Диссертация (Разработка и исследование прецизионной системы информационного обеспечения бортового комплекса управления космическим аппаратом научного назначения), страница 14

Данная диаграмма отражает необходимые переходымеждусостояниямиалгоритмов,приэтомсамисостоянияалгоритмоввыражаются конфигурацией признаковой информации.2.5.4. ПРИМЕНЕНИЕ ДИАГРАММ СОСТОЯНИЯ ПРИ АНАЛИЗЕ НЕШТАТНЫХ СИТУАЦИЙФункционирование космических аппаратов связано с большим количествомособенностей и ограничений, которые могут усложнить анализ возникновения иразвития нештатных ситуаций. Одним из таких ограничений, к примеру, являетсяканалсбросателеметрии.Работателеметрическогоканаласвязанасограничениями объема передаваемой информацией и ее потерей.Продемонстрируемприменениемдиаграммсостояниядляанализанештатных ситуаций на примере ситуаций, связанных со сбоями и отказами вгироскопическом интеграторе угловых скоростей (ГИВУС) на космическомаппарате «Экспресс МД-1».Функциональный тракт приема и обработки сигналов ГИВУС представленна Рисунке 2.14.

Прибор ГИВУС состоит из четырех независимых измерительныхканалов с аналоговым выходом. Выходная информация ГИВУС поступает на93обработку в устройство преобразования. Устройство преобразования формируетинформацию от ГИВУС в цифровом виде для алгоритмов расчета ориентации.БВУУпр. ИКГИВУСПВВосн. рез.БУКИК1ИП1ИК2ВЯ БУК1 0ВЯ БУК2 0ИП2КВЯ БУК3 0ИК3ИП3ВЯ БУК4 0ПВВАстрокоррекцияЦПДОЗУПОИГИВУСКонтрольКват-новбазисовГИВУСАстроконтрольКонтрольсчетчиковБУКИК4Сч. ГИВУССУБСРисунок 2.14. Функциональный тракт ГИВУСНа этапе разработки БКУ осуществляется анализ видов и последствийкритичности отказов, в ходе которого производится выделение состояний БКУпри возникновении отказов.

На диаграмме, представленной на Рисунке 2.15,отображены состояния БКУ и переходы между этими состояниями.Рисунок 2.15. Диаграмма состояний БКУ при отказах измерительного трактаГИВУС94Указаннаядиаграммаприменяетсяприанализетелеметрическойинформации с космического аппарата при возникновении нештатных ситуаций визмерительномтрактеГИВУС.Однозначностьпереходовпозволяетвосстанавливать причину отказа или перехода в отказное состояние, избежатьвозможноезацикливаниеалгоритмов.Диаграммапредставляетсостояниявысокого уровня. Частный переход, представленный на более низком уровне,отображен на диаграмме, представленной на Рисунке 2.16.Рисунок 2.16. Частная диаграмма переходов при фиксировании первых отказовНаглядность и информативность диаграммы, представленной на Рисунке2.16, позволяет при анализе нештатных ситуаций по данным телеметриииспользовать конечное количество гипотез и проверок.

При возможномотсутствии в телеметрии данных о срабатывании определенного типа контроля,применение диаграммы состояний позволяет сократить время восстановлениякартины событий и развития отказа.95Диаграмма состояний отказов БКУ позволяет не только наглядно и открыторазрабатывать программно-математическое обеспечение, но и в случае анализанештатных ситуаций,возникающихпри функционированииКА,быстропроводить анализ причин и сценариев развития отказов.2.6. МОДУЛИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯМодульность на программно-алгоритмическом уровне заключается вразработке подпрограмм СИО с законченными функциями, что нагляднопоказывают предложенные диаграммы состояний СИО. Данный уровеньизображен на Рисунке 2.17.Рисунок 2.17.

Пример представления принципа модульности на уровнерешаемых задачПримером разбиения на отдельные модули, необходимость добавлениякоторых определяется типом и задачей КА, могут быть следующие задачи: расчет целеуказаний вокруг центра масс КА; расчет целеуказаний движения центра масс КА; расчет положения и возмущения от Солнца (Луны);96 расчет целеуказаний на Землю или объект на Земле; расчет затенений/засветок элементов КА; расчет целеуказаний на подвижные объекты; обработкаинформациииконтрольразличнойдатчиковойаппаратуры.Диаграмма состояний СИО на начальном участке функционированияпредставлена на Рисунке 2.18. Представленная диаграмма наглядно отражаетописанные выше подходы и принципы по организации функционирования НС наначальном участке, демонстрирует набор состояний, условия переходов ипереходы между состояниями.ВключениеНачальный участокИнициализацияпараметров ПОКоманды от СУ и НКУАвтономноевключениеприборовВключениеприборов покомандам СУ иНКУУспешное завершение инициализацииФормирование требуемойвыходной информации дляБКУОбнаружение НШСУспешное парированиеНШСНештатное завершение инициализацииПарирование НШСКоманды от СУ и НКУПереход в режим штатного функционированияРисунок 2.18.

Пример диаграммы состояний СИО на начальном участкеНа Рисунке 2.19 представлена диаграмма укрупненных состояний СИО научастке штатного функционирования. Состояния могут отображать необходимыйв конкретной реализации набор функций и алгоритмов.ОписаниефункционированияСИОчерездиаграммысостоянийиспользуется как начальная стадия разработки для распределения ресурсоввычислительных, временных и человеческих.97Диаграммы состояний наглядное выражение функций и структуры СИОобязательны для реализации качественно нового уровня надежности систем.

НаРисунке2.20представленадиаграммафункционированияСИОпривозникновении НШС. В зависимости от характера возникшей НШС возможныразличные сценарии дальнейшего поведения СИО: от простой смены настроеккоэффициентов фильтров до изменения конфигурации приборного состава.Рисунок 2.19. Пример диаграммы состояний СИО на участке штатногофункционированияПостроениеописанныеСИОфункциидолжноСИОосновыватьсяразрабатываютсянакакмодульномотдельныепринципе:модулисдетерминированными входами и выходами для стыковки с другими модулями.Примером модульного подхода может служить часть СИО, отвечающая зареализацию баллистического расчета и представленную на Рисунке 2.21.Частными состояниями на данной диаграмме могут являться отдельныепрограммные модули, реализующие конкретные функции и задачи.98Рисунок 2.20.

Пример диаграммы состояний СИО на участке парирования НШСРисунок 2.21. Пример модульной организации СИО при расчете баллистическихданных992.7. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕВ данном разделе автором определены необходимые к разработкеалгоритмы БКУ КА научного назначения для прецизионного определенияпараметров ориентации, разработаны требования по обеспечению прецизионнойсистемыинформационногообеспеченияБКУКАнаучногоназначения,представлена методика оценки точности определения ориентации БКУ ипредложен метод описания функционирования программно-алгоритмическогокомплекса БКУ КА.На основании анализа исходных данных к разработке БКУ КА серии«Спектр»предложенопределенныйнаборалгоритмовСИОБКУКА,направленный на автономное (без участия наземного комплекса управления)обеспечение выполнения требований по точности определения параметровориентации КА научного назначения.Для проведения оценки погрешности определения параметров ориентациинаразличныхсоответствующаяэтапахфункционированияметодика.МетодикаКАбазируетсяавторомнапредложенаанализеобъектаисследований, литературы и литературных источников по решению задачопределения параметров ориентации и оценки точности ориентации КА.Проведенный анализ позволил обобщить и предложить обоснованную методику,позволяющую провести оценку погрешности ориентации космических аппаратовразличного назначения.

Приведены примеры применения методики для оценкиточности обеспечения ориентации для КА телекоммуникационного назначения идля КА «Электро-Л».Для гибкости применения методики автором предложены коэффициентыиндивидуального учета составляющих погрешностей, позволяющих уточнятьвлияние составляющей при различных условиях применения приборов и КА вцелом.100На основании предложенной методики и отдельных задач обеспеченияточности ориентации автором предложен набор требований, направленный напостроение КА с прецизионной системой информационного обеспечения.Предложен обоснованный метод описания программного обеспечениябортовых комплексов с помощью использования современных графическихсредств системного анализа, позволяющий наглядно и качественно представитьстроение, структуру и внутреннее взаимодействие программного обеспечениябортовых комплексов управления космическими аппаратами.

Применение методапозволяет доступными альтернативными средствами представить графическоеописание, основанное на методах системного анализа, постановки задачи дляразработкиуправления,программно-алгоритмическогографическимисредствамиописаниябортовогодокументироватькомплексавзаимодействиеотдельных элементов любого размера внутри сложных программных комплексов.Предлагается применение предложенных диаграмм в описании алгоритмов БКУ,в том числе с целью сокращения время анализа и поля возможных событий привозникновении нештатных ситуаций.101ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ СИСТЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОГООБЕСПЕЧЕНИЯВ настоящей главе приводится описание основных разработанных авторомалгоритмов, направленных на достижение точного определения параметровориентации: алгоритма двухточечной калибровки дрейфов ИИБ, алгоритмакомплексирования информации ИИБ и ЗП, алгоритма фильтрации шумов ЗП.Предложена структура измерительного тракта, направленного на достижениеточного определения параметров ориентации.

На основании анализа точностныххарактеристик приборов БКУ, проведенного в главе 1, разработаны алгоритмыдля использования в БКУ НКА для достижения точного определения параметровориентации.СИО является объединением датчиков информации и алгоритмов обработкиинформации, формирования вектора измерений для системы управления.Подробно рассмотрены разработанные автором алгоритмы, отвечающие закомплексную обработку информации инерциального измерительного блока извездных приборов, которые входят в общую структуру измерительного тракта.3.1.