Вероятностная оценка надежности программного обеспечения системы управления космическим аппаратом

2. В.В.Маркелов, А.И.Власов, Д.Е.Зотьева Автоматизация методов входного статистического контроля при управлении качеством изделий электронной техники в среде MATHLAB // Надежность и качество сложных систем. - 2014. - №3. - С.38-44.

3. В.В.Маркелов, А.И.Власов, Д.Е.Зотьева Автоматизация многоступенчатого контроля качества в среде MATHLAB // Надежность и качество сложных систем. - 2015. - №1. - С.58-62.

4. Б.Л. Хэнсен. Контроль качества. Теория и применение. Пер. с англ. - М.: Прогресс, 1968.

5. Л. Ноулер и др. Статистические методы контроля качества продукции. Пер. с англ. - М.: Издательство стандартов, 1989. - 96 с.

6. Управление качеством электронных средств: Учебник для вузов. О.П. Глудкин и д.р. - М.: Высшая школа, 199 - 414 с.

7. О.П. Глудкин. Всеобщее управление качеством: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1999.

8. Маркелов В.В., Власов А.И., Камышная Э.Н. Системный анализ процесса управления качеством изделий электронной техники // Надежность и качество сложных систем. - 2014. - №1. - С.35-43

9. В.В.Маркелов, А.И.Власов, Д.Е.Зотьева Управление и контроль качества изделий электронной техники. Семь основных инструментов системного анализа при управлении качеством изделий электронной техники // Датчики и системы. - 2014. - №8. - С.55-67.

10. Власов А.И., Иванов А.М. Визуальные модели управления качеством на предприятиях электроники// Наука и образование: электронное научно-техническое издание. 2011. № 11. С. 34-3

11. Дудко В.Г., Верейнов К.Д., Власов А.И., Тимошкин А.Г. Современные методы и средства обеспечения качества в условиях комплексной автоматизации // Вопросы Радиоэлектроники, Сер. АСУПР, 1996, №2, С.54-72.

12. А.В.Еланцев, В.В.Маркелов Автоматизированный контроль и испытания электронной аппаратуры -М.: Изд-во МГТУ, 1990. - 51 с., ил.

13. Власов А.И. Системный анализ технологических процессов производства сложных технических систем с использованием визуальных моделей// Международный научно-исследовательский журнал - 2013. - №10. Часть 2. - С.17-26.

14. Власов А.И., Журавлева Л.В., Тимофеев Г.Г. Методы генерационного визуального синтеза технических решений в области микро- наносистем // Научное обозрение. 2013. №1. - С.107-111.

15. А.А.Адамова, А.П.Адамов, Г.Х.Ирзаев Методологические основы обеспечения технологичности электронных средств. - Санкт-Петербург, изд.:"Политехника", 2008.

16. В.Н. Гриднев, Г.Н. Гриднева Проектирование коммутационных структур электронных средств : учеб. пособие. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. - 344 с. : ил. (Кн. 7).

17. Тимошкин А.Г., Власов А.И. О СТРАТЕГИИ И ТАКТИКЕ МАРКЕТИНГОВОЙ ПОЛИТИКИ МНОГОПРОФИЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ФИРМЫ // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 1996. № 9. С. 59-61.

18. Власов А.И., Ганев Ю.М., Карпунин А.А. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ "БЕРЕЖЛИВОГО ПРОИЗВОДСТВА" ИНСТРУМЕНТАМИ ВИЗУАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ // Информационные технологии в проектировании и производстве. 2015. №4. С.19-25.

УДК 535.37, 535.373.2 Базар К.С., Тулегулов А.Д.

Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Астана, Казахстан

ВЕРОЯТНОСТНАЯ ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМ АППАРАТОМ

В статье дается краткий обзор методов программного обеспечения для системы управления космическим аппаратом. Анализируются степень достоверности и надежности получаемых результатов при навигационно-баллистическом обеспечении управления полетом космического аппарат. Показано, что высокая точность обеспечивается учетом множества факторов, в той или иной степени влияющих как на движение центра масс КА, так и на его движение вокруг центра масс. В моделях движения КА учитываются самые современные модели гравитационного поля Земли, атмосферы, влияние возмущений из-за притяжения Солнца, Луны, планет солнечной системы, светового давления, приливных деформаций. Ключевые слова:

программное обеспечение, системы управления, космический аппарат, достоверность, надежность.

Введение определение внешних сил, действующих на КА в

Под системой управления полетом космического полете; аппарата (КА) понимается определение текущего и выбор методов и разработка алгоритмов опре-

прогнозируемого положения КА в пространстве, деления параметров движения КА по данным ИТНП; проведение анализа соответствия его фактического выбор методов и разработка алгоритмов уточ-

движения поставленным целям и задачам полета, нения схемы и параметров маневрирования в зави-

выработка рекомендаций по навигации КА в рамках симости от фактической орбиты выведения; решаемых задач, обеспечение систем и служб, составление алгоритмов расчета различных

участвующих в управлении полетом, требуемой ин- навигационных параметров, необходимых для управ-

формацией на вхождение в связь с КА, проведение ления полетом КА, работы станций слежения и пр.; маневров, экспериментов, спуска и пр. составление алгоритмов расчета баллистических

На этапах проектирования, подготовки и выпол- данных, необходимых для проведения научных экс-

нения полета навигационно-баллистическое обес- периментов;

печение решает комплекс задач, который условно теоретическая и экспериментальная проверка

можно разделить на три группы. средств и методов навигационного обеспечения и

I группа - задачи оптимального планирования др.

полета: III группа - задачи непосредственного нави-

выбор номинальной орбиты выведения КА; гационного обеспечения полета:

выбор времени старта ракеты-носителя, обес- обработка данных ИТНП и определение парамет-

печивающего наилучшие условия полета и возвра- ров движения КА;

щения на Землю; расчет данных для проведения маневров коррек-

оптимальное планирование проведения измерений ции орбиты КА и соответствующих параметров

текущих навигационных параметров (ИТНП) для кон- настройки бортовых систем управления; троля движения КА и априорная оценка точности расчет различной навигационной информации для

определение и прогнозирование параметров движе- обеспечения групп управления полетом КА; ния (ОППД) КА; расчет светотеневой обстановки на орбите;

выбор оптимальных схем проведения маневров и расчет навигационных данных для экипажа;

коррекций орбиты КА и пр. расчет баллистических данных для обеспечения

II группа - задачи подготовки служб к выпол- работы наземных станций слежения, проведения за-нению навигационного обеспечения во время по- планированных экспериментов;

лета: расчет параметров спуска КА и пр.

Главные требования к навигационно-баллисти-ческому обеспечению:

высокая точность, позволяющая выполнять весь комплекс перечисленных выше задач;

достоверность и надежность получаемых результатов;

высокая оперативность проведения практически всех расчетов, особенно при решении задач из III группы.

Высокая точность обеспечивается учетом множества факторов, в той или иной степени влияющих как на движение центра масс КА, так и на его движение вокруг центра масс. В моделях движения КА учитываются самые современные модели гравитационного поля Земли, атмосферы, влияние возмущений из-за притяжения Солнца, Луны, планет солнечной системы, светового давления, приливных деформаций и пр. Используются самые свежие аст-рономо-геодезические данные об эфемеридах небесных тел, учете временных поправок, модели фигуры Земли, привязке измерительных станций и пр.

Высокая достоверность и надежность получаемых результатов при навигационно-баллистическом обеспечении управления полетом КА достигается за счет применения различных методов:

проведения на наиболее ответственных участках наряду с расчетами, обеспечивающими управление полетом по номинальной штатной программе, также и расчеты нескольких возможных нештатных ситуаций;

выполнения основных расчетов на нескольких территориально разнесенных информационно-вычислительных комплексах (баллистических центрах) по независимо разработанным методикам и программам;

непрерывным контролем непротиворечивости и качественной достоверности получаемых результатов за счет применения упрощенных аналитических алгоритмов расчета необходимой навигационной информации и пр.

Навигационно-баллистическое обеспечение

управления полетом КА в общем случае предполагает решение задач по двум основным направлениям:

задачи, непосредственно связанные с определением или изменением движения цента масс КА или вокруг центра масс в текущий или любой наперед заданный момент времени;

определение всех сопутствующих баллистических данных в предположении известного движения КА.

Наиболее сложными являются задачи первого направления, среди которых, прежде всего, необходимо указать следующие:

определение текущего положения центра масс КА по данным ИТНП;

прогнозирование полета КА с использованием определенных моделей движения;

расчет программы маневров КА для коррекции движения;

- спуск КА на поверхность Земли или планеты. Задачи второго направления получили специальное название - задач по расчету «стандартной баллистической информации» (СБИ). Их перечень может быть очень большим и обычно включает:

- расчет времени баллистического существования КА на заданной орбите

расчет зон радиовидимости КА со станций слежения и взаимной радиовидимости нескольких КА в многоспутниковой системе;

ЛИТЕРАТУРА

1. Техническая документация материнской платы Pumpkin Mother board [Электронный ресурс] // PumpkinInc. - Электронный магазин комплектующих для наноспутников - [Б. м.], 2015. - URL: http://www.cubesatkit.com/docs/datasheet/DS_CSK_MB_710-004 8 4-D.pdf (дата обращения: 23.04.2015).

2. Техническая документация приёмника GPSSGR-05U [Электронный ресурс] // Surrey Satellite Technology, LTD - Сайт производителя - [Б. м.], 2015. - URL: http://www.sst-us.com/shop/satellite-subsystems/gps/sgr-05u-space-gps-receiver (дата обращения: 25.04.2015).

3. James Bao-yen Tsui.Fundamentals of Global Positioning System Receivers: A Software Approach - P.: Wiley-Interscience., 2000. - 258 p.

4. BorreK.The GPS Easy Suite - Matlab code for the GPS newcomer // «GPS Solutions». - 2003г. -V. 7, №1. - P. 47-51.

5. Грузинов В.П., Грибов В.Д. Экономика предприятия. -2-е изд., допол. - Москва, 2001. - 259 с.

6. Волков О.И., Скляренко В.К. Экономика предприятия: курс лекций, - Москва, 2006. - 368 с.

расчет целеуказании со станции слежения на

КА;

определение баллистических данных для планирования работы средств контрольно - измерительного комплекса (КИК);

расчет трассы полета КА, освещенности его на орбите и освещенности подспутниковои точки КА;

вычисления для привязки данных научных экспериментов;

расчет углов взаимного положения Солнца, Луны, различных звезд, планет, Земли и КА;

расчет времени и высот прохождения КА над заданными раИонами земноИ поверхности и пр.

В основу навигационно-баллистического управления движением геостационарных КА в настоящее время положен принцип жёсткого программного управления с обратной связью, предусматривающий расчёт на определённыи интервал времени детерминированной временной программы работы двигателей для приведения или удержания КА в заданном диапазоне координат относительно заявленной точки стояния, а также периодически проводимые: решение навигационной задачи (уточнение текущих параметров орбиты КА) по ИТНП с помощью итерационно-групповых методов для контроля точности исполнения программы управления;

перерасчёт для обеспечения обратной связи программы управления по уточнённым параметрам орбиты и перезакладка её на борт КА.

Выбор такого принципа продиктован необходимостью управления движением КА для удержания в пределах сверхмалого диапазона координат в условиях имеющихся ограничений: по тяге устанавливаемых на борту КА двигателей, по энергетическому обеспечению бортовых систем КА, по реализованным возможностям получения ИТНП и т. д. Расчёт программы управления и решение навигационной задачи проводятся в наземном ЦУП.

Специальное программное управление (СПО) управления полетом КА создается для автоматизации процедур технологического цикла управления полетом спутника, выполняемых персоналом группы управления полетом ЦУП. СПО УП должно обеспечить необходимый уровень надежности эксплуатации спутника при оптимальном количественном составе персонала.

При создании СПО УП необходимо акцентировать внимание на следующей особенности технологического цикла управления полетом спутника.

Для своевременного предотвращения возможных нештатных ситуаций и минимизации их влияния на работу спутника по целевому назначению, в ТЦУ предусматривается постоянный и непрерывный контроль состояния служебных систем и БРТК спутника по ТМИ. Это является отличительной особенностью процесса управления, повышает его трудоемкость и требует создания адекватных компонентов СПО УП.

Такая компонента СПО УП должна вести непрерывный процесс распознавания и оценки состояния БС и КА в целом по ТМИ, обеспечивать в предусмотренных ситуациях выдачу сигналов оповещения операторам (в том числе и звуковых), а также выдачу рекомендаций, которые для распознанных ситуаций содержатся в эксплуатационной документации.

7. Артемов И.И. Повышение долговечности шаровых опор легковых автомобилей / И.И. Артемов, А.А. Войнов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2007. № 9. С. 43-50.

8. Евстифеев A.A. Модели минимизации направленного ущерба транспортной системы при отсутствии информации / A.A. Евстифеев, Н.А. Северцев // Вопросы теории безопасности и устойчивости систем. 2009. № 11. С. 137-145.

9. Серебряков В.Н. Основы проектирования систем жизнеобеспечения экипажа космических летательных аппаратов - М. Машиностроение, 1983. - 160 с., ил.

УДК 539.89

Шпилевский1 Э.М., Богорош2 А.Т., Паладюк3 В.В., Махрова3 Е.Г., Зинченко3 А.Т. , Шайко-Шайковский4 А.Г.

1Институт тепло и массообмена НАН Белоруссии, Минск, Беларусь

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, Украина 3Буковинский государственный медицинский университет, Черновцы, Украина 4Черновицкий национальный университет им .Ю.Федьковича, Черновцы, Украина

СВОЙСТВА И ВОЗМОЖНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ ФУЛЛЕРЕНСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ

С открытием фуллеренов в конце прошлого века материаловеды получили принципиально новые инструменты для конструирования материалов и структур, позволившие управлять их свойствами. За короткое время появилось множество публикаций как по методам синтеза фуллеренов, так и их использованию в разработке новых материалов [1, 2]. К настоящему времени наиболее острой проблемой стала проблема применения фуллерено содержащих материалов.

В данной работе рассмотрены некоторые способы формирования материалов, содержащих фуллерены Сбо, их свойства и перспективные направления применения. Ключевые слова:

фуллерены, формирование, композиционные материалы.

Введение. Анализ свойств фулерено содержащих материалов и возможностей их использования.

1.Электротехнический материал. Металл-фулле-реновые пленки при некоторых долевых соотношениях атомов металла и молекул C60 структурно представляют собой систему электропроводящих частиц металла, разделеных небольшими промежутками из диэлектрических наночастиц фуллерита. Электрически такие структуры эквивалентны серии подключенных конденсаторов и, следовательно, их полное сопротивление должно уменьшаться при увеличении частоты переменного тока. Увеличение доли фуллери-товых наночастиц в металл-фуллереновой структуре для переменного тока влечёт за собой изменение значения, как емкостной, так и резистивной составляющих электросопротивления. Это изменение приводит к сдвигу минимума сопротивления в область более низких частот.

Таким образом, металл-фуллереновые структуры на переменном токе проявляют свойства -

цепочек [2] и могут использоваться как материал электротехнического назначения.

2. Материал для подвижных электрических контактов. Разработка покрытий для подвижных электрических контактов осуществлялась с использованием вакуумной [3] и гальванической [4] технологий.

Для выявления подходящих композиционных материалов вакуумной технологией были приготовлены 4 0 вариантов композиционных материалов с различными долевыми составами компонентов систем Ад -C60 ^ - C60, Al - C60, Fe - C60, и их смесей. Оптимизация составов композиционных материалов проходила по двум критериям: а) композиционный материал должен иметь наиболее высокую электрическую проводимость, б) высокую проводимость сочетать с низким коэффициентом трения. Из рассмотренных вариантов лучшие электрические и триболо-гические характеристики показал состав 60%А1 + 30%^ + 9% Ье + 1% С60, который имеет удельное электросопротивление 60*10-4 Ом*м и коэффициент сухого трения равный 0,22 [4].

3. Покрытие для эндопротезов. Покрытия для эдопртезов получали совместной конденсацией в вакууме титана и фуллеренов С60- Титан-фуллереновые покрытия показали высокую химическую стойкость в разбавленных кислотах и щелочах (3%-ые растворы НС1, ЫаОН, КОИ). Выдержка образцов в кислотной и щелочной средах в течение 2400 ч не приводила к заметным изменениям на поверхности покрытий.

Высокая биохимическая стойкость [5] и сравнительно невысокое удельное электрическое сопротивление [6] позволяют использовать титан-фулле-реновые пленки в качестве покрытий для электродов кардиостимулятора, а так же для медицинских инструментов.

4. Покрытие для узлов трения. Наиболее подходящим покрытием для узлов трения оказалась окси-докерамические покрытия, сформированные на алюминиевом сплаве АК5М2 методом микродугового оксидирования и последующей пропиткой в насыщенном растворе фуллеренов С60 в толуоле. Такие покрытия, содержащие фуллерены, показали значения износостойкости в три раза выше (^=2,5-10-10) [2], чем для покрытий без фуллеренов, а значения коэффициента трения - на 30...4 0 % ниже. Апробация покрытия Al2Oз-C60 в конкретном изделии (пуансон пресс-формы пластмассовых изделий, Минский завод холодильников «Атлант») показала увеличение ресурса работы в 14 раз.

5. Тензорезистивные элементы. Используя тен-зоэлектрический эффект могут быть построены тен-зодатчики на металл-фуллереновых пленках. Ме-талл-фуллереновые пленки имеют высокий коэффициент тензочувствительности (более 10, в то время как самый высокий для металлов - для платины он 1,6).

6. Фотонные датчики. Фуллерены обладают фотопроводимостью в диапозоне длин волн от 280 до 680 нм. Вероятность образования электрон-ионной пары при поглощении одного фотона составляет 0,9 [7]. На основе фуллереновых и металлических частиц можно создавать структуры двух типов: островковые (т.е. с изолированными включениями металла) и сетевые (т.е. с соединяющимися между собой включениями металла). Такие структуры с периодичностью, существенно меньшей длины волны электромагнитного излучения, ведут себя как фотонные кристаллы с запрещенной фотонной зоной.

7. Сорбционные датчики. Металл-фуллереновые пленки являются хорошими сорбентами. Наши исследования электрических свойств тонких пленок Си -C60 разного состава (изменялось соотношение числа атомов меди в расчете на одну молекулу фуллерена N^^60) показали высокую чувствительность их электрического сопротивления к сорбции кислорода [3] .

Образование фаз в металл-фуллереновых структурах [2] позволяет технологическими методами добиваться для них желаемых характеристик и высокой избирательности адсорбции. По этим параметрам видно, что фуллеренсодержащие материалы являются перспективными для сенсорных фотоэлектрических устройств.

Полученные изменения электрического сопротивления на десятки процентов указывают на хорошую перспективу для использования подобных структур в качестве сорбционных датчиков.

8. Датчики силовых полей. Внешние электрическое и магнитное поля, взаимодействуя с электронами металл-фуллереновой пленки изменяют её электрические свойства [4]. Это позволяет использовать такие пленки в качестве датчиков не только