Расчет и обеспечение надежности радиоэлектронной информационно-измерительной системы на отечественной элементной базе

вычисленными параметрам, участвующих в формулах для расчета гемодинамических показателей.

Таким образом, разработанный виртуальный прибор позволяет рассчитывать гемодинамические параметры: пульсовое давление, длительность систолы, диастолы и сердечного цикла, скорость

распространения пульсовой волны по аорте, ударный объем, сердечный выброс, сердечный индекс, площадь поверхности тела, ударный индекс, площадь поперечного сечения аорты, частоту сердечных сокращений на основе измеренных сигналов давления с запястной и плечевой манжет в реальном масштабе времени.

ЛИТЕРАТУРА

1 Verberk WJ, Kroon AA, Lenders JW, Kessels AG, van Montfrans GA, Smit AJ, van der Kuy PH Nelemans PJ, Rennenberg RJ, Grobbee DE, Beltman FW, Joore MA, Brunenberg DE, Dirksen C, Thien T de Leeuw PW. Self-measurement of blood pressure at home reduces the need for antihypertensive drugs: a randomized, controlled trial. Hypertension 2007; 50: 1019-1025.Baskova I. P., Pavlova I B., Parfenov A. S. Analysis of the Effects of Medicinal Leech on Arterial Function in Elderly Volunteers by Means of Photoplethysmography with Angioscan-01 // Human Physiology, 2014, Vol. 40 No. 2, pp. 214-219.

2 Геращенко М.С. Оценка погрешности гидроманжетного тонометра/ Геращенко М.С., Геращенко С.И. Геращенко С.М. Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2016. № 4 (18). С. 106-111.

3 Gerashchenko, M. S. Application of the hydrocuff technology for blood pressure evaluation/M S. Gerashchenko, S. M. Gerashchenko, S. I. Gerashchenko, N. N. Yankina//International Journal of Applied Engineering Research. -2016. -Т. 11, № 4. -С. 2271-2274.

4 Геращенко М.С. Тонометр Геращенко // Патент на полезную модель №:104437. - 2011. [Электронный ресурс]. URL: http://bankpatentov.ru/node/7 8 4 3 6.

5 Данилина О.С. Комплекс суточного мониторинга гемодинамических показателей сердечно-сосудистой системы человека Данилина О.С., Мнацаканян А.А., Геращенко С.И., Геращенко С.М. Вестник Пензенского государственного университета. 2015. № 3 (11). С. 114-117.

6 Геращенко М.С. Разработка гидроманжетного прибора для мониторинга гемодинамических параметров/ Геращенко М.С., Геращенко С.И., Геращенко С.М. Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2016. № 4 (18). С. 112-117.

7 Писарев М.А. К вопросу о реализации неинвазивных методов измерения параметров пульсовой волны автономными портативными приборами/ Писарев М.А., Чувыкин Б.В., Геращенко С.И., Геращенко М.С., Волкова Н.А. Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2016. № 1 (15). С. 89-94.

8 Adam C. Adler, Brian H. Nathanson, Karthik Raghunathan, and William T. McGee. Effects of Body Surface Area-Indexed Calculations in the Morbidly Obese: A Mathematical Analysis // Journal of Cardiothoracic and Vascular Anesthesia, Vol 27, No 6 (December), 2013: pp. 1140-1144.

УДК 61.616-71

Безина Г.А., Ляшенко А.В., Мазанов А.М., Шпедт Е.Р., Гришко Е.И., Подсякин А.С.

ФГБОУ ВО «Пензенский Государственный университет», Пенза, Россия

АО «НИИФИ», Пенза, Россия

РАСЧЕТ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

НА ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЕ

В статье представлены аналитические расчеты, обеспечивающие повышение надежности и помехоустойчивости радиоэлектронной информационно-измерительной системы управления частотой вращения ротора турбогенератора маршевого двигателя ракет-носителей, спроектированной на основе применения отечественной элементной базы

Ключевые слова:

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, НАДЕЖНОСТЬ, ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА

Одной из важных задач, решаемых информационно-измерительными и управляющими системами ракет-носителей, является измерение частоты вращения ротора турбоагрегата маршевого двигателя [1-3]. Эта же задача возникает при наземных стендовых испытаниях ракетных двигателей [4-7]. Задача измерения усложнена тем, что вблизи двигателя находятся электрические кабели систем управления, по которым осуществляется подача мощных сигналов, управляющих исполнительными элементами двигателя (пироклапанами, электроп-невмоклапанами и др.), являющихся наряду с цепями питания бортовой электроники источниками мощных электромагнитных помех [8-10]. Проектирование высоконадежных и помехоустойчивых информационно-измерительных систем (ИИС) в условиях импортозамещения и необходимости сохранения преемственности конструктивных решений является актуальной проблемой [11-13].

При расчёте использована следующая документация: техническое задание на разработку ИИС, схема электрическая принципиальная ИИС, перечень элементов к схеме , технические условия эксплуатации. ИИС состоит из следующих модулей: блок преобразования, блок питания, блок интерфейсный, а также электрические соединители и провода. Структурная схема вторичного преобразователя ИИС представляет собой последовательное соединение элементов, а в соответствии с фундаментальными положениями теории надежности отказом считается выход из строя любого элемента ИИС [14-17].

Вероятность безотказной работы вторичного преобразователя за время непрерывной работы определяется по формуле:

где т - число типов изделий; - число изделий 1-го типа; АЭ - интенсивность отказов изделий 1-го типа в эксплуатационных условиях; {Пр - время непрерывной работы.

Значения эксплуатационной интенсивности отказов вычисляются по формуле:

Л-Э! = Л-б(Л-б.с.г.) • Ш=1 (2),

где Я6(Я6. сг. ) - базовая интенсивность отказов типа (группы) ЭРИ; К1 - коэффициенты, учитывающие изменения эксплуатационной интенсивности отказов в зависимости от различных факторов [1,26]; п - число учитываемых факторов.

Суммарная интенсивность отказов преобразователя вычисляется по формуле:

Л-РЭА = Ка • Ху=1 Х?=1 Яду (3),

где Ка=1,0

коэффициент качества производ-

р(ч) =

(1),

го типа изделий ]-ой группы; к - количество изделий ^ой группы; г - количество групп изделий.

Расчёт проводился с применением программы «АСРН-2 0 0 6» и в соответствии с требованиями ГОСТ РВ 2 0.39.304-98. Причем для группы радиоизделий при температуре 65°С (с учётом перегрева) за время непрерывной работы 2 ч. и для другой группы радиоизделий при температуре 4 0оС (с учётом перегрева) за время непрерывной работы 998 ч.

В таблицах «Результат расчета вероятности безотказной работы» в соответствии с формулой (1) приведены результаты автоматизированного расчета.

Значение расчетного времени безотказной работы (ВБР) составляет:

- Р1(ЬПр.1) = 0, 9999714 в условиях эксплуатации

- Р2 пр,1) = 0, 9978389 в нормальных условиях применения.

Таким образом установлено, что ИИС обеспечивает вероятность безотказной работы в условиях эксплуатации Р1(Ьпр,1) = 0, 99997 за время непрерывной работы 2 ч и вероятность безотказной работы в нормальных условиях применения Р2(1пр,1) = 0,9978 за время непрерывной работы 998 ч.

_Результат расчета вероятности безотказной

ИИС Р = 0,95, что не соответствует требованиям по надежности.

Результаты расчета вероятности безотказной работы в нормальных условиях применения Температура окружающей среды, °С: 4 0 ИИС

Расчетная интенсивность отказов:

21, 6772605*10-7* 1/ч

Вероятность безотказной работы: 0,9978389

Таблица 1

работы ИИС в нормальных условиях применения_

Наименование модуля Кол, п шт. Ае-107, 1/ч Аэ'107, 1/ч Аэ'107 -п, 1/ч Вероятность безотказной работы

Блок преобразования 2 - 7,2546717 14,5093433 0,9985530

Блок питания 1 - 2,6842516 2,6842516 0,9997321

Блок интерфейсный 1 - 4,4708033 4,4708033 0,9995539

Электрические соединители и провода 1 - 0,0128623 0,0128623 0,9999987

Модуль: Блок преобразования

Расчетная интенсивность отказов: 7,254 6717-10-7 1/ч Вероятность безотказной работы: 0,9992762 Модуль: Блок питания

Расчетная интенсивность отказов: 2, 68 4 2516-10-7 1/ч Вероятность безотказной работы: 0,9997321 Модуль: Блок интерфейсный

Расчетная интенсивность отказов: 4 , 4708033-10-7 1/ч Вероятность безотказной работы: 0,9995539 Модуль: Электрические соединители и провода Расчетная интенсивность отказов: 0, 012 8 623-10-7 1/ч Вероятность безотказной работы: 0,9999987

Результат расчета вероятности безотказной работы ИИС в условиях эксплуатации Температура окружающей среды, °С: 65

Расчетная интенсивность отказов: 14 2, 7 951518-10-7 1/ч Вероятность безотказной работы: 0,9999714

Таблица 2

Результат расчета вероятности безотказной работы ИИС в условиях эксплуатации

Наименование модуля Кол, п шт. Аб-107, 1/ч Аэ'107, 1/ч Аэ'107 -п, 1/ч Вероятность безотказной работы

Блок преобразования 2 - 51,1098927 102,2197853 0,9999796

Блок питания 1 - 20,1677236 20,1677236 0,9999960

Блок интерфейсный 1 - 20,0270841 20,0270841 0,9999960

Электрические соединители и провода 1 - 0,3805587 0,3805587 0,9999999

Модуль: Блок преобразования

Расчетная интенсивность отказов: 51, 10 98 927-10-7 1/ч Вероятность безотказной работы: 0,9999898 Модуль: Блок питания

Расчетная интенсивность отказов: 2 0, 1677236-10-7 1/ч Вероятность безотказной работы: 0,9999960 Модуль: Блок интерфейсный

Расчетная интенсивность отказов: 2 0, 0270841-10-7 1/ч Вероятность безотказной работы: 0,9999960 Модуль: Электрические соединители и провода Расчетная интенсивность отказов: 0, 3 8 05587-10-7 1/ч Вероятность безотказной работы: 0,9999999

Таким образом, при разработке ИИС применена современная отечественная элементная база, что позволило повысить вероятность безотказной работы в нормальных условиях эксплуатации до 0,99 при расчетном времени безотказной работы предыдущей ИИС 0,95.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ляшенко А. В. Информационно-измерительная система контроля частоты вращения ротора турбоагрегата стартового двигателя / А. В. Ляшенко // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. -2016. - № 1 (15). - С. 37-42.

2. Дмитриенко А. Г. Вторичный преобразователь информационно-измерительной системы с повышенной помехоустойчивостью для измерения частоты вращения / А. Г. Дмитриенко, А. В. Ляшенко, Б. В. Цыпин // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2016. - № 1 (15). - С. 31-3 6.

3. Андреев П. Г. Геоинформационный анализ интерференционной модели радиоканала с учетом отражений от поверхности сложной формы / П. Г. Андреев, А. К. Гришко, И. И. Кочегаров // Информационные системы и технологии. - 2017. - № 3 (101). С. 89-94.

4. Гришко А. К. Математическое моделирование системы обеспечения тепловых режимов конструктивно-функциональных модулей радиоэлектронных комплексов / А.К. Гришко, Н.В. Горячев, Н.К. Юрков // Проектирование и технология электронных средств. - 2015. - № 3. - С. 27-31.

5. Андреев П. Г. Определение напряженности электрической составляющей электромагнитного поля с учетом отражений / П. Г. Андреев, А. К. Гришко, И. И. Кочегаров // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2017. - № 2 (20). - С. 48-54.

6. Гришко А. К. Анализ надежности сложной системы на основе динамики вероятности отказов подсистем и девиации параметров / А. К. Гришко // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. -2016. - № 6 (34). - С. 116-121.

7. Гришко А. К. Выбор оптимальной стратегии управления надежностью и риском на этапах жизненного цикла сложной системы / А. К. Гришко // Надежность и качество сложных систем. - 2017. - № 2 (18). - С. 26-31. Б01: 10.21685/2307-4205-2017-2-4.

8. Лысенко А. В. Установка мониторинга динамических параметров элементов конструкций бортовой радиоэлектронной аппаратуры / А. В. Лысенко, В. С. Калашников, А. К. Гришко, Н. В. Горячев, А. С. Подсякин // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2017. № 4 (22). С. 84-92.

9. Гришко А. К. Многокритериальный выбор оптимального варианта сложной технической системы на основе интервального анализа слабоструктурированной информации / А. К. Гришко, И.И. Кочегаров, А.В. Лысенко // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2017. - № 3 (21). - С. 97-107.

10. Гришко А. К. Построение эффективной системы радиоэлектронных средств на основе анализа полумарковской модели обеспечения электромагнитной совместимости / А. К. Гришко, Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Проектирование электронных устройств и комплексов. - 2017. - № 4. - С. 18-25.

11. Лапшин Э. В. Методы аппроксимации функций многих переменных применительно к авиационным тренажерам / Э. В. Лапшин, А. К. Гришко, И. М. Рыбаков // Надежность и качество сложных систем. -2018. - № 1 (21). - С. 3-9. DOI: 10.21685/2307-4205-2018-1-1.

12. Гришко А. К. Управление электромагнитной устойчивостью радиоэлектронных систем на основе вероятностного анализа динамики информационного конфликта / А. К. Гришко, А. С. Жумабаева, Н. К. Юрков // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2016. - № 4 (18). - С. 66-75.

13. Гришко А. К. Прогнозирование и оптимизация управления процессов проектирования сложных технических систем в масштабе реального времени / А. К. Гришко, А. В. Лысенко, С. А. Моисеев // Надежность и качество сложных систем. - 2018. - № 1 (21). - С. 40-45. DOI: 10.21685/2307-4205-20181-5.

14. Grishko A., Goryachev N., Yurkov N. Adaptive Control of Functional Elements of Complex Radio Electronic Systems. International Journal of Applied Engineering Research. Volume 10, Number 23 (2015), pp. 43842-43845.

15. Grishko A., Kochegarov I., Yurkov N. Structural and Parameter Optimization of the System of Interconnected Processes of Building Complex Radio-Electronic Devices. 2017 14th International Conference The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics (CADSM). Polyana, Svalyava, (Zakarpattya), Ukraine, February 21 - 25, 2017, pp. 192-194. DOI: 10.110 9/CADSM.2017.7916112.

16. Grishko A., Yurkov N., Goryachev N. Reliability Analysis of Complex Systems Based on the Probability Dynamics of Subsystem Failures and Deviation of Parameters. 2017 14th International Conference The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics (CADSM). Polyana, Svalyava, (Zakarpattya), Ukraine, February 21 - 25, 2017, pp. 179-182. DOI: 10.110 9/CADSM.2017.7916109.

17. Grishko A. K., Kochegarov I. I., Goryachev N. V. Multi-criteria Optimization of the Structure of Radio-electronic System in Indeterminate Conditions. 2017 ХХ IEEE International Conference on Soft Computing and Measurements (SCM). Saint Petersburg, Russia, May 24-26, 2017, pp. 210 - 212. DOI: 10.110 9/SCM.2017.7970540.

18. Grishko A., Danilova E., Rybakov I., Lapshin E., Goryachev N. Multicriteria Selection of the Optimal Variant of a Complex System Based on the Interval Analysis of Fuzzy Input Data. 2018 Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT), Moscow, Russia, 14-16 March 2018. pp. 1-7. DOI: 10.110 9/MWENT.2 018.8337 237.

УДК 681.3

Гришко А.К., Бростилов С.А., Бойцова М.В., Мазанов А.М., Приказчиков А.В.

ФГБОУ ВО «Пензенский Государственный университет», Пенза, Россия

АО «НИИФИ», Пенза, Россия

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МНОГОУРОВНЕВЫМИ ПРОСТРАНСТВЕННО-РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ОБЪЕКТАМИ

Геоинформационные системы занимают важное место в управлении многоуровневыми пространственно распределенными объектами

Ключевые слова:

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, УПРАВЛЕНИЕ

На сегодняшний день наиболее перспективными методами обработки и хранения больших объемов информации являются методы, основанные на использовании компьютерных геоинформационных технологий. Использование геоинформационных систем (ГИС), позволяющих проводить одновременный анализ многомерных данных с использованием цифровых карт, упрощает процедуры экологического прогноза и оценку комплексного воздействия на природную среду, делает возможным оперативное выявление аномалий и принятие необходимых мер для их устранения. Задачи математического моделирования процессов, происходящих в окружающей среде, требуют визуализации расчетных данных [1-4]. Современные информационные системы, в частности ГИС, позволяют эту визуализацию осуществить, причем обмен данными между моделями и ГИС может быть двунаправленным. Начальные условия для модели, в частности, координаты объектов, могут быть получены из ГИС-систем.

Согласно определению, принятому Национальным научным фондом, созданным Национальным центром географической информации и анализа США (NCGIA) в 198 8г., географическая информационная система (ГИС) является компьютеризованной базой данных систем управления, предназначенной для поиска, хранения, исправления, анализа и отображения пространственных (локально определенных) данных.

Пространственные данные - данные, описывающие местоположение объекта в пространстве. Например, координаты угловых точек здания, представленные

в местной или любой другой системе координат. Семантические (атрибутивные) данные - данные о свойствах объекта. Например, адрес, кадастровый номер, этажность и прочие характеристики здания. Метаданные - данные о данных. Например, информация о том, кем, когда и с использованием какого исходного материала, в систему было внесено здание.

Работающая ГИС включает в себя пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, исполнители и методы.

Аппаратные средства. Это компьютер, на котором запущена ГИС. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров.

Программное обеспечение. ГИС содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической (пространственной) информации. Ключевыми компонентами программных продуктов являются: инструменты для ввода и оперирования географической информацией; система управления базой данных; инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации (отображения); графический пользовательский интерфейс для легкого доступа к инструментам.

Данные. Это важный компонент ГИС. Данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользовате-