CC BY
50
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки
УДК 519.68
В. И. Смирнова Научный руководитель - А. А. Носенков Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
О ПРОБЛЕМЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА И ЭФФЕКТИВНОСТИ СЛОЖНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Рассматривается актуальная задача обеспечения качества и эффективности телекоммуникационных систем, построенных на основе орбитальных группировок космических аппаратов связи (КАС). Предложен один из возможных путей её решения, предусматривающий совершенствование процесса управления КАС.
Одна из закономерностей развития техники заключается, как известно, в постоянном её усложнении [1]. При этом, естественно, даёт о себе знать дежурная проблема обеспечения качества и эффективности усложняемых технических систем [2].
Цель доклада - изложить авторскую версию затронутой проблемы в отношении современных телекоммуникационных систем (ТКС) и дать соответствующие рекомендации в части её преодоления.
Следует отметить, что ТКС зародились после изобретения радио и, удовлетворяя тенденциозно возрастающие информационные потребности человечества, стали стремительно развиваться и приобретать всё более масштабный (по протяжённости и обслуживаемой территории) характер, используя новейшие достижения науки и инженерии. Во второй половине прошлого века самым значимым таким достижением стало практическое освоение космического пространства, позволившее реально приступить к созданию телекоммуникаций в виде космических систем связи (КСС), которые сразу же зарекомендовали себя как межконтинентальные и глобальные ТКС [3-5].
Невиданная ранее сложность таких ТКС, по сравнению с весьма громоздкими, но аппаратурно более простыми ТКС наземного типа, с лихвой оправдывается высокими значениями критериев их качества, основными из которых являются производительность, надёжность, безопасность и управляемость [6]. Правда, наивысшие значения этих критериев, как будет показано ниже, могут быть достигнуты при условии, что бортовой комплекс управления (БКУ) КАС оборудован бортовой цифровой вычислительной машиной (БЦВМ).
Так, повышенная производительность КСС объясняется самой спецификой космических систем, не требующих создания громоздкого комплекса наземных средств между корреспондентами, если они к тому же весьма разнесены территориально. Наличие БЦВМ позволяет оперативно осуществлять контроль информационных процессов и принимать соответствующие меры по его результатам, если они необходимы.
Этими же обстоятельствами объясняется и повышенная надёжность КСС по критериям готовности и безотказности, хотя последний критерий закладывается, как это безусловно принято в космическом ап-паратостроении, на этапе создания КАС путём подбора наиболее безотказных комплектующих элементов и осуществления различного рода резервирования.
Что касается безопасности, то она обеспечивается тем, что КСС наименее доступны для внешних несанкционированных проникновений в информационные процессы.
Повышенная управляемость КСС осуществляется главным образом за счет БЦВМ, позволяющих реали-зовывать даже сравнительно сложные алгоритмы управления.
Эффективность является важнейшей и наиболее общей характеристикой техники, достаточно полно отражающей степень ее совершенства [2]. А поскольку КСС несравненно совершеннее, судя даже по приведённым выше критериям качества, телекоммуникаций некосмического исполнения, первые значительно эффективнее вторых. К такому же выводу легко можно прийти и с позиции толкования эффективности технических систем как степени соответствия их своему назначению [2]. Ведь вполне понятно, что каждая КСС просто обязана наиболее полно соответствовать своему назначению, поскольку на её создание и эксплуатацию тратятся огромные средства. Если такого соответствия нет, то это означает, что по данной КСС где-то допущена серьезная ошибка, причины которой должны быть выявлены с принятием мер по недопущению их впредь.
Всё сказанное, разумеется, не означает, что высокая эффективность КСС - вещь непререкаемая. Каждая даже самая совершенная система склонна к устареванию. Поэтому необходимо своевременно выполнять поиск новых решений проблемы обеспечения качества и эффективности КСС и им подобных систем.
Такое решение потенциально просматривается, например, в возможности использования положений новой научной дисциплины - теории технической совместимости, утверждающей, что в первооснове качества и эффективности техники лежит обеспечение различного рода совместимости, в совокупном или индивидуальном её проявлении [7]. Так, для КСС, орбитальный сегмент которой состоит из двух и более КАС, оборудованных БЦВМ, дальнейшее повышение качества и эффективности может быть достигнуто за счёт повышения их функциональной совместимости (ФС), трактуемой как пригодность изделий к совместному взаимодействию по видам функций, значениям параметров и эксплуатационным характеристикам [8].
Для достижения максимальной межаппаратной ФС орбитального сегмента КСС необходимо в БЦВМ каждого КАС закладывать всю контрольную и про-
Секция «Электронная техника и технологии»
граммную информацию, позволяющую осуществлять, в случае необходимости, путём радиообмена взаимную помощь в части управления и поддержания их работоспособности. Осуществлённая таким образом ФС обеспечивает живучесть орбитальной группировки КАС, значительно повышая тем самым качество и эффективность КСС в целом.
При устном изложении материалов доклада часть его тезисов получила более подробную интерпретацию.
Библиографические ссылки
1. Мелещенко Ю. С. Техника и закономерности её развития. Л. : Лениздат, 1970. 246 с.
2. Ильичёв А. В. Эффективность проектируемой техники. Основы анализа. М. : Машиностроение, 1991. 336 с.
3. Гэтленд К. Спутниковые связи. М. : Воениздат, 1966. 336 с.
4. Фортушенко А. Д. Основы технического проектирования систем связи через ИСЗ. М. : Связь, 1970. 331 с.
5. Спутниковые системы радиосвязи : учеб. пособие / П. Я. Сивирин, В. Г. Сомов, Н. А. Тестоедов, Г. Г. Назаров, А. В. Кузовников ; Сиб. гос. аэрокос-мич. ун-т. Красноярск, 2013. 332 с.
6. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации : учебник / под ред. А. П. Пятибратова. М. : Финансы и статистика, 1998. 340 с.
7. Носенков А. А. Техническая совместимость: практика, наука, проблемы : монография ; СибГАУ. Красноярск, 2005. 136 с.
8. ГОСТ 30709-2002. Техническая совместимость. Термины и определения. Минск : Межгосуд. совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2002. 4 с.
© Смирнова В. И., 2014
УДК 347.85(470)
А. С. Стрижнев, В. А. Худеев Научный руководитель - А. Т. Лелеков Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
РАЗРАБОТКА ПРИВЯЗНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ДЛЯ ОТРАБОТКИ ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ ПО КУРСУ «ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫМИ АППАРАТАМИ»
Летательный аппарат, система управления которым вынесена на персональный компьютер под управлением ПО ЬаЬУШШпозволяет легко задавать и отлаживать любой закон управления.
Для повышения качества инженерной подготовки студентов необходимо широкое использование учебно-методического оборудования, позволяющего студенту самостоятельно решать конструкторские задачи, проводить эксперименты и сравнивать проектные решения с реально получившимися [1]. Базовая специальность «Системы управления летательными аппаратами» требует от выпускника комплексных знаний в области аэродинамики, электроники, программирования, теории автоматического управления, механики полета летательных аппаратов (ЛА). Решение этой задачи, по мнению авторов, заключается в создании комплекса курсовых и лабораторных работ, связанных с работой с реальным малым ЛА. Результатом является не только закрепление теоретических знаний, но и наглядная демонстрация того, насколько поведение реального объекта может отличаться от его математической модели. ЛА можно использовать в качестве материальной базы для изучения микроэлектромеханических систем (МЭМС), разработки алгоритмов обработки информации с МЭМС датчиков по курсу «Управляющие ЭВМ и комплексы», а так же непосредственно отрабатывать различные законы управления по курсам «Проектирование систем управления ЛА» и «Спец. главы ТАУ».
Разработан привязной ЛА в виде гибрида воздушного змея и планера, органы управления которого
предназначены для изменения углов крена, рыскания и тангажа. В качестве ЛА был выбран воздушный змей ромбовидной формы. Главные диагонали ромба выполнены из алюминиевых трубок длинной 1 м и 1,5 м, склеенных и связанных нитью между собой, что образует каркас. Плоскость змея сделана из плотной ткани, натянутой на каркас. Хвост гибрида, заимствован у планера, в виде стабилизатора без киля, расположенного под углом 15° к плоскости змея. Стабилизатор выполнен также из склеенных и связанных между собой трубок размерами 0,15 м и 0,4 м. Плоскость стабилизатора образует склеенная между собой потолочная плитка. К стабилизатору привязан хвост змея из ткани шириной 0,2 м и длинной 3 м. Элероны (рули) прикреплены к стабилизатору. Чертеж ЛА представлен на рис. 1.
Разработано бортовое радио электронное оборудование (БРЭО) для управления приводами рулей, сбора информации с датчиков угловых скоростей и гироскопа, и обмена информацией с LabVIEW по радиоканалу. Основой БРЭО является МК ATmega8A. Обработка информации с датчиков и принятие решения об изменении угла поворота элеронов производится на персональном компьютере в LabVIEW. LabVIEW через преобразователь USB - UART (виртуальный COM - порт) обменивается информацией с радио приемопередатчиком APC220, который в свою оче-
