Диссертация (Автоматизированный контроль технического состояния радиопеленгационной системы наблюдения)

Федеральное государственное автономное образовательное учреждениевысшего образования«Национальный исследовательский университет«Высшая школа экономики»На правах рукописиЖурков Александр ПетровичАВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯРАДИОПЕЛЕНГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ НАБЛЮДЕНИЯСпециальность 05.12.04 – Радиотехника,в том числе системы и устройства телевиденияДиссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:д.т.н., проф. С.У.

УвайсовМосква 20172ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................................... 4РАЗДЕЛ 1. Анализ предметной области и постановка задачи исследования 101.1Анализ методов автоматизированного контроля и диагностированиярадиоэлектронных средств ........................................................................................... 101.2Особенности радиопеленгационных систем наблюдения как объектовконтроля и диагностирования ...................................................................................... 151.3Анализ подходов к диагностированию распределенных систем ................... 181.4Постановка задачи исследования ...................................................................... 301.5Выводы .................................................................................................................

32РАЗДЕЛ 2. Метод контроля технического состояния распределенной РСН 342.1Требования к методу контроля .......................................................................... 342.2Метод автоматизированного контроля распределенной РСН ....................... 352.3Диагностическая модель распределенной РСН ............................................... 392.4Алгоритм контроля аппаратуры РСН и протокол обмена КДИ .................... 462.5Методика расчета комплекта ЗИП .................................................................... 492.6Выводы .................................................................................................................

56РАЗДЕЛ 3. Алгоритмическое обеспечение контроля состояния РСН ............ 583.1Детализированная диагностическая модель распределенной РСН ............... 583.2Алгоритмы контроля аппаратуры НРТ ............................................................. 643.3Алгоритмы контроля аппаратуры МДП ...........................................................

713.4Протокол организации обмена КДИ ................................................................. 783.5Расчет надёжности и показателей достаточности комплекта ЗИП ............... 863.6Выводы ................................................................................................................. 95РАЗДЕЛ 4. Программно-аппаратный комплекс автоматизированногодиагностирования ....................................................................................................... 964.1Требования к ПАК .............................................................................................. 964.2ПАК диагностирования РСН ...........................................................................

1004.3Методическое обеспечение контроля технического состояния РСН .......... 1044.4Результаты раcсчета показателей надёжности и комплекта ЗИП ................ 10934.5Выводы ............................................................................................................... 117ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................................... 118СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ....................................................................................... 120ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Акты внедрения ......................................................................

130ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Расчет комплекта ЗИП .......................................................... 1334ВВЕДЕНИЕАктуальность темыОбострениеборьбыдальневосточногозарегионововладениеведеткресурсамиарктическогонеобходимостисозданияиединогоинформационного поля, обеспечиваемого распределенными радиотехническимисистемами наблюдения. В этих системах, для обеспечения их работы в различныхусловиях обстановки, в том числе и в угрожаемый период, будут широкоиспользоватьсяпассивные,неизлучающие,азначитпрактическинеобнаруживаемые пеленгаторные позиции и комплексы. Элементы подобнойсистемыбудутрасполагатьсявмалонаселенныхрайонах,являютсянеобслуживаемыми, либо периодически обслуживаемыми.

Вместе с тем, приработе радиопеленгационных систем наблюдения необходимо обеспечить времявосстановления работоспособности аппаратуры не превышающее 30 минут.Требованияковременивосстановленияработоспособностиаппаратурыобусловлены безопасностью и экономическими соображениями.Распределенная радиопеленгационная система наблюдения (РСН) состоитиз аппаратуры местного диспетчерского пункта (МДП), каналов связиинеобслуживаемых радиотехнических терминалов (НРТ), которые в зависимостиот условий размещения могут быть удалены от МДП на расстояния до 200километров.Обеспечение функционирования подобных технически сложных системдостигаетсяпосредствомавтоматизированногоконтроляивызываетнеобходимость совершенствования методов диагностики.Степень проработанности проблемыТеоретическиеаспектырадиопеленгациирассмотренывработахотечественных ученых Денисова В.П., Караваева В.В., Кукеса И.С., РогаткинаМ.И. и др.

и зарубежных Ханоха Й. и др. Проблемам диагностированияраспределенных радиотехнических систем и радиоэлектронной аппаратурыпосвящены работы отечественных ученых Пархоменко П. П., Увайсова С.У.,Долматова А.В., Клюева В.В., зарубежных Препарата Ф., Метца Г., Барси Ф. и др.5Методам определения надёжности технических систем посвящены работыКофанова Ю.Н., Жаднова В.В, Полесского С.Н. и зарубежных Герцбаха И.,Вайсмана Р.

и др.Несмотря на большой вклад этих ученых, ряд проблем не достаточноразработан. Основная проблема заключается в противоречии между постояннымувеличением сложности радиопеленгационных систем наблюдения и отсутствиемметодов и средств их диагностирования при наличии ограничений на времявосстановления их работоспособности в случае неисправности.Поэтому актуальной является задача поиска и исследования существующихи разработки новых концепций, методов, моделей, алгоритмов и методикпостроения средств диагностирования радиопеленгационных систем наблюдения.Объектом исследования является процесс определения техническогосостояния распределенной радиопеленгационной системы с глубиной поискаотказов до съемного печатного узла.Предметомисследованияпрограммно-аппаратныйкомплексявляютсяиметод,модель,методическоеалгоритмы,обеспечениедлядиагностирования распределенной радиопеленгационной системы.Цель:обеспечениетребованийповременивосстановленияработоспособности радиопеленгационной системы.Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решенызадачи:1.Анализ существующих методов и средств неразрушающего контроля идиагностирования радиоэлектронных средств;2.Анализособенностейрадиопеленгационныхсистемнаблюдениякакобъектов контроля;3.Анализ состояния проблемы диагностирования сложных распределенныхрадиотехнических систем и постановка задачи исследования;4.Разработкаметодаавтоматизированногоконтроляраспределеннойрадиопеленгационной системы наблюдения;5.Разработка диагностической модели радиопеленгационной системы;66.Разработка алгоритмов автоматизированного контроля аппаратуры РСН;7.Разработкатерминаламипротоколаинформационногораспределеннойобменамеждурадиопеленгационнойудаленнымисистемыиеёдиспетчерским пунктом;8.Разработка программно-аппаратного комплекса пеленгационной системынаблюдения;9.Разработкаметодическогообеспечениядлядиагностированиярадиопеленгационной системы в процессе её эксплуатации;10.

Экспериментальная проверка и внедрение результатов исследования.Методы исследования. Методы системного анализа и математическогомоделирования, методы проектирования радиоэлектронных средств, методытеории надёжности, технической диагностики и неразрушающего контроля, атакже методы теории алгоритмов и обработки информации.Наиболее существенные научные результатыПри решении задач, поставленных в диссертационной работе, полученыследующие новые научные результаты:1.Разработан метод автоматизированного контроля РСН, отличающийся отизвестных распределением диагностических функций между диспетчерскимпунктом и сетью необслуживаемых радиотехнических терминалов, что позволяетобеспечить оценку технического состояния системы с заданной глубиной иполнотой и требования по времени восстановления работоспособности.2.Разработана диагностическая модель РСН, которая в отличие от моделиПрепарата-Метца-Чена, позволяет учесть топологическую особенность системы,как распределенной мультирадиальной сети.3.Предложен комплекс алгоритмов автоматизированного контроля, который вотличие от известных позволяет определять техническое состояние как РСН вцелом, так и её составных частей по отдельности.4.Предложенпротоколинформационногообменамеждуудаленнымитерминалами РСН и её диспетчерским пунктом, отличающийся возможностью7передачи наряду с данными о пеленге данных о техническом состоянииаппаратуры по критерию "норма"-"ухудшение"-"авария".5.Разработан программно-аппаратный комплекс и методическое обеспечениедля оперативной оценки и принятия решения о техническом состоянии РСН впроцессе эксплуатации.Соответствиепаспортуспециальности.Полученныерезультатыдиссертационной работы соответствуют пп.

9, 10 паспорта специальности05.12.04 – Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения.Теоретическая значимость состоит в развитии теории техническойдиагностикииметодовнеразрушающегоконтроляраспределенныхрадиотехнических систем.Практическая значимость состоит в том, что разработанные метод,модель,алгоритмы,программно-аппаратныйкомплексиметодическоеобеспечение позволяют автоматизировать процесс контроля техническогосостояния распределенной РСН до съемного печатного узла и выполнитьтребования по времени восстановления работоспособности аппаратуры.Степень достоверности результатов.

Высокая степень достоверностиполученных в работе результатов подтверждена всесторонним анализомпроведенных ранее научно-исследовательских и опытно-конструкторских работпо предмету исследования.Реализация и внедрение результатов работы. Результаты работыиспользованы при выполнении НИР и ОКР в ОАО «МКБ «КОМПАС», а такжевнедрены в учебный процесс в МИЭМ НИУ ВШЭ при проведении занятий подисциплинам«Конструированиеитехнологияэлектронныхсредств»,«Неразрушающий контроль и диагностирование радиоэлектронных средствкосмических аппаратов» и др.Использование перечисленных результатов в процессе разработки ииспытаний изделий позволило реализовать технические решения, обеспечившиекак обработку радиопеленгационной информации, так и диагностическийконтроль системы в целом.8Апробация результатов работы.