Диссертация (1137287), страница 5
Текст из файла (страница 5)
МПнавигационныхирадиомодулейявляютсяпроизводнымиМПрадиотехнических и телекоммуникационных систем, отличаясь тем, что ихрезультатом является спроектированный на основе технического задания исуществующей элементной базы печатный узел устройства.Методы проектирования информационных систем [60] ориентированына задачи хранения, поиска и обработки информации и соответствующиеорганизационные ресурсы (человеческие, технические, финансовые и т. д.),которые обеспечивают и распространяют информацию. В решении задачи27современнойрадиоохраныавтомобиляинформационнаясистемаобеспечивается специальной внешней службой и не затрагивает напрямуювопросы проектирования бортовой радиоохранной системы.Методы проектирования вычислительных сетей [1] решают задачивыбора состав технических устройств, средств связи, информационного ипрограммного обеспечения, структуры и организации вычислительной сети,которые выполняли бы основные требования к качеству информационногообеспеченияпризаданныхограниченияхназатраты.Методологиязаключается в том, что на различных этапах проектирования необходимогенерировать варианты проектных решений, рассчитывать функциональныехарактеристики для каждого варианта вычислительной сети.
Для повышенияточности определения функциональных характеристик вычислительной сетинеобходимо использовать большое число параметров математическоймодели, которая описывает функционирование вычислительной сети.Методыпроектированиямикропроцессорныхмодулей[14]затрагивают не только проектирование по критериям производительности,точности вычислений и надежности, но и программную реализациюалгоритмов.Выбираетсясуществующиймикроконтроллер,создаетсяпечатный узел на его основе и реализуется программа алгоритма.Методы проектирования систем регистрации данных от датчиков [48,4]учитывают тип системы (одномодульная, распределенная многомодульная),типы и диапазоны регистрируемых параметров и интерфейсы (проводные,беспроводные)датчиков,ивключаютэтапы:моделированиеинформационных микропроцессорных систем сбора и обработки данныхдатчиков; синтез структуры аппаратной, информационной, алгоритмическойи программной составляющих системы.В методах проектирования систем управления (СУ) [43] применяютсяматематические описания, методы функционального анализа и синтеза СУ,решаются задачи конструкторского проектирования СУ с использованием28математического обеспечения современных систем автоматизированногопроектирования (САПР) и применения информационных систем в процессепроектирования и испытаний.Отдельной ветвью классификации являются методы проектированияаппаратуры с учетом различных видов воздействий и факторов, посколькуобеспечение этих требований может кардинально изменить процесспроектирования, в отличие от обычных методов, ориентированных восновном на функционал проектируемого объекта.
Так, обеспечениетребованийпоэлектромагнитнойсовместимостидолжноучитыватьвзаимное влияние радиоохранного модуля и остальной бортовой аппаратуры[93,46]. Очевидно, что такое транспортное средство как автомобильподвергаетсямеханическим(вибрационным)[15]иклиматическим(температура, влажность и пр.) воздействиям, и должен соответствоватьвысоким требованиям надежности [68, 69]. Однако требования порадиационной стойкости [8] могут предъявляться только в особых редкихслучаях.Такимобразом,практическивсеперечисленныеметоды,заисключением МП информационных систем и МП с учетом требований порадиационной стойкости, напрямую относятся к проектированию бортовойрадиоохранной системы.
Поскольку современная бортовая радиоохраннаясистема автомобиля с расширенным функционалом взаимодействует сГНСС, сетями мобильной связи и датчиками автомобиля, наиболее близкимикпроектируемомуобъектуявляютсяМПмикропроцессорных,навигационных и радиомодулей, а также систем регистрации данных отдатчиков.Приэтом,учитываяусловияэксплуатацииназемноготранспортного средства, связанными с МП бортовых радиоохранных системпредставляются методы проектирования аппаратуры, ориентированные наобеспечение высокой надежности и работоспособности в условиях жесткихклиматических, механических, тепловых и электромагнитных воздействий.29Ксуществующимметодамрешающиманалогичнуюзадачупроектирования можно отнести метод проектированию устройств вводаданных от датчиков с управлением по радиоканалу [33,79] и методпроектирования устройств передачи навигационных данных по каналу GSM[98].В методе проектирования устройств ввода данных от датчиков суправлением по радиоканалу создается система, в которой потоки данных отдатчиковразличныхпараметров,такихкактемпература,скорость,влажность, электромагнитное поле, положение и пр., обрабатываютсяпроцессором микроконтроллера.
Для реализации радиоканала используетсятрансивер с антенной. Структура метода проектирования устройств вводаданных от датчиков с управлением по радиоканалу представлена на Рисунок7.Здесь потоки данных от датчиков D1,D2,…,DN с интерфейсами I1,I2,…,INпоступают на микроконтроллер, который по интерфейсу IN+1 сопряжен странсивером, имеющим антенну для управления (старт, стоп, телеметрия ипр.) через радиоканал. На основании заданной структуры и выбранной всоответствии с требованиями ТЗ и интерфейсами сопряжения элементнойбазы, в САПР проектируются электрическая принципиальная схема итопология печатной платы устройства.
Затем изготавливается печатный узели проверяется на функциональность в соответствие с методикой испытаний,содержащей тесты e1,…,ek и их результаты r1,…,rk. Для датчиков,микроконтроллеровЭлектронныеитрансиверовкомпонентыимеетсяподбираютсяотдельнаябазаданных.преимущественнопофункциональной и интерфейсной совместимости с учетом рекомендаций повыборуинтерфейсовсопряженияиэлементнойбазы.Результатомпроектирования является выполненный по требованиям техническогозадания печатный узел устройства, проверенный на работоспособность всоответствие с методикой испытаний.30Рисунок 7 - Метод проектирования устройств ввода данных от датчиков суправлением по радиоканалуТакойметоднеприменимдляпроектированиябортовыхрадиоохранных систем, поскольку не учитывает не только обмен данными ссетью Интернет по каналу GSM, но и жестких условий их эксплуатации.Однако метод решает задачи ввода данных от датчиков и управления порадиоканалу от удаленного пульта, которые реализуются в современнойбортовой радиоохранной системе.Метод проектирования устройств передачи навигационных данных поканалуGSMдистанционного[94]предназначенуправленияидлярешениямониторинга какзадачтелеметрии,мобильных, так истационарных технических систем.
Для решения таких задач на рынке31имеется множество вариантов реализаций – от готовых изделий (GPSтрекеров и т.п.), до отладочных модулей и отдельных микросхем. Методориентирован на прототипирование на базе отладочных модулей, посколькуони обеспечивают гибкость конфигурации, имеют открытое программноеобеспечение и поддержку производителя, что позволяет в короткие срокиотработать и эффективно адаптировать технологию передачи навигационныхданных по каналам мобильной связи под поставленную задачу. Структураметода проектирования устройств передачи навигационных данных поканалу GSM представлена на Рисунок 8.Метод основан на принципах прототипирования, конструирования имакетирования.
Здесь из базы отладочных модулей М1,М2,…,МN выбираютсяизделия, наилучшим образом удовлетворяющие требования по функционалу.Затем на них отрабатывается технология передачи навигационных данных поканалу GSM и, в случае положительного исхода, в САПР создаетсяминимизированная по специальной методике электрическая схема SHCустройства. Причем базовые функциональные блоки – навигационныйприемник, микроконтроллер и GSM модем остаются такими же как висходном отладочном модуле.
Далее в САПР создается топология PCBпечатной платы устройства и изготавливается макет печатного узла, которыйпроверяется на работоспособность в соответствие с методикой испытаний,содержащей тесты e1,…,ek и их результаты r1,…,rk. Методика минимизацииэлектрической схемы заключается в устранении лишних компонентов изисходной схемы отладочного модуля и учитывает требования техническогозадания по массогабаритным показателям.
Недостатками такого методаявляется ограниченный отладочным модулем набор элементной базы,отсутствие возможности управления спроектированным устройством поширокополосномурадиоканалу,чтотребуетсяврешениизадачирадиоохраны современного автомобиля, и выполнения требований поэнергопотреблению и учету жестких условий эксплуатации, что не решает32всецело поставленной задачи проектирования бортовой радиоохраннойсистемы с учетом требований по энергопотреблению.Рисунок 8 - Метод проектирования устройств передачи навигационныхданных по каналу GSM331.5 Постановка задачи исследованияНаосновеособенностейанализасовременныхсуществующихрадиоохранныхметодовпроектирования,автомобильныхсистем итенденций их развития можно сделать следующие выводы:1)В настоящее время существует множество методов проектированиярадиоэлектронной аппаратуры. Проведённый анализ показал, что известныеметоды не позволяют проводить проектирование радиоохранных систем сучетом комплексного воздействия внешних возмущающих факторов, такихкак тепловые и механические воздействия и требования по электромагнитнойсовместимости.2)Принимая во внимание текущие тенденции в развитии современныхбортовых радиоохранных систем, существует потребность в проектированиисистем с расширенной функциональностью под требования и нуждызаказчика.3)Проектирование бортовых радиоохранных систем должно выполнятьсяс учетом требований по массогабаритным показателям и требованиям поэнергопотреблению, так как время работы системы от аккумуляторнойбатареи автомобиля является одним из ключевых показателей, отражающихто, сколько времени объект будет находиться под охраной.4)Существующий на данный момент уровень развития вычислительнойтехники и широкий спектр программных средств численного моделированияпозволяют использовать современные средства САПР для проведенияразличных моделирований объекта на этапе раннего проектирования.Таким образом, в диссертационной работе необходимо разработатьметод проектирования радиоохранных систем, с учетом комплексноговоздействия внешних возмущающих факторов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
