CC BY
14
Key words: Markov process, matrix, statistical approximation, determinant, inverse matrix, unit matrix, statistical criteria.
Bagretsov Sergey Alekseevich, doctor of technical sciences, doctor of economics sciences, professor, vka@mil.ru, Russia, St. Petersburg, Military Space Academy named after A.F. Mozhaisky,
Kaluga Viktor Mikhailovich, candidate of technical sciences, docent, Russia, St. Petersburg, Military Space Academy named after A.F. Mozhaisky,
Utochkin Oleg Vladislavovich, teacher, Russia, St. Petersburg, Military Space Academy named after A.F. Mozhaisky
УДК 53.084.2
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-2-257-264
РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗРАБОТКИ МЕТОДИКИ КОНТРОЛЯ БЛОКОВ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ БИНС С НЕОРТОГОНАЛЬНОЙ ОРИЕНТАЦИЕЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ОСЕЙ
В.А. Туркин
В статье рассмотрены результаты разработки методики проектирования и контроля блоков чувствительных элементов для БИНС с неортогональной ориентацией измерительных осей. Методика была разработана в рамках модернизации транспортной системы по программе Международной космической станции (МКС) для шестиосных блоков измерителей угловой скорости и измерителей кажущегося ускорения с неортогональной ориентацией измерительных осей. Методика была подтверждена результатами наземных и лётных испытаний на 86 кораблях типа «Союз» и «Прогресс» с 2002 по 2022 годы.
Ключевые слова: результаты испытаний, блок измерителей угловой скорости, блок измерителей линейного ускорения, методика, комплексный параметр, неортогональная ориентация, осей чувствительности.
Введение. Блоки чувствительных элементов (БЧЭ) для бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС), содержащие в качестве инерциальных чувствительных элементов (ИЧЭ) измерители угловых скоростей (ИУС) и измерители кажущихся ускорений (ИКУ), оси чувствительности (ОЧ) которых ориентированы неортогонально, т. е. расположены под определенными углами к осям системы координат, связанной с летательным аппаратом, получили широкое распространение в системах управления ракетно-космической техники.
В отечественном приборостроении разработано множество методов повышения надежности навигационных систем, один из них - это формирование избыточной информации на основе использования в БИНС БЧЭ с неортоганальной ориентацией измерительных осей, рассмотренный в работах [1-3, 10, 12]. Неортогональная ориентация измерительных осей БЧЭ выбирается разработчиком на основе многочисленных вариантов с учетом обеспечения заданных габаритно-массовых характеристик. В настоящее время отечественное приборостроение располагает значительным количеством типов ИУС и ИКУ, таких как поплавковые, волоконно-оптические (ВОГ), лазерные (ЛГ), волновые твердотельные (ВТГ) гироскопы, гироскопы на основе явления ядерного магнитного резонанса (ЯМГ), поплавковые маятниковые акселерометры, струнные маятниковые акселерометры, кварцевые маятниковые акселерометры (КМА), кремниевые маятниковые акселерометры, а также различные типы микромеханических гироскопов и акселерометров [4, 5, 9, 12]. Компоновка избыточной БИНС с неортогональной ориентацией ОЧ может быть в виде отдельных блоков чувствительных элементов ИУС и ИКУ, как это сделано в системе управления КК типа «Союз и «Прогресс» и в российском модуле МКС [3, 5], либо в виде блока, содержащего одновременно и те, и другие измерители вместе с бортовым процессором, как это сделано во многих зарубежных системах управления ракетно - космическими объектами, например, в БИНС, построенных на ВТГ и КМА [11, 12]. Выбор компоновки и типа первичного измерителя при конструировании БИНС определяется, прежде всего, соответствием его точностных и эксплуатационных характеристик требованиям системы управления (СУ), приведенным в техническом задании (ТЗ) на проектирование прибора.
Необходимо отметить, что БЧЭ с неортогональной ориентацией измерительных осей применяются, как правило, в БИНС на объектах ракетно - космической техники, а связано это с тем, что именно там предъявляются следующие повышенные требования к навигационным системам: высокая точность измерения проекций вектора угловой скорости и проекций вектора линейного ускорения; высокая надежность (работа при трех отказах); высокая временная стабильность параметров.
Избыточные БЧЭ обладают структурной надёжностью, под которой понимают формирование в системе дополнительной информации, позволяющей при наличии отказа в одном из измерительных каналов (ИК) на основе избыточности информации получать достоверные данные о действующих на объект угловой скорости и кажущегося ускорения. Такие системы, например, состоящие из 6-ти ИУС или ИКУ позволяют определить до 2-х каналов, выдающих ошибочную информацию [1, 2, 3, 5].
Вместе с тем, при проектировании, изготовлении и контроле избыточного БЧЭ до и после проведения летных испытаний недостаточно исследованы следующие актуальные проблемы: рациональность выбора на ранней стадии проектирования основных технических решений; качество контроля параметров БЧЭ при изготовлении в производстве; возможность оперативного высокоточного контроля параметров БЧЭ при проведении входного контроля на предприятии-потребителе перед установкой на изделие, учитывая сложность и трудоёмкость проверки параметров блоков с неортогональной ориентацией измерительных осей; обеспечение сохранения значений параметров БЧЭ после летных испытаний.
Для выполнения данных условий необходима разработка методики проектирования и контроля избыточных БЧЭ для БИНС с неортогональной ориентацией измерительных осей, используемой на всех этапах от создания математических моделей первичных измерителей до лётных испытаний, включая проверки параметров приборов при изготовлении и перед установкой в СУ космического корабля (КК) и анализ сохранения значений параметров БЧЭ до и после летных испытаний. Специфичность аттестации разработанных приборов после лётных испытаний на КК типа «Союз» связана с тем, что из космоса на Землю возвращается спускаемый аппарат с космонавтами, а, например, датчики угловой скорости, базирующиеся в корпусе КК «Союз», сгорают в плотных слоях атмосферы. Поэтому провести аттестацию БЧЭ после летных испытаний возможно не на каждом приборе [5, 7]. Совершенно понятно, что в авиационных и морских системах подобных проблем не возникает.
Настоящая статья посвящена контролю БЧЭ для БИНС на предприятии - потребителе (в нашем случае - РКК «Энергия») при входном контроле прибора БИЛУ (блока измерителей линейного ускорения) для КК «Союз - МС» и «Прогресс - МС» посредством введенного комплексного параметра для оперативного высокоточного контроля приборов на предприятии-потребителе перед установкой в СУ КК, проверка которого позволяет гарантировать соответствие установленным допускам всех параметров БЧЭ и исключает использование трудоёмких алгоритмов, применяемых при контроле на предприятии - изготовителе, что позволяет сократить этап входного контроля БЧЭ для БИНС с одной недели до нескольких часов. Следует отметить, что прибор БИЛУ взят в настоящей статье в качестве примера. Та же самая методика с применением комплексного параметра может быть применена и к измерителям угловой скорости любого типа с неортогональной ориентацией ОЧ в БИНС.
Описание БЧЭ, входящих в состав БИНС КК «Союз» и «Прогресс». БЧЭ, для которого применялась разработанная методика - это шестиканальный блок ИКУ с неортогональной ориентацией ОЧ - прибор БИЛУ, разработанный на предприятии ПО «Корпус» (г. Саратов) по техническому заданию РКК «Энергия» [5, 8]. (рис. 1, рис. 2). Его чувствительными элементами являются КМА.
На предприятии - изготовителе проверка БИЛУ осуществляется путём измерения проекций модуля вектора ускорения силы тяжести при установке прибора на неподвижное основание в различные ориентированные положения в зависимости от замеряемого параметра. Проверки проводятся на двух кронштейнах, установленных при температуре 25, 0 и 40 °С [6]. Кронштейн №1 закреплен в оптической делительной головке и предназначен для установки БИЛУ в любые ориентированные положения. Кронштейн №2 устанавливается на неподвижное основание и предназначен для точностной оценки прибора с применением комплексного параметра. Примеры установки БИЛУ показаны на рис. 3, рис. 4.
Контроль параметров прибора осуществляется при одновременном включении всех каналов и проводят последовательно для каждой пары измерительных каналов 1 - 4, 2 - 5, 3 - 6. Например, при установке канала №1 в положение для замера систематической составляющей нулевого сигнала получа-
ем значение проекции вектора ускорения силы тяжести -0,94g канала №4 для последующего расчёта масштабного коэффициента. За счёт применения такой методики значительно уменьшается время проведения испытаний и увеличивается количество накопленной информации, что повышает качество контроля параметров прибора. Оценка погрешности измерения прибором модуля вектора ускорения силы тяжести с применением комплексного параметра проводится при установке прибора в три ориентированных по вертикали места положения Х,У,2.
Кроиш 1сНи
Ось чукт»и-
Оеь чуютаи-
Рис. 3. Кронштейн №1 (пример установки пары каналов 1 и 4)
Опорная плоскость прибора
Рис. 4. Кронштейн №2 (пример установки в положение X)
Далее приведена методика контроля блока измерителей линейного ускорения на примере БИЛУ. Контроль прибора проводится по следующему алгоритму:
1) Технологический масштабный коэффициент п-го измерительного канала (ИК) прибора при действии единицы ускорения силы тяжести 1 g в ьом запуске:
(Я"м)„г = 77=-, Е/ГХ (1)
и1 д )т
где(/"1:^0мин)П1, Гц - частота следования импульсов информационного сигнала измерительного канала за 10 мин при действии линейного ускорения 1 е.
2) Систематическая составляющая нулевого сигнала ИК прибора за 10 мин:
Шш = (К'м)ш - (/г10™)™, Е, (2)
где(/-г10мин)„;, Гц - частота следования импульсов информационного сигнала, определяющее величину систематической составляющей нулевого сигнала за 10 мин.
3) Погрешность угла наклона ОЧ ИК к опорной плоскости прибора:
^ = (К'м)п1 - С/")™, радиан, (3)
где(/^10мин)пЬ Гц - частота следования импульсов информационного сигнала, определяющего значение погрешности угла наклона ОЧ измерительного канала к опорной плоскости прибора за 10 мин.
4) Значение угла наклона ОЧ измерительного канала к опорной плоскости прибора Рп, ..'...", по формуле (погрешность угла АДг -переведена в ...'..."):
Рп =35°15'52"+АДг. (4)
5) Для каждого значения действующего линейного ускорения 4 ■ £ (1,00% 0,94% 0,57%
0,33^) положительного и отрицательного направлений масштабный коэффициент сигнала п-го измерительного канала прибора в ьом запуске:
(К4) = 4 ' £
мм/с-бит,
(5)
(/ 4 )
Км ' п
где (/Кк е ) ., Гц - частота следования импульсов информационного сигнала, на выходе п-го ИК за 10
мин при действии фактического значения действующего линейного ускорения 4к ■ g положительного и
отрицательного направлений, е - ускорение силы тяжести для места контроля параметров прибора, мм/с2.
6) Среднее значение масштабного коэффициента сигнала, п-го измерительного канала прибора во всем диапазоне измерения линейных ускорений:
_ ТКМ' ■' )п • (4 ■ £)2
(КМ )п = - ='
, мм/с-бит
(6)
I (4 ■ £ )2
7) Случайное отклонение технологического масштабного коэффициента сигнала п-го измерительного канала прибора от запуска к запуску:
к=1
(ДК' ) = (К M )ni max_(K M )n .100, %, (7)
" (K'm )n
где (К'M ) max, мм/с-бит - значение технологического масштабного коэффициента сигнала n-го измерительного канала прибора в i-ом запуске, максимально отличающееся от среднего значения его по трем запускам; (К'M )n ,мм/с-бит- среднее значение технологического масштабного коэффициента сигнала n-го измерительного канала прибора по трем запускам.
8) Случайная составляющая нулевого сигнала ^gT)n, g, n-го измерительного канала от запуска
к запуску:
)n = (gr )Ш max " (gT )пГ g, (8)
где (gT ) max - значение систематической составляющей нулевого сигнала n-го измерительного канала
прибора в i-ом запуске, максимально отличающееся от среднего значения по трем запускам.
9) Погрешность угла an, определяющего положение осей чувствительности n-го измерительного канала по образующей конуса в приборе:
Дап] = (К м) „•( С -) n, Радиан, (9)
cos —
где(/^10мин)„1, Гц - частота следования импульсов информационного сигнала, которая соответствует значению погрешности угла an, определяющего положение ОЧ n-го измерительного канала по образующей круглого конуса в приборе за 10 мин.
10) Значения углов an, ...°...'...", определяющих положение ОЧ n-го измерительного канала по образующей конуса в приборе (погрешность (Да)n -переведена в ...'..."):
а1 = 0°00'00"+Да1; аг = 60°00'00"±Да2;
аъ = 120°00'00"±Да3; а4 = 180°00'00"±Да4; (10)
а5 = 240°00'00"±Да5; а6 = 300°00'00"±Да6.
Приведённый алгоритм, как было сказано выше, применяется на предприятии - изготовителе и занимает достаточно много времени - около недели. Естественно, что на входном контроле на предприятии - потребителе реализация подобного алгоритма контроля вызывает большие сложности, требует наличия достаточно сложной аппаратуры и требует много времени, которого практически нет, учитывая сложность комплектования КК типа «Союз» и «Прогресс».
Таким образом, возникает необходимость введения комплексного параметра для контроля избыточных БЧЭ на предприятии-потребителе перед установкой в СУ КК.
В бортовую ЭВМ СУ КК вносятся параметры для каждой измерительной оси БЧЭ. Так, например, для прибора БИЛУ для каждой из 6-ти измерительных осей в формуляр прибора записывают, а далее прошивают в память бортовой ЭВМ значения масштабного коэффициента, систематической составляющей нулевого сигнала и двух углов ориентации ОЧ относительно осей базовой системы координат. Для шестиосного БЧЭ - это 24 параметра. Измерение каждого из этих параметров на предприятии-изготовителе требует больших затрат времени и использования сложного оборудования, обеспечивающего заданную точность измерения. Проверка такого измерителя на входном контроле на предприятии-потребителе перед установкой на объект очень затруднена и ответственна, поскольку нужно проверить данные формуляра, вносимые в память бортовой ЭВМ. Комплексный параметр, вводимый для проверки соответствия всех параметров БЧЭ установленным значениям допусков, гарантирует соответствие фактических значений, вносимых в формуляр прибора параметров этим допускам, поскольку на комплексный параметр оказывают одновременно влияние погрешности всех 24 упомянутых выше параметров, а сам комплексный параметр в качестве эталонного значения использует не вызывающую сомнения величину модуля вектора ускорения силы тяжести или угловой скорости вращения Земли, а также улучшает оперативность контроля за счет исключения проверки параметров каждого измерительного канала в отдельности. Например, если прибор БИЛУ устанавливать последовательно в три взаимно ортогональных положения, при которых каждая из трёх базовых осей координат X, Y, Z поочерёдно ориентируется вдоль вертикали места, в каждом положении измерять выходную информацию с 6-ти измерительных осей и знать их направляющие косинусы относительно оси X (либо Y, Z), то можно восстановить значение модуля вектора ускорения силы тяжести в месте контроля, а также рассчитать его погрешность измерения. Отличие восстановленного значения от известного и будет комплексным параметром. В указанную погрешность войдут все погрешности 24-х параметров. Аналогичная методика используется для прибора ИУС-М, где в качестве эталонного значения используется угловая скорость вращения Земли.
Методика контроля комплексного параметра избыточного БЧЭ на примере приборов ИУС-М и БИЛУ в виде блок схемы расчёта комплексного параметра показана на рис. 5.
Рис. 5. Блок схема контроля комплексного параметра
При помощи Эйлеровых разворотов выводится матрица направляющих косинусов А для измерительных осей прибора:
А =
sin Д - соя Д я1па1 соя Д сояа1
sin Д2 - соя Д2 ята2 сояД сояа2
sin Д - соя Д ята3 соя Д3 сояа3
sin Д - сояД ята4 сояД сояа4
sin Д - соя Д ята5 сояД сояа5
ЯП Д6 - соя Д я1па1 соя Д сояа6
Углы ориентации измерительных осей относительно базовых координат: Р1=35°15'52", а1 = 0°, а,2 = 60°, аз = 120°, а4= 180°, аз = 240°, ав = 300°. Далее рассчитывается псевдообратная МНК:
М=(АТА)-1АТ, (11)
Комплексный параметр для прибора БИЛУ, для трёх положений прибора X, Y и Ъ относительно базовой системы координат:
^ = (т11 8*1 + т128*2 + т138*3 + т148*4 + т158*5 + ^168*6) ~ 8 ,100; * 8
= (т218у1 + т228 у2 + т238 у3 + ^248 у4 + ^258 у5 + ™268 у6) 8 . ^
(12)
8 =
8
(т318,1 + т322 + т333 + т344 + т355 + т36б) ~ 8
8
100,
где 8 - ускорение силы тяжести для места контроля параметров прибора: т - элементы псевдообратной матрицы М; - проекция модуля вектора ускорения силы тяжести на 1-ю измерительную ось
прибора при установке в положение X, У и 2 соответственно, где для положения X:
8 . = (/*г/й0иин)^
(КМ)п
(13)
где - значение проекции вектора ускорения силы тяжести на 1-ю измерительную ось прибора при
:10 п
установке в положение X, Гц.; систематическая составляющая нулевого сигнала 1-го ИК, Гц;
(Км)п- среднее значение масштабного коэффициента 1-го ИК во всём диапазоне измерения линейного ускорения, мм/с-бит; g - ускорение силы тяжести в месте, где проводятся испытания прибора, мм/с2.
Аналогично для положений У и 2. Для измерителей угловой скорости с неортогональной ориентацией ОЧ комплексный параметр формируется аналогичным образом, с той лишь разницей, что измеряется угловая скорость вращения Земли в месте испытаний.
Формирование допуска на комплексный параметр осуществляется на этапе проектирования. Исходными данными являются значения параметров из формуляра на прибор, вносимые в память бортовой ЭВМ. На базе этих значений в СУ решаются навигационные задачи. Системе управления комплексный параметр не нужен, он нужен для эффективного входного контроля прибора, но необходимо гарантировать, что если комплексный параметр БЧЭ соответствует норме, то все формулярные значения не имеют отклонений, превышающих допуск на их временную стабильность, заданную в ТЗ. Требования к временной стабильности обычно на порядок или на два порядка превышают допуск на сам параметр. Например, для прибора БИЛУ, если допуск на величину систематической составляющей нулевого сигнала задают 0,002 g, то допуск на временную стабильность 0,0001 g. При выборе на этапе проектирования допуска на комплексный параметр разработчик должен руководствоваться, с одной стороны, необходимостью гарантировать при соответствии комплексного параметра установленной норме соответствие всех записанных в формуляр параметров не только допускам, но и требованиям к их временной стабиль-
ности, т.е. гарантировать, что фактическое значение параметра отклонилось от формулярного значения не более, чем на допуск на его временную стабильность. С другой стороны, разработчик не может доводить допуск на комплексный параметр до значений, которые не могут быть достигнуты практически. Поэтому самым целесообразным методом, который может быть рекомендован и получил практическую реализацию в приборе БИЛУ, является метод выбора из всех параметров, входящих в формирование комплексного параметра, параметра, имеющего тенденцию к наибольшей временной нестабильности. Анализ статистических данных по результатам изготовления как ИУС, так и ИКУ показывает, что наибольшей временной нестабильностью характеризуется систематическая составляющая нулевого сигнала первичных измерителей. Например, стабильность нулевого сигнала КМА зависит от нестабильности моментов тяжения, которые имеют механическую и электрическую природу, а также неравномерности толщины напыления хромового и золотого покрытия пластины, неплоскостности поверхности пластин, непараллельности двух плоскостей пластины, сжимаемых при сборке акселерометра. Масштабный коэффициент КМА обладает высокой временной стабильностью, т. к. зависит только от стабильности магнитоэлектрической системы. Углы ориентации измерительных осей определяются точностью изготовления деталей конструкции, их временная стабильность очень высокая, поэтому при назначении допуска на комплексный параметр могут не рассматриваться.
Таким образом, для задания допуска на комплексный параметр на этапе проектирования прибора рекомендуется следующая методика: 1) задают изменение значения систематической составляющей нулевого сигнала каждого измерительного канала БЧЭ на величину его допустимой временной нестабильности; 2) по методике, представленной выше, с помощью специального ПМО рассчитывают массив значений комплексного параметра; 3) выбирают в качестве допуска наибольшее из полученных значений.
В результате применения разработанной методики к прибору БИЛУ получили значение допуска на комплексный параметр 0,05 %.
Таким образом, введение комплексного параметра приводит к следующим практическим результатам:
1) существенно повышает оперативность и качество контроля БЧЭ.
2) даёт получение большей информации при меньших затратах времени на контроль прибора при входном контроле на предприятии - потребителе: вместо одной недели - 3 часа;
3) упрощает и удешевляет входной контроль прибора за счёт исключения необходимости использования сложного оборудования.
Результаты экспериментальной проверки разработанной методики. Прибор БИЛУ освоен на предприятии в рамках модернизации транспортной системы по программе МКС (табл. 1).
Таблица 1
Значения комплексного параметра приборов БИЛУ, полученные на входном контроле _в РКК «Энергия» перед установкой на борт КК №743-№750 __
№ КК 743 744 745 746 747 748 749 750
Комплексный параметр (X), % 0.008 0.015 0.001 0.011 0.008 0.029 0.003 0.006
Комплексный параметр (Y), % 0.023 0.028 0.011 0.015 0.003 0.026 0.002 0.004
Комплексный параметр (Z), % 0.021 0.0315 0.007 0.009 0.01 0.017 0.01 0.004
Использование математического моделирования, разработанных методик и специального ПМО на всех этапах проектирования и изготовления приборов позволило значительно повысить качество и надёжность избыточных БЧЭ, что подтверждают итоги практического внедрения БИЛУ [7, 13, 14, 15]. За 20 лет полётов не было даже ни одного сбоя в работе приборов, не говоря уже об отказе.
Заключение. Таким образом, были получены следующие результаты:
1) Введён комплексный параметр, проверка которого позволяет гарантировать соответствие установленным допускам всех параметров БЧЭ, внесенных в формуляр на прибор и в дальнейшем прошиваемых в память бортовой ЭВМ. Проведена практическая реализация и внедрение комплексного параметра и специального ПМО для проведения входного контроля на предприятии-потребителе - РКК «Энергия» (г. Королёв Московской обл.).
2) Разработана методика формирования допуска на комплексный параметр на этапе проектирования на основе допусков, заданных в технических условиях на прибор в соответствии с техническим заданием.
Таким образом, предложена методика контроля блоков чувствительных элементов для БИНС с неортогональной ориентацией осей чувствительности, эффективность которой подтверждена результатами лётных испытаний более чем 80-ти приборов.
Список литературы
1. Алехова Е.Ю., Жбанов Ю.К., Климов Д.М. Использование избытка осей чувствительности для повышения точности измерений. // Механика твердого тела № 5, 2013. С. 24 - 27.
262
2. Бранец В.Н., Дибров Д.Н., Рыжков В.С. Диагностика и вычисление параметров ориентации избыточных бесплатформенных навигационных систем (БИНС) // Механика и навигация. Материалы научной сессии, посвящённой 85 - летию академика РАН А.Ю. Ишлинского. Санкт - Петербург, 1999. С. 22-33.
3. Бранец В.Н., Севастьянов Н.Н., Федулов Р.В. Лекции по теории систем ориентации, управления движением и навигации. Томск: Изд-во Томского университета, 2013. 309 с.
4. Измайлов Е.А. Современные тенденции развития технологий инерциальных чувствительных элементов и систем летательных аппаратов. М.: Труды ФГУП «НПЦАП». Системы и приборы управления. №1, 2010. С. 30-43.
5. Калихман Д.М., Калихман Л.Я., Депутатова Е.А., Скоробогатов В.В., Николаенко А.Ю., Нахов С.Ф. Опыт проектирования и изготовления блоков измерителей линейного ускорения на кварцевых маятниковых акселерометрах с аналоговой и цифровой системами управления. Монография. Саратов: Изд-во СГТУ им. Гагарина Ю.А., 2021. 240 с.
6. Калихман Д.М., Калихман Л.Я., Полушкин А.В., Нахов С.Ф., Бранец В.М., Рыжков В.Н., Дибров Д.Н. Методика аттестации блока измерения линейного ускорения с неортогональной ориентацией осей чувствительности шести кварцевых маятниковых акселерометров и методика аттестации рабочих мест для контроля блока и акселерометров // 13 Санкт-Петербургская международная конференция по инерциальным навигационным системам. СПб.: Изд-во ЦНИИ «Электроприбор», 2006.
7. Калихман Л.Я., Калихман Д.М., Депутатова Е.А., Скоробогатов В.В., Николаенко А.Ю., Лутченко А.В., Нахов С.Ф., Кожевников В.Е., Самитов Р.М. Результаты лётных испытаний шестиосного блока измерителей кажущегося ускорения на основе прецизионного кварцевого маятникового акселерометра с цифровой обратной связью в составе космического корабля «Союз МС-14». // 27 Санкт-Петербургская Международная конференция по интегрированным навигационным системам. СПб.: Изд-во ЦНИИ «Электроприбор», 2020. С. 184-187.
8. Калихман Д.М., Калихман Л.Я, Скоробогатов В.В., Николаенко А.Ю., Гнусарёв Д.С. Ше-стиосный блок акселерометров для КК «Союз» и «Прогресс». История развития: от аналоговой системы управления измерительным каналом к цифровой // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 8. С. 83 - 106.
9. Лукьянов Д.П., Распопов В.Я., Филатов Ю.В. Прикладная теория гироскопов. Спб: Изд-во ГНЦ ЦНИИ «Электроприбор», 2015. 315 с.
10. Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. 280 с.
11. Негри С. Новое поколение инерциальных навигационных систем на основе ВТГ для аппаратов, обеспечивающих запуск спутников / С. Негри, Э. Лабарр, К. Линьон и др. // Гироскопия и навигация. 2016. № 1. С. 49-59.
12. Ривкин Б.С. Аналитический обзор состояния исследований и разработок в области навигации за рубежом. Выпуски 1-4. СПб.: Изд-во ЦНИИ «Электроприбор», 2017-2019.
13. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2017614200 РФ от
07.04.2017. / Туркин В.А., Акмаев А.А., Нахов С.Ф. // Заявка № 2016663547. Дата поступления 12.12.2016. Программа для проверки параметров измерителя угловых скоростей.
14. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018661928 РФ от
21.09.2018. / Туркин В.А., Акмаев А.А., Нахов С.Ф. // Заявка № 2018618887. Дата поступления 20.08.2018. Программа тестирования электронных блокоы контрольно - испытательной аппаратуры.
15. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018663845 РФ от 06.11.2018. / Туркин В.А., Акмаев А.А., Нахов С.Ф. // Заявка № 2018661045. Дата поступления 12.10.2018. Программа для проверки параметров блока измерителей линейных ускорений.
Туркин Виталий Андреевич, ведущий инженер - программист, tyrkinba@mail.ru, Россия, Саратов, Филиал акционерного общества «Научно-производственный центр автоматики и приборостроения» - «Производственное объединение «Корпус»
RESULTS OF THE DEVELOPMENT OF A METHODOLOGY FOR THE CONTROL OF INERTIAL MEASUREMENT UNITS FOR SINS WITH NON-ORTHOGONAL ORIENTATION OF MEASURING AXES
V.A. Turkin
The results of the development of the design and control methodology for inertial measurement units for SINS with non-orthogonal orientation of measuring axes are considered. The methodology was created as part of the development of inertial measurement units for SINS within the framework of modernization of the transport system under the International Space Station (ISS) program for six-axis units of angular rate and specific force sensors with non-orthogonal orientation of measuring axes. The methodology was verified by ground and flight tests on 86 Soyuz and Progress spacecraft conducted since 2002 to 2022.
Key words: test results, unit of angular rate sensors, unit of linear acceleration sensors, methodology, complex parameter, non-orthogonal orientation, sensitivity axis.
Türkin Vitaly Andreevich, leading software engineer, tyrkinba@mail.ru, Russia, Saratov, Branch of the Joint-Stock Company "Scientific and Production Center for Automation and Instrumentation" - "Production Association "Korpus"
УДК 004.7
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-2-264-269
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ ИНТЕГРИРОВАННОЙ ПРОГРАММНО-КОНФИГУРИРУЕМОЙ СЕТИ ВОЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
К.А. Чирушкин, Д.Ю. Васюков, Т.П. Кныш, С.Ю. Скоробогатов, А.В. Кузнецов
Сегодня наблюдается между должностными лицами органов военного управления Вооружённых Сил Российской Федерации существенный (ВС РФ) рост объема мультимедийного контента, попытки развития в Вооружённых Силах Российской Федерации облачных вычислений, увеличение использования мобильных устройств и постоянное требование Министерства обороны Российской Федерации сократить расходы на эксплуатацию сети связи, сохраняя при этом стабильность в работе органов военного управления, а также оперативность и гибкость в распределении предоставляемого ресурса. Это приводят к разрушению или пересмотру традиционных моделей построения сетей и систем военной связи. Чтобы выполнить эти требования, нужно обратиться к одной из перспективной технологии программно-конфигурируемых сетей (ПКС).
Ключевые слова: система связи, система управления, процессный подход, синтез, программно-конфигурируемая сеть, устойчивость.
Программно-конфигурируемая сеть (ПКС) является широко обсуждаемой парадигмой в технологиях межсетевого взаимодействия сегодня. ПКС - это открытая сетевая архитектура, предложенная в последние годы для устранения некоторых ключевых недостатков традиционных сетей. Сторонники ПКС утверждают, что логика управления сетью и сетевыми функциями являются двумя отдельными понятиями и поэтому должны быть разделены на разные уровни. С этой целью в ПКС были введены понятия плоскости управления и плоскости данных: централизованная плоскость управления (с этого момента называемая контроллером) управляет логикой сети, контролирует функции инжиниринга трафика с плоскости данных (называемые коммутаторами), которые просто заботятся о пересылке пакетов между сетями. Таким образом, ПКС можно рассматривать как физически распределенную структуру коммутации с логически централизованным управлением. ПКС предназначен для обеспечения высокодинамичного управления и качества обслуживания / политик безопасности.
В отличие от войн прошлого, в настоящем первоочередными объектами направленного противодействия и поражения стали не войска и оружие, а системы управления противника. Прогнозируемый характер воздействий при применении современных средств и комплексов противодействия военной связи обуславливает появление совокупности качественно новых системных требований, которым должны соответствовать оперативно-технические показатели программно-конфигурируемой сети (ПКС).
Это связано с появлением и развитием новых категорий военного искусства, в рамках которых особое место занимают так называемые компьютерные атаки (КА) [1]. В этом случае, эффективность ПКС в условиях воздействия КА зависит от оперативности управления ПКС и системы КА. Функциональная модель взаимозависимости состояний системы КА и ПКС представлена на рис. 1.
Как видно из рис. 1, система КА (сторона А) выбирает стратегию с целью своевременного вскрытия (воздействия) структуры ПКС. ПКС (сторона Б) выбором варианта структуры стремится нейтрализовать сильные стороны стратегии стороны А., следовательно, у сторон противоположные цели, а это значит, что конфликт между ними носит антагонистический характер. Рациональным поведение двух сторон в антагонистическом противодействии является принятие равновесных (адекватных) стратегий. Решение такой задачи позволит определить оптимальную структуру ПКС, нейтрализующую сильные стороны системы КА, т.е. имеющую надлежащую устойчивость.
Для оценки устойчивости ПКС в условиях КА предлагается методика оценки устойчивости ПКС в условиях КА, позволяющая определить показатели, характеризующие устойчивость ПКС в условиях воздействия системы КА. Показателем, характеризующим устойчивость ПКС является коэффициент исправного действия ПКС (КипкС), который показывает, какую часть времени от всего учитываемого ПКС функционирует исправно.
