПК предложено решать проблему интеграции с помощью шлюзов – программ, 
обеспечивающих вхождение ранее созданных тренажеров в расширенную информационную среду, 
единую ЛВС УТМК.

При этом множество не связанных между собой 

ТСПК объединяются посредством единой системы 

Программные продукты и системы / Software & Systems
№ 4 (112), 2015

10

(единая ЛВС, единая БД, единые средства моделирования) с использованием разработанных специализированных программных средств, интегрируемых в качестве шлюза в системы моделирования 
тренажеров. Множество пользователей получат доступ для работы с выбранными программами, интерфейсами и техническими средствами, входящими в состав учебной и тренажерной баз (рис. 5).

Показанная на рисунке 5 схема отображает ис
пользование так называемых шлюзов, которые 
внедряются в действующие и эксплуатируемые 
тренажеры. 

Шлюз – это специализированное программное 

средство, обладающее набором унифицированных 
интерфейсов обмена для обеспечения интеграции 
информационных потоков тренажера и системы в 
единую информационную среду. 

Реализация каждого конкретного шлюза зави
сит от набора информационных параметров, которыми будет обмениваться тренажер в процессе своего функционирования с единой информационной 
средой и другими ТСПК. Таким образом, в ЦПК 
предлагается концепция трансформации учебных и 
тренажерных средств подготовки космонавтов в 
единый интегрированный УТМК посредством использования распределенной сетевой среды моделирования с внедрением ее отдельных компонентов в структуру ВС существующих тренажеров. 

Изначально внутренняя интеграция автоном
ных тренажеров достигается применением специализированных ЛВС. После интеграции компоненты единого интегрированного тренажерного 
комплекса в составе рассматриваемых тренажеров 
частично используют ВС и сетевую инфраструктуру центрального интегрирующего вычислитель
Набор 

унифицированных 
интерфейсов обмена

и доступа

Пользователи

Шлюз 
обмена

Тренажер

(действующий)

Тренажеры, 

ФМС

Единая 

информационная 
среда комплекса

Рис. 5. Использование шлюзов, проектирование 

унифицированных интерфейсов обмена информацией

Fig. 5. Using of gateways, design of integrated

data exchange interfaces

Определение возможностей единой ВС

Процесс переноса ПО 

математического  и 3D-моделирования 

и консолидации ресурсов в едином 

комплексе 

Анализ отдельного ТСПК 

и принятие решения о ходе интеграции

Процесс интеграции ТСПК за счет  

использования программных 

шлюзов

Добавление вычислительных ресурсов –

серверов, систем хранения данных

Выделение необходимых вычислительных 

ресурсов для рассматриваемого ТСПК

Создание набора виртуальных машин

Перенос ПО математического

и 3D-моделирования

Создание каналов связи в рамках 

ВС

Обеспечение РМК, РМО и ПКУ набором 

тонких клиентов

Анализ протоколов обмена в автономном 

ТСПК

Выявление необходимости создания 

шлюза в составе  автономной ВС

Разработка шлюза в составе 

автономной ВС 

Проектирование взаимодействия шлюза 

и единой  информационной среды 

тренажерного комплекса

Внедрение шлюза в структуру ВС 

автономного ТСПК

Формирование переменных обмена 
данными, подключение общих БД 

и средств моделирования

Рис. 4. Интеграция существующих и эксплуатируемых ТСПК в единый тренажерный комплекс

Fig. 4. Integration of existing and operating astronaut training devices into a unified training complex