Исследование процесса диагностирования бортовой аппаратуры автоматических космических аппаратов с использованием дискретно-событийной имитационной модели
Ключевые слова:
космический аппарат, автономное функционирование, бортовая аппаратура, техническое состояние, диагностированиеАннотация
Рассмотрены особенности функционирования космических аппаратов с высоким уровнем автономности как объектов технического диагностирования. Полагается, что бортовые средства контроля и диагностирования функционируют автономно и обращаются к наземным средствам только при невозможности решить задачи распознавания нештатных ситуаций и восстановления работоспособного состояния бортовой аппаратуры. Процесс диагностирования бортовой аппаратуры описывается с помощью графа состояний, учитывающего особенности обнаружения нештатных ситуаций бортовыми и наземными средствами. Разработанная имитационная модель позволяет учитывать накопление последствий отказов бортовой аппаратуры вследствие воздействия факторов внешней среды ближнего космоса и изменение интенсивности их возникновения. Представлены результаты имитационного моделирования процесса диагностирования космических аппаратов совместно бортовыми и наземными средствами системы информационно-телеметрического обеспечения. Показана важность наземного сегмента системы информационно-телеметрического обеспечения управления космических аппаратов при проведении планово-периодического углубленного анализа их технического состояния. По результатам имитационного моделирования проведен анализ влияния достоверности диагностирования бортовой аппаратуры на уровень автономности космических аппаратов дистанционного зондирования Земли.Литература
1. Соловьёв В.А., Лысенко Л.Н., Любинский В.E. Управление космическими полетами. Ч.1. // М.: Издательство МГТУ имени Н. Э. Баумана. 2009. 476 с.
2. Малкин В.С. Техническая диагностика // М.: Академия. 2013. 272 c.
3. Кирилин А.Н., Ахметов Р.Н., Сологуб А.Н., Макаров В.П. Методы обеспечения живучести низкоорбитальных автоматических КА зондирования Земли: математические модели, компьютерные технологии // М.: Машиностроение. 2010. 384 с.
4. Ахметов Р.Н., Макаров В.П., Сологуб А.Н. Концепция автономного управления живучестью автоматических космических аппаратов дистанционного зондирования Земли в аномальных ситуациях // Известия Самарского центра Российской академии наук. 2009. Том 11. №3. С. 165–176.
5. Мальцев Г.Н., Назаров А.В., Якимов В.Л. Имитационное моделирование процесса диагностирования сложной технической системы с высоким уровнем автономности функционирования // Информационно-управляющие системы. 2016. № 4. С. 34–43.
6. Borshchev A. The Big Book of Simulation Modeling: Multimethod Modeling with AnyLogic 6 // AnyLogic North America. 2013. 612 p.
7. Охтилев М.Ю., Мустафин Н.Г., Миллер В.Е., Соколов Б.В. Концепция проактивного управления сложными объектами: теоретические и технологические основы // Известия вузов. Приборостроение. 2014. №11(57). С. 7–15.
8. Мостовой Я.А. Имитационная математическая модель внешней среды в жизненном цикле бортового программного обеспечения управления космической платформой // Компьютерная оптика. 2012. № 3(36). С. 412–418.
9. Назаров А.В. Метод структурно-параметрической адаптации многоуровневых систем обработки информации с использованием локальных функционалов качества // Информационно-управляющие системы. 2014. № 5. С. 25–33.
10. Кириллин А.Н. и др. Влияние надежности бортовых систем космических аппаратов ДЗЗ на показатели периодичности съемки // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2013. № 4(42). С. 170–180.
11. Лохматкин В.В., Куренков В.И. Прогнозирование производительности съемки космических аппаратов дистанционного зондирования Земли с учетом надежности бортовых систем // Известия Самарского центра Российской академии наук. 2013. Том 15. №4(2). С. 465–472.
12. Абрамешин А.Е., Жаднов В.В. Моделирование интенсивности отказов инте-гральных схем бортовой космической аппаратуры из-за воздействия электростатических разрядов // Технологии ЭМС. 2014. №2(49). C. 27–34.
13. Мозгалевский А.В., Койда А.Н. Вопросы проектирования систем диагностирования // Л.: Энергоатомиздат. 1985. 112 с.
14. Мальцев Г.Н., Якимов В.Л. Современные подходы к определению уровня автономности космических аппаратов // Информационно-управляющие системы. 2017. № 2. С. 34–43.
15. ГОСТ Р 56526–2015. Требования надежности и безопасности космических систем, комплексов и автоматических космических аппаратов единичного (мелкосерийного) изготовления с длительными сроками активного существования // М.: Стандартинформ. 2015. 46 с.
16. Лобан А.В. Информационная технология распределенного диагностирования космических аппаратов // Москва–Берлин: Директ-Медиа. 2015. 146 с.
17. Ларин В.П., Шелест Д.К. Формирование информационного обеспечения надежности бортовой аппаратуры на стадии проектирования // Информационно-управляющие системы. 2012. № 4. С. 93–97.
18. ГОСТ 27.310–95. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения // М.: Издательство стандартов. 2001. 23 c.
19. Талалаев А.А., Фраленко В.П., Хачумов В.М. Обзор стандартов и концепция построения средств мониторинга, контроля и диагностики космического аппарата // Программные системы: теория и приложения. 2015. № 3. С. 21–43.
20. Мальцев Г.Н., Стогов Г.В., Терехов А.В. Перспективы создания комплексов управления космическими аппаратами на базе ключевых технологий // Информационно-управляющие системы. 2006. № 5. С. 2–5.
21. Меньшиков В.А. Полигонные испытания // М.: КОСМО. 1999. Ч.II. 237 с.
22. Jenab K., Pineau J. Failure mode and effect analysis on safety critical components of space travel // Management Science Letters. 2015. vol. 5. pp. 669–678.
23. Baig A., Ruzli R., Buang A. Reliability analisis using fault tree analisis: a review // International Journal of Chemical Engineering and Applications. 2013. vol. 4. no. 3. pp. 169–173.
24. Takahashi M., Kosaka R., Nanba R. A Study of Fault Tree Analysis for Control Program in Space System // Proc. of 2015 IEEE/SICE International Symposium on System Integration. 2015. pp. 301–306.
2. Малкин В.С. Техническая диагностика // М.: Академия. 2013. 272 c.
3. Кирилин А.Н., Ахметов Р.Н., Сологуб А.Н., Макаров В.П. Методы обеспечения живучести низкоорбитальных автоматических КА зондирования Земли: математические модели, компьютерные технологии // М.: Машиностроение. 2010. 384 с.
4. Ахметов Р.Н., Макаров В.П., Сологуб А.Н. Концепция автономного управления живучестью автоматических космических аппаратов дистанционного зондирования Земли в аномальных ситуациях // Известия Самарского центра Российской академии наук. 2009. Том 11. №3. С. 165–176.
5. Мальцев Г.Н., Назаров А.В., Якимов В.Л. Имитационное моделирование процесса диагностирования сложной технической системы с высоким уровнем автономности функционирования // Информационно-управляющие системы. 2016. № 4. С. 34–43.
6. Borshchev A. The Big Book of Simulation Modeling: Multimethod Modeling with AnyLogic 6 // AnyLogic North America. 2013. 612 p.
7. Охтилев М.Ю., Мустафин Н.Г., Миллер В.Е., Соколов Б.В. Концепция проактивного управления сложными объектами: теоретические и технологические основы // Известия вузов. Приборостроение. 2014. №11(57). С. 7–15.
8. Мостовой Я.А. Имитационная математическая модель внешней среды в жизненном цикле бортового программного обеспечения управления космической платформой // Компьютерная оптика. 2012. № 3(36). С. 412–418.
9. Назаров А.В. Метод структурно-параметрической адаптации многоуровневых систем обработки информации с использованием локальных функционалов качества // Информационно-управляющие системы. 2014. № 5. С. 25–33.
10. Кириллин А.Н. и др. Влияние надежности бортовых систем космических аппаратов ДЗЗ на показатели периодичности съемки // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2013. № 4(42). С. 170–180.
11. Лохматкин В.В., Куренков В.И. Прогнозирование производительности съемки космических аппаратов дистанционного зондирования Земли с учетом надежности бортовых систем // Известия Самарского центра Российской академии наук. 2013. Том 15. №4(2). С. 465–472.
12. Абрамешин А.Е., Жаднов В.В. Моделирование интенсивности отказов инте-гральных схем бортовой космической аппаратуры из-за воздействия электростатических разрядов // Технологии ЭМС. 2014. №2(49). C. 27–34.
13. Мозгалевский А.В., Койда А.Н. Вопросы проектирования систем диагностирования // Л.: Энергоатомиздат. 1985. 112 с.
14. Мальцев Г.Н., Якимов В.Л. Современные подходы к определению уровня автономности космических аппаратов // Информационно-управляющие системы. 2017. № 2. С. 34–43.
15. ГОСТ Р 56526–2015. Требования надежности и безопасности космических систем, комплексов и автоматических космических аппаратов единичного (мелкосерийного) изготовления с длительными сроками активного существования // М.: Стандартинформ. 2015. 46 с.
16. Лобан А.В. Информационная технология распределенного диагностирования космических аппаратов // Москва–Берлин: Директ-Медиа. 2015. 146 с.
17. Ларин В.П., Шелест Д.К. Формирование информационного обеспечения надежности бортовой аппаратуры на стадии проектирования // Информационно-управляющие системы. 2012. № 4. С. 93–97.
18. ГОСТ 27.310–95. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения // М.: Издательство стандартов. 2001. 23 c.
19. Талалаев А.А., Фраленко В.П., Хачумов В.М. Обзор стандартов и концепция построения средств мониторинга, контроля и диагностики космического аппарата // Программные системы: теория и приложения. 2015. № 3. С. 21–43.
20. Мальцев Г.Н., Стогов Г.В., Терехов А.В. Перспективы создания комплексов управления космическими аппаратами на базе ключевых технологий // Информационно-управляющие системы. 2006. № 5. С. 2–5.
21. Меньшиков В.А. Полигонные испытания // М.: КОСМО. 1999. Ч.II. 237 с.
22. Jenab K., Pineau J. Failure mode and effect analysis on safety critical components of space travel // Management Science Letters. 2015. vol. 5. pp. 669–678.
23. Baig A., Ruzli R., Buang A. Reliability analisis using fault tree analisis: a review // International Journal of Chemical Engineering and Applications. 2013. vol. 4. no. 3. pp. 169–173.
24. Takahashi M., Kosaka R., Nanba R. A Study of Fault Tree Analysis for Control Program in Space System // Proc. of 2015 IEEE/SICE International Symposium on System Integration. 2015. pp. 301–306.
The Study of the Diagnosing of Automatic Sacecraft on-Board Equipment Using a Discrete-Event Simulation Model
Abstract
Features of functioning of spacecraft with a high level of autonomy as objects of technical diagnosis are considered. It is assumed that on-board monitoring and diagnostic functions are autonomous and refer to ground facilities when it is impossible to solve problems of recognition of abnormal situations and restore the operational state of on-board equipment. Diagnosing of on-board equipment is described using a state graph that takes into account the peculiarities of the abnormal situations detection by airborne and ground-based means. The developed simulation model allows taking into account the accumulation of consequences of onboard equipment failures due to the influence of the environmental factors of near space and the change in the intensity of their occurrence. The results of simulation modeling of spacecraft diagnosing by means of on-board and terrestrial means of the information telemetry system are presented. The importance of a terrestrial segment of the information telemetry system for the spacecraft control during the periodical and in-depth analysis of their technical condition is shown. The impact of reliability of onboard equipment diagnosis on the autonomy level of Earth remote sensing spacecraft by the simulation results is analyzed.
Опубликован
2018-02-02
Как цитировать
Мальцев, Г. Н., Назаров, А. В., & Якимов, В. Л. (2018). Исследование процесса диагностирования бортовой аппаратуры автоматических космических аппаратов с использованием дискретно-событийной имитационной модели. Труды СПИИРАН, 1(56), 95-121. https://doi.org/10.15622/sp.56.5
Раздел
Цифровые информационно-телекоммуникационные технологии
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:
Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).
