Диссертация (1335837), страница 14
Текст из файла (страница 14)
В связи сэтим,ооценка стойкости БЦВК ковоздействию электромагнитных полей являетсяоисключительно актуальной, поскольку БЦВКо– центральное звено АСУ,овомногом определяющее тактико-технические характеристикиообъектов. Тем более,чтооза последнее десятилетие быстроовыросла оснащённость различныхообъектов БЦВК, а устойчивостьоэтих вычислительных системок электромагнитнымвоздействиямос учётом ростаоуровня интеграции элементнойобазы (ЭБ), стремительно падает.Международной электротехнической комиссией (МЭК) установленаоследующая классификация электромагнитныхоявлений:- электромагнитные помехиомалой энергии (Е до 100 В/м);- мощные электромагнитные поля (Е свыше 100 В/м).Проведенный анализ показал,очто применительно коБСУ, наибольшуюопасность представляютомощные импульсные электромагнитныеополя, в частности, сверхкороткийоЭМИ [148-152].С точки зрения проектирования,оповышение стойкости оборудования дляозащиты от воздействия СКИоЭМП представляет собойоцелую техническую проблему.оЕе необходимо решатьона всех этапах проектирования,оначиная с исходного представленияои дооразработкиои эксплуатационного обслуживания [131].На практике разработчикамиоБСУ не всегдаосвоевременно принимаютсяомеры к обеспечениюоих стойкостиов заданной (в общемослучае непрогнозируемой) электромагнитной обстановке.оОтсутствие системного подходаок решениювопросов ЭМСои стойкости радиоэлектронных средство(РЭC) может привести котрицательныморезультатам и значительным дополнительнымозатратам времении средствопо доработке аппаратуры.
Очевидно,очто защита может бытьозначительно эффективней при небольшомоувеличении стоимостиоБСУ, если бы угрозаовоздействия мощных ЭМПо(в частности, молниевых разрядов, излученийомощных РПС иот.п.) читывалась наостадии эскизного проектирования. Понятие73«системный» в данномослучае применено потому, чтоозащита техническихсредств должнаостроиться на основе ихоанализа как системы.Вонастоящее время для защитыоинформационно-телекоммуникационныхсистемотодеструктивногоэлектромагнитноговоздействияоприменяютсяследующие методы:1.
Общее и местноеоэкранирование телекоммуникационных узловои информационных линий связи.оОднако, результаты анализа функциональногооназначенияБЦВКприменениеитехнико-экономическойоэкспертизыметодаэкранированияодлязащитыпоказывают,ихоотчтодеструктивноговоздействия СКИоЭМИ в рядеослучаев является недостаточнооэффективным,или экономически нецелесообразнымопо следующим причинам:- воздействие источниковоСКИ ЭМИ характеризуется широкойополосойчастот и большойоамплитудой излучаемых электромагнитныхополей, высокойпроникающейоспособностью в неоднородностиоэкранов.
Поэтомуодляообеспечения эффективногооэкранирования от такого видаовоздействия должнывыполнятьсяотребования к целостностиопостроения экранных конструкций, атакже должныоисключаться возможности наличия щелей ионеоднородностей вразъемах иосоединениях. Реализация данных условий,окак правило, связаносоозначительными конструктивными трудностями иоматериальными затратами;- БЦВКявляетсяраспределеннойинфокоммуникационнойосистемой,поэтому в большинствеослучаев технологически невозможно выполнениеусловияцелостностипостроениеоэкранирующихконструкции,чторезкоопонижает эффективность применения экранированияокак метода защиты.2.
Применение технических средстводля минимизации или предотвращениявлиянияоэлектромагнитного излучения на БЦВК.Анализ применяемых помехоподавляющихофильтров и газоразрядныхэлементов показал, чтоона данный моментоих применение не позволяетоэффективно бороться с деструктивнымовоздействием СКИ ЭМИ.оОсновной параметрсовременныхогазовых разрядников, такой какоего время срабатывания, напорядокониже длительности воздействия сверхкороткого лектромагнитного им-74пульса.оЧастотныеохарактеристикисовременныхпомехоподавляющихфильтровои трансформаторов неопозволяют эффективно отделятьонаведенныепомехи СКИоЭМИ от полезного сигнала в информационныхолиниях. ПоэтомуприменениеостандартныхтехническихсредствзащитыоБЦВКотэлектромагнитного излученияона сегодняшний день неопозволяет исключитьвозможностьоразрушенияинформационныхсигналовпривоздействииСКИоЭМИ.3.
Применениепомехозащищенногоокодированиядляпередачиоинформации. Этот метод позволяетоэффективно бороться отолькоосонебольшимколичествомоошибок,результатевозникающиховоинформа-ционныхвоздействияслучайной,окаклинияхосвязиправило,оединичнойвпомехи.Основнымонедостатком данного методаоявляется необходимость внесенияовпередаваемуюинформациюоизбыточности,котораяозависитотколичествавозникающих искажений, а воне некоторыхослучаях иоповторная передачаинформации, вот.ч. и искаженной. Всеоэто в своюоочередь снижает пропускнуюспособностиоинформационных каналов вочастности и быстродействие БЦВКовцелом.оПоскольку современныеоисточники СКИоЭМИ позволяют генерироватьимпульсыос частотой до несколькихоМГц, что соответственно создаетовинформационном канале помехиос большой периодичностью.Поэтомуоприменение данного метода защитыов условиях воздействия СКЭМИоявляется также малоэффективным.
Всеоэто приводит к необходимостиоразработкиспециальныхсистемныхорешений,выборапараметровиспользуемыхосигналов и методов ихообработки, что может оказаться наиболееэффективным методом обеспечения устойчивости, т.к.оне потребует применениясредствозащиты от помех поовсем путям их распространения.1.5Выводы по главе и выбор направления исследованийНа основе результатов анализа состояния вопроса по теоретическим иэкспериментальнымометодам исследования воздействияоСК ЭМИ наоБЦВК иметодам оценкиоустойчивости можно сделатьоследующие основные выводы:751. БЦВК подвергаютсяоширокому спектру воздействия дестабилизирующихоэлектромагнитных факторов.
Вообщем случае БЦВК функционирует в условиях воздействияодинамически изменяемых факторов, возависимости от условийокружающейосреды: электрических, магнитных,оэлектромагнитных полей; широкого спектра механических и климатических воздействий.2. В состав бортовых систем управления входят как цифровые устройства(устройства автоматики, телеметрии, цифровойообработки сигналов иот.п.), так ианалоговыеои гибридные устройствао(устройства электропитания, приемопередающиеоустройства, устройства навигации, усилительныеои измерительные устройства и т.д.),окоторые работают в широком интервалеочастото(от единиц Гц доГГц),онапряжений (от десятых долейовольт до киловольт) и токово(от мА до сотен ампер).3.
Существующие методыои средства обеспечения стойкостиов основномориентированы на решениеопроблемы ЭМС, электромагнитных факторовоприродного и техногенного происхожденияоЭМИ ВЯВои не затрагиваютосложнейший комплекс задач устойчивостиоБЦВК в условияховоздействия СКИ ЭМП, изложенныхов стандартах МЭК.4. В известнойолитературе приведены результаты теоретическихои экспериментальных исследований пооопределению физических механизмовопоражающего действия наотехнические средства однократныхоэлектромагнитных импульсов, гармонических полейои получены исходные данныеодля построения математических моделейопроцессов воздействия. Требованияок БЦВК по стойкостикоэлектромагнитным полям наносекундногоодиапазона не задавались.5.
Информацияопо исследованиям критериевопоражения БЦВК, эффектовои физических механизмов поражающегоодействия многократных, преднамеренныхоСКИ ЭМП на функционированиеоБЦВК в широком диапазонеоизменения параметров воздействия вооткрытой литературе отсутствует.6. Реальные образцы БЦВКоне подвергались воздействию СКИ ЭМП в рабочемосостоянии и автору неоизвестны исследования в области:76- оценки работоспособности БЦВК приовоздействии многократных сверхкоротких электромагнитныхоимпульсов с высокойочастотой повторения;- проверки основных эксплуатационныхохарактеристик БЦВК при и послевоздействияоСКИ ЭМП;- определения параметрововоздействующих СКИ ЭМП,оприводящих кнарушениямов работе БЦВК.7. На основе результатовоанализа состояния проблемыообеспеченияустойчивостиБЦВКковоздействиюСКИЭМИоможноконстатировать,чтоосуществующиеометоды априорной оценки устойчивостиок воздействию СКЭМИ носятообщий постановочныйохарактер.8. Оценить воздействие ЭМИона БЦВК и получитьодостоверные данныеодними аналитическимиометодами невозможно из-за многообразияоспособов ихпостроенияиодействия,тромагнитныхсвязейастакжеоиз-заокружающимсложностиучетареальныхоэлек-пространством.оПоэтомуосновнымметодом исследований должен быть расчетно-экспериментальный, основанный насочетании математическихомоделей взаимодействия ЭМИ соэлементами БЦВК иэкспериментальных данных,ополученных с учетом современного состояния ЭКБиосредств метрологического обеспечения испытаний.9.
Анализ состоянияопроблемы обеспечения устойчивостиоструктурносложных систем коСК ЭМИ показывает,очто, несмотря наодостигнутыерезультаты в исследованияхоустойчивости технических системок СКИ ЭМИ,этаобольшая комплексная научно-техническаяопроблема требует дальнейшеготеоретическогоои экспериментального развитияоприменительно к БЦВК последующим направлениямоисследований:- исследованиеовоздействия СКИ ЭМИона бортовые цифровые вычислительные комплексы с учетомоусловий эксплуатации иоконструктивных особенностей объекта применения;- развитие,совершенствованиеоиразработкановыхспециальныхперспективных численных иоинтеллектуальных методов анализаои оценкивоздействия СКИоЭМИ на бортовые цифровыеовычислительные комплексы и77установление перечня параметров, определяющихопоражающее действие СКИЭМИ;- обоснование требований кометодам и средствам испытанийона стойкостьперспективных БЦВК воусловиях воздействия СКИ ЭМИ;- разработка системных методовои средств обеспечения устойчивости бортовых цифровыховычислительных комплексов ковоздействию перспективныхСКИ ЭМИ с учетом современных требований к устойчивости БЦВК.78ГЛАВА 2 МЕТОДЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ ВЗАДАЧАХ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ БЦВК К ДЕСТРУКТИВНОМУВОЗДЕЙСТВИЮ ЭМИПроведенный анализ открытых источников об использовании интеллектуальных средств для решения задач оценки устойчивости элементов и узлов бортовых вычислительных комплексов к деструктивному действию электромагнитныхимпульсов (ЭМИ), в том числе, посвященных применению адаптивных системобнаружения деструктивных воздействий различной природы на радиоэлектронное и телекоммуникационное оборудование [55, 87, 90, 175, 209], показал, что внастоящее время используются следующие инструменты интеллектуального анализа данных: экспертные системы (ЭС), нейронные сети (НС), системы нечеткойлогики (HJI) и гибридные интеллектуальные системы, с интеграцией вышеуказанных подходов [27, 175, 167, 257].2.1 Структура интеллектуальной системы анализа устойчивости БЦВК кдеструктивному воздействию ЭМИПри формализации проблемы исследования будем основываться на следующем представлении интеллектуальной системы анализа устойчивости(ИСАУ) бортового цифрового вычислительного комплекса (БЦВК) к деструктивному воздействию ЭМИ (рисунок 2.1).При этом ИСАУ должна осуществлять анализ и оценку устойчивости бортового вычислительного комплекса к деструктивному воздействию ЭМИ так же,как было и на этапе проектирования, точно так будет и на этапе эксплуатации.Для этого будем использовать подход, который основывается на анализе моделиБЦВК при построении которой в качестве базы примем набор спецификаций,описывающих конфигурацию бортовой сети (топологию, состав программногообеспечения (ПО) и аппаратных средств (АС)) и реализуемые в ней аппаратные ипрограммные средства обнаружения деструктивных воздействий.
На этапе проек-79тирования бортового вычислительного комплекса такие спецификации формируются разработчиком, на этапе эксплуатации при помощи программных модулей,которые устанавливаются на узлах БЦВК, и формируются в автоматическом режиме [117].Рисунок 2.1 – Структурная схема интеллектуальной системы анализаи оценки устойчивости БЦВК к деструктивному воздействию ЭМИВ процессе функционирования ИСАУ должна проводить анализ сценариевповедения бортового комплекса при воздействии на его элементы и узлы электромагнитных воздействий, с учетом моделей ЭМИ на всем диапазоне частот,осуществлять расчет целевых показателей, характеризующих устойчивость БЦВКв целом и его отдельных подсистем к воздействию ЭМИ, на основе топологиибортовой сети, используемых аппаратных средств и программного обеспечения, вт.ч. обеспечивающих обнаружение деструктивных электромагнитных воздействий [117].В научном плане проблема диссертационного исследования может бытьформализована как: разработка методологии анализа и оценки устойчивости80БЦВК к деструктивному воздействию ЭМИ на этапах проектирования и эксплуатации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
