Автореферат (1137286), страница 3
Текст из файла (страница 3)
При разработке бортовой радиоохранной системы сложной задачей является упорядочивание последовательности действий проектирования. Так как особенностями метода проектирования являются его итеративность и учет внешних воздействий, то этапы алгоритма проектирования целесообразно упорядочить аналогично концепции предложенного метода. Алгоритм проектирования бортовой радиоохранной системы, показанный на рисунке 5, представляет собой последовательность операций проектирования, а именно: анализ требований технического задания (ТЗ), их формализацию, создание структурной схемы, электрической принципиальной схемы, конструкции печатного узла, изготовление и испытания образца с последующим выпуском готового изделия.
Начальным этапом алгоритма является получение, анализ технического задания в текстовом виде ~хГь...,Гх~„, и его формализация, которая заключается в формировании матрицы ограничений А, распределении весовых коэффициентов Кь К2, ...,К~ варьируемых параметров, и формировании набора выполняемых функций Р;... Р;.
Затем, согласно алгоритму подбора оптимальной элементной базы, проектируются состоящие из ~ модулей М варианты структурной схемы 5п 52,...,5д, которые могут как задаваться в ТЗ, так и создаваться на основе общей структуры бортовой радиоохранной системы. 10 Рисунок 5 — Алгоритм проектирования радиоохранной системы Под структуры 5н 52,...,5у подбираются перечни оптимальных р1-„ электронных компонентов с параметрами г,..., из базы компонентов. Причем синтез структур проводится по двойным вложенным циклам: (1=~+1; ~+1;) — для модулей М п...,М; и (/~/с+1;~'=~+1;) параметров Ф' электронных компонентов.
В случае соответствия 5, заданным структурной схеме и набору выполняемых функций Г~...Х~, модульности М'; и параметрам электронных рА,, компонентов,...,, алгоритм переходит к итерации проектирования принципиальной электрической схемы 5СН„которая является функцией 5СН, =Л(5) от структурной реализации. В случае несоответствия идет повторный анализ требований ТЗ, возможное изменение структуры и подбор элементной базы. На основе спроектированной электрической схемы создается вариант топологии печатной платы (ПП) РСВ„причем учитываются требования ТЗ к размерам и количеству слоев, материалам. Топология ПП является функцией от РСВ;=Г,(5СН,) принципиальной электрической схемы.
В случае невыполнения хотя бы одного из требований ТЗ к ПП, алгоритм переходит к повторному циклу поиска оптимальной элементной базы. Если требования ТЗ к ПП выполняются, создается модель У,=Г(РСВ,) печатного узла (ПУ), для которой проводится расчет и проектирование экрана для защиты от электромагнитных воздействий (ЭМВ) и обеспечения ЭМС— Г„„.(К). Если требования ТЗ относительно ЭМС не выполняются, то алгоритм переходит к корректировке топологии ПП. В случае успешного проектирования экрана в имитационной модели Г,„,(К) проводится численное моделирование тепловых Г„„(Г,„,(К)), а затем механических Г„6,(Г„„„,(Г„„(К))) воздействий. Причем при невыполнении требований ТЗ происходит переход к итерации проектирования топологии ПП, поскольку на данном этапе можно изменить расположение элементов, рисунок печатных проводников, что позволит провести изменения в экранирующей конструкции для следующей итерации цикла моделирования.
В случае соответствия требованиям ТЗ изготавливается печатная плата и проводится монтаж электрорадиоэлементов (ЭРЭ) печатного узла изготовление ПУ. Затем проводится его входной контроль на предмет соответствия параметрам ПУ (габариты, кол-во слоев, материал и др.) требованиям ТЗ Р,(ПУ) При положительном исходе печатный узел испытывается по программе и методике испытаний (ПМИ) содержащей еь...,е~ тестов и гн...,г~ результатов испытаний, и сертифицируется по заданным стандартам. В случае соответствия результата г; каждого испытания е, на выходе алгоритма получается работоспособное, готовое для производства изделие. Если хотя бы один тест не соответствует, алгоритм переходит к анализу топологии ПП.
Третья глава посвящена разработке методики проектирования модуля охранной системы, построенной с использованием изложенного во второй главе метода и рекомендаций. Исследована проблема разработки радиоохранной системы с использованием различных САПР, представлена 1РЕЕО диаграмма инженерной методики. Рассмотрено необходимое для реализации методики программное обеспечение, предложена математическая 12 модель для оценки времени работы спроектированной системы от штатной аккумуляторной батареи автомобиля.
Таким образом, результатом работ, проводимых в данной главе, являются структурные схемы устройств бортовой системы охраны автомобиля, описание их составных частей, описание взаимодействия программного обеспечения для реализации методики проектирования и разработка математической модели для оценки времени работы. Для получения комплекса моделей, который необходим для реализации метода, описанного во второй главе используются современные средства САПР.
Выбор конкретного программного обеспечения для решения поставленных задач по проектированию электрической и механической составляющей радиоохранной системы и получения комплекса моделей зависит от многих факторов. Для получения данных моделей необходимо применять ПО и численные методы для расчета различных параметров конструкции печатного узла, так как для такого ПУ достаточно сложно построить расчетную модель, хорошо отражающую его физические и динамические свойства. Также между системами проектирования и анализа должно обеспечиваться взаимодействие, несмотря на то, что каждая из них имеет свою базу данных (БД) компонентов и материалов, рисунок 6.
еслп мсло ад~ ь.с~о од ~ Рисунок 6 — Взаимодействие компонентов ПО для создания комплекса моделей Для реализации методики был выбран следующий набор ПО МСАРЕСАВ-САЕ: Ко1ЫЪ'ог1сз, А11ппп Эез1дпег, Яо1ЫЖог1сз Япш1айоп/АХЯУЯ 1сера1с. Для реализации различных математических вычислений и алгоритмов была выбрана среда МАТ1.АВ. Данная система на текущий момент стала фактически мировым стандартом в оболасти современного математического и научнотехнического программного обеспечения. Предложенная методика для проектирования бортовых радиоохранных систем представлена в виде 1РЕЕО - диаграммы на рисунке 7. 13 Исходными данными здесь являются техническое задание и технические условия 1'ТУ) на бортовую радиоохранную автомобильную систему.
Их ограничения и параметры задействованы на всех этапах методики. Методика включает в себя пять этапов: — оценка возможности реализации радиоохранной системы; — моделирование вариантов структурной реализации; — проектирование печатного узла; — изготовление печатного узла; — экспериментальное испытание опытного образца. Та ТУ на радиоохранную сна~ему 1 1 к хг 1 йй 1 подбора 1 рекомендации оптимапвной 1* по расчету 1 1 г эпоментнон ' во,нового; г Рекомендациипо 1 баэы 1 сопргпгепенип „, ~, поаекп"Рованию ! Рекомендации ВЦ пинии г гринципиэпвнои по построению ,эпектрнческой .
„ . САПР 1 радиоохраю он схема и !, и А111цпт систехт у гц 1оггогго~ни Ое51спег печатнои платы САПР АВ Тгапвпт1551оп тУ15го Цпе йэ1уог проекп рованию хх с соответствии с Рекомендации по 11 модепирова;ню механических воэдейюеий 1 Гуг рекоыенда ии г о САПР гепгювых АНЗУЗ 1сервй воэдеистаии Знер~опо гребпение, габариты Выбор эпементои 1 Поисковые системы 1п1егпе1 Рисунок 7 — 1РЕРО диаграмма инженерной методики проектирования бортовой радиоохранной системы 14 На первом этапе проводится принципиальная оценка возможности реализации бортовой радиоохранной системы автомобиля (РОСА) при заданных в техническом задании ограничениях и характеристиках доступной элементной базы. При этом учитываются показатели электронных компонентов в части соответствия требованиям по энергопотреблению и массогабаритным характеристикам, а также по стоимости.
В случае положительного завершения этапа 1 проводится моделирование вариантов структурной реализации РОСА (этап 2) с использованием программы У1з1о (рисунок 8) и среды математического моделирования МАТЬАВ для реализации алгоритма подбора оптимальной элементной базы, комбинаций и параметров, согласно модели, описанной в главе 2. Для увеличения стойкости к взлому возможна реализация с резервной АКБ малой емкости, предназначенной для работы системы в случае ее отключения злоумышленником от основной АКБ автомобиля.
В штатном режиме резервная АКБ подзаряжается от бортовой сети. Расчет максимально допустимого тока потребления РОСА включает в себя следующие факторы: — Снижение емкости АКБ из-за деградации; — Неполный заряд АКБ из-за режима эксплуатации автомобиля; — Средний ток, потребляемый штатной электроникой автомобиля; — Ток утечки АКБ; — Средний ток, потребляемый РОСА. Реальный заряд АКБ автомобиля Ч ограничен реальной емкостью АКБ Д„ Чр,чн Урлн ' где О < а < 1 — коэффициент полноты заряда. Последняя ограничена номинальной емкостью АБ Д,„: Орли Р0ном ' где О < ргл < 1 коэффициент полноты емкости. Реальный заряд АКБ расходуется на пуск ДВС пд„„работу штатного электрооборудования автомобиля в режиме простоя дтт, работу РОСА ц„р, а также на утечку заряда (саморазряд) вследствие деградации батареи дивно Тем самым, "лрлн х 'у две ".~иип вохр "путч / "лолр пуск пуск пуск иип деж утч деле г = У н1 кТ +1 Т +1 Т )+1 Тес =(А „,.
Т ) охр де нс где Ю„~„- запас попыток пуска ДВС (порядка 5), 1 „— ток, необходимый для пуска ДВС (200-400 А), Т„„к — длительность одной попытки пуска ДВС (1-3 с), Тд, — максимальная длительность простоя автомобиля (дежурства РОСА). Поэтому и 0 =Ж 1, Т, +(1 +1 +1,)Т ,во =,, ( ном пуск пуск пуск ч, олр тт упт г делк ' или I ~лом пуск пуск пус« ало — Ж, 1,Т, 1 олр Т ичпч утч деж уравнение время-токовой характеристики РОСА. Поскольку все параметры, входящие в это уравнение, кроме Т, и 1 можно считать заданными постоянными, выражение принимает вид 1.х = — — В, А,В) О. А деж Задавая минимальный ток 1,, получаем максимальную длительность Т„,: 16 аΠ— %,,1,Т ро ОНО.и ласк ю'ск Т-- еж 1 ела В скр 1.,'" +1„нл +1,,л„ Верхняя (недостижимая) оценка Т, получается при 1,'",'" = О: гфΠ— Лг 1,,Т так А нан куск луск л1ск деж В 1„„, +1„,„ Однако при 1,„(( 1„,, + 1,„л, эта оценка будет достаточно точной. Цена, б.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
