В Оргкомитет конференции КрыМиКо
Направляем вам материалы доклада:
Направление 3a (15-минутный доклад)
СИСТЕМА ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РАДИОЛОКАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА “ВЕКТОР-М”
авторы:
, зам. главного конструктора УПП “Вектор”, Екатеринбург
e-mail: r.
, ст. преп., УРФУ, Екатеринбург
e-mail: *****@***ru
--
От авторов
О. Мироненко
SYSTEM FOR OPERABILITY EVALUATION
OF “VECTOR-M” RADAR COMPLEX
Mironenko O. V.1, Petrov R. A.2
1Ural Federal University
32, Mira str., Ekaterinburg, Sverdlovsk reg., 620002, Russian Federation
Ph.: +7(343) 3745292, e-mail: o. *****@***ustu. ru
2Ural Production Enterprise VECTOR
28, Gagarina str., Ekaterinburg, Sverdlovsk reg., 620078, Russian Federation
Ph.: +7(343) 3628413, e-mail: r.
Abstract — This article describes a system that allows to evaluate an operability of major functional subsystems of Aerological radar computing system (ARCS) "Vector-M" during the session tracking flying radiosonde, and at the end to make a prediction of operability or to diagnose a failure location with a program analysis of information collected over a certain number of flights.
СИСТЕМА ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
РАДИОЛОКАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА “ВЕКТОР-М”
В.1, 2
1Уральский Федеральный университет им. (УРФУ),
ул. Мира, 32.,г. Екатеринбург, Свердловской обл., 620002, Россия
, e-mail: o. *****@***ustu. ru
2Уральское производственное предприятие «Вектор»,
ул. Гагарина, 28.,г. Екатеринбург, Свердловской обл., 620078, Россия
3628413, e-mail: r.
Аннотация — в статье описана система, позволяющая оценивать работоспособность основных функциональных подсистем Аэрологического радиолокационного вычислительного комплекса (АРВК) “Вектор-М” во время сеанса слежения за летящим радиозондом, а по завершении работы делать прогноз работоспособности или диагностировать место отказа с помощью программ анализа информации, собранной за определенное количество полетов.
I. Введение
АРВК «Вектор-М» предназначен для сбора и анализа информации о состоянии земной атмосферы при запуске метеозондов. Это сложный радиоэлектронный комплекс, работающий в реальном времени с функциями самоконтроля и самовосстановления, реализованный с использованием микропроцессорных электронных компонентов (МЭК) [1]. АРВК обладает высокими априорными оценками надежности: построен из высоконадежных МЭК (λ = 10‑8…10‑12 ч‑1), с использованием высоконадежных методов сборки (λ = 10-9…10-12 ч-1). Поэтому можно предположить, что отказы и сбои отдельных подсистем в процессе сопровождения зонда в основном связаны с воздействием трудно диагностируемых программных и аппаратных ошибок, внутренних и внешних помех, вызывающих разрушение информации без катастрофических отказов аппаратуры. Разработка средств и технологий, позволяющих оценивать текущее состояние и выявлять причины отказов и сбоев для подсистем и комплекса в целом в реальном времени является актуальной, сложной комплексной проблемой [2,3].
II. Основная часть
Работоспособность – удобная (регламентированная ГОСТ 27.002-83) характеристика для исследования надежности объекта, так как в работоспособном состоянии объект выполняет свои функции с сохранением значений основных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией (ОТУ, ТУ, ЧТУ). Надежность можно рассматривать как сохранение работоспособности во времени. Процесс перехода из работоспособного состояния в неработоспособное считается отказом, а обратный переход – восстановлением. Определим информационный отказ, как разрушение информации (данных, программного кода или синхронизации) в рабочем режиме, приводящее к нарушению работоспособности.
Информационный или перемежающий отказ, восстановление которого происходит без нарушения динамики подсистемы, считаем сбоем.
Как показывает практика, интенсивность информационных отказов значительно выше (в пределах 1…10-3 ч-1), зависит от качества проектирования, изготовления, внешних воздействий в условиях применения и априорно трудноопределима. Информационные отказы зачастую вызываются ошибками в применении МЭК, ошибками программирования, архитектурными ошибками.
Для обеспечения верификации этапа проектирования предусматривается сложная система проверок и испытаний, однако она является очень трудоемкой и дорогостоящей. При единичном производстве изделий гражданского применения эти факторы могут оказаться решающими. Более того, даже многократные испытания не гарантируют, что будут проверены все возможные условия и режимы эксплуатации системы.
Таким образом, возникает необходимость во включении в архитектуру системы специальных средств, позволяющих оценивать и отображать текущее состояние подсистем, сохранять эту информацию в системе с возможностью дальнейшего анализа для диагностических и прогностических целей.
АРВК – сложная иерархическая система. Ее функциональные подсистемы, модули функциональных подсистем (аппаратные или программные) и МЭК – также сложные подсистемы нижнего уровня с возможностями самоконтроля и самовосстановления после информационного отказа.
В АРВК можно выделить много функциональных подсистем, при этом интерес для нас представляют ключевые подсистемы, охваченные микропроцессорным управлением и обладающие средствами сбора диагностической информации. Такими подсистемами являются:
· центральный пульт управления;
· приемопередающая система;
· следящая система измерения дальности;
· следящая система угловой автоматики;
· система измерения углов;
· система обработки телеметрии.
Оценка работоспособности всех функциональных подсистем производится во время работы АРВК (полета зонда). Персональный компьютер центрального пульта управления получает информацию от функциональных подсистем и обеспечивает дальнейшую обработку данных. В каждом цикле обмена передаются не только данные, но и информация о техническом состоянии подсистемы и состоянии подсистем нижнего уровня во время всего полета зонда.
При анализе возможных технических состояний (ТС) подсистемы любого уровня выделяются 6 типовых:
· подсистема работоспособна;
· функциональный тест не прошел (возможна передача ТС подсистем нижнего уровня);
· недостоверные результаты (неверная арифметическая обработка);
· недостоверные входные данные;
· сбой при приеме/передаче информации (передан неверный пакет или сбой обмена);
· уход с программы (сбой в питании, сбой в процессе обработки команды или в памяти программ).
Структура пакета и информация по каждому ТС подсистем определены при проектировании системы в спецификации по внутрисистемному обмену АРВК и уточнены на этапе опытной эксплуатации для обеспечения лучшего диагностирования причин отказов и сбоев.
Идентификация ТС обеспечивается методами аппаратно-программного самоконтроля. ТС определяется периодически за определенный интервал времени, называемый временным циклом.
Временной цикл формирования результатов и передачи на центральный пульт определяется динамикой подсистемы. В качестве интегрального показателя, оценивающего работоспособность подсистем, выбрана относительная эффективность работы, которая определяется по формуле (1).
EFF(t) = (Nсумм(t,t) – Nсб(t,t)) / Nсумм(t,t), (1)
где t – текущее время от начала полета,
t – интервал времени, в течение которого определяется эффективность,
Nсумм(t,t) – общее число временных циклов функционирования подсистемы за время t,
Nсб(t,t) – число циклов, в которых зафиксирован информационный отказ или отказ аппаратуры за время t.
Допустимая эффективность определяется заложенной в подсистеме временной избыточностью, которая позволяет устранять неисправности, вызванные разрушением информации, проводить самопроверку. Например, по умолчанию заложено EFF>0,7 – “зеленый уровень”, подсистема исправна, параметры системы близки к верхней границе допуска, время на восстановление минимальное; 0,7>EFF>0,3 – “желтый уровень”, параметры системы могут приближаться к нижней границе допуска, подсистема может потребовать профилактики, если тренд на приближении к нижней границе сохранится; EFF<0,3 – “красный уровень”, подсистема неработоспособна и требует диагностики.
Соответствующие значения эффективности подсистем отображаются на центральном пульте управления в виде цифровых индикаторов, что позволяет оператору иметь оценку работоспособности всех подсистем в реальном времени.
Также информация о состоянии функциональных подсистем записывается в файл и сохраняется в архиве. Эта информация может быть впоследствии обработана различными методами для целей диагностики места возникновения сбоев или для прогноза работоспособности системы. Информацию о текущем состоянии любого комплекса АРВК «Вектор-М» в аэрологической сети можно получить для анализа дистанционно с помощью сети интернет. Это позволяет следить за техническим состоянием аэрологических комплексов, расположенных по всей территории России и стран СНГ, и определять стратегию их обслуживания.
III. Заключение
Определены подходы к проектированию сложных систем, определяющие требования к средствам самодиагностики и самовосстановления.
Описываемая система успешно используется при сопровождении в местах эксплуатации, позволяет оперативно оценивать работоспособность более 20 комплексов, проводить диагностику, устранять отказы компонентов, находить и исправлять ошибки проектирования,
IV. Библиографический список
[1] Ivanov V. Je., Fridzon M. B., Essjak S. P. Radiozondirovanie atmosfery. Tehnicheskie i metrologicheskie aspekty razrabotki i primenenija radiozondovyh izmeritel'nyh sredstv [Upper-air observations. Technical and metrological aspects of the development and application of radiosonde measurement tools]. Ekaterinburg, UrO RAN, 2004. 590 p.
[2] Cherkesov G. N. Nadezhnost' apparatno-programmnyh kom-pleksov [Reliability of hardware and software systems]. St. Petersburg, Piter, 2005. 479 p.
[3] Gerasimenko V. A. Zashhita informacii v avtomatizirovannyh sistemah obrabotki dannyh. Kniga 1 [Protection of information in automated data processing systems. Book 1]. Moscow, Jenergoatomizdat, 1994. 347 p.
