УСТРОЙСТВО ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ БОРТОВОГО КОМПЛЕКСА ЗАЩИТЫ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА ОТ СТОЛКНОВЕНИЙ С КОСМИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ

Устройство относится к классу регулирующих и управляющих систем общего назначения и может быть использовано при проектировании информационной системы бортового комплекса защиты космических аппаратов.
Известно устройство для оценки эффективности ракетно-артиллерийского вооружения [RU 30205, МПК: G06F 19/00, 2003], содержащее соединенные цифровыми линиями связи блок управления, блок памяти, регистры, тактовые генераторы.
Недостатком известного устройства [RU 30205, МПК: G06F 19/00, 2003] является невозможность его использования для оценки эффективности информационной системы (ИС) бортового комплекса защиты (БКЗ) космических аппаратов (КА).
Устройства оценки эффективности информационной системы (ИС) БКЗ КА в известном уровне техники не выявлено.
Задачей полезной модели является обеспечение возможности для ускоренной оценки эффективности ИС БКЗ КА.
Техническим результатом, обеспечивающим решение поставленной задачи является создание устройства для оценки эффективности ИС БКЗ КА путем формирования модели частных показателей эффективности ИС БКЗ КА, модели статистической обработки, модели информационной системы бортового комплекса защиты космических аппаратов.
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что устройство оценки эффективности информационной системы (ИС) бортового комплекса защиты (БКЗ) космического аппарата (КА) от столкновения с космическими объектами (КО) выполнено с возможностью экспертной оценки эффективности ИС БКЗ КА в соответствии с выражением:
,
m
где P - показатель эффективности ИС БКЗ КА; M - количество угроз КА; P, - частный показатель эффективности ИС БКЗ КА и содержит соединенные между собой цифровой интерфейсной линией связи бок исходных данных (ИД), блок комплекса математических моделей (КММ), блок отображение и контроля (ОК), при этом блок ИД содержит блок памяти базы данных (БД) распределения пространственной плотности КО по высоте, блок памяти БД распределения КО по высоте, блок памяти БД распределения КО по наклонению, блок памяти БД распределения КО по эксцентриситету, блок памяти БД параметров орбит КА, блок памяти тактико-технических характеристик (ТТХ) ИС БКЗ КА, блок КММ содержит блок модели частных показателей эффективности ИС БКЗ КА, блок модели статистической обработки, блок модели ИС БКЗ КА, при этом выходы блоков памяти БД распределения пространственной плотности КО по высоте, БД распределения КО по высоте, БД распределения КО по наклонению, БД распределения КО по эксцентриситету образуют первую группу выходов блока ИД, соединенную с первым входом блока модели ИС БКЗ КА, являющимся первым входом блока КММ, выходы блоков памяти БД параметров орбит КА, БД ТТХ ИС КА образуют вторую группу выходов блока ИД соединенную со вторым входом блока модели ИС БКЗ КА, являющимся вторым входом блока КММ, выход блока модели ИС БКЗ КА соединен со входом блока модели статистической обработки, выход которого соединен со входом блока модели частных показателей эффективности ИС БКЗ КА, выход которого является выходом блока КММ, при этом выход блока КММ является выходом устройства.
m
При этом блок модели частных показателей эффективности ИС БКЗ КА выполнен в виде вычислителя P,  частного показателя эффективности ИС БКХ КА в соответствии с выражением:
, ,
h
m
m
m
m
m
m
где R - приведенный размер КА; f(h) - плотность вероятности случайной величины (СВ) h, являющаяся распределением Релея-Райса; M(h) - математическое ожидание СВ h; D(h) - дисперсия СВ h.
m
m
m
При этом блок модели статистической обработки выполнен в виде вычислителя характеристик M(h), D(h) СВ h,  в соответствии с выражением:
, , ,
m
где N - объем выборки СВ h.
m
При этом блок модели ИС БКЗ КА выполнен в виде вычислителя выборки СВ h,  в соответствии с выражением:
•S5?
где  - n-е значение элемента выборки вектора координат m-го КО в картинной плоскости орбиты КА, определяемое по результатам работы ИС БКЗ КА; - вектор координат КА; Y - вектор ТТХ ИС БКЗ КА.
Устройство оценки эффективности информационной системы бортового комплекса защиты космического аппарата от столкновения с космическими объектами выполнено в виде автоматизированного рабочего места, а его блоки ИД, КММ, ОК в виде программно-технических модулей на плате расширения персональной электронно-вычислительной машины (ПЭВМ) с архитектурой типа Х86.
Полезная модель поясняется чертежами, представленными на фигурах 1-3. На чертежах представлены:
На фиг. 1 - электрическая структурная схема заявляемого устройства оценки эффективности ИС БКЗ КА от столкновения с космическими объектами;
На фиг. 2 - электрическая структурная схема блока ИД устройства оценки эффективности ИС БКЗ КА от столкновения с космическими объектами;
На фиг. 3 - электрическая структурная схема блока КММ устройства оценки эффективности ИС БКЗ КА от столкновения с космическими объектами.
Цифрами на схеме обозначены:
1 - блок исходных данных (ИД);
2 - блок комплекса математических моделей (КММ);
3 - блок графической визуализации (ГВ);
4 - блок контроля процессов (КП);
5 - блок памяти базы данных (БД) распределения пространственной плотности КО по высоте;
6 - блок памяти БД распределения КО по высоте;
7 - блок памяти БД распределения КО по наклонению;
8 - блок памяти БД распределения КО по эксцентриситету;
9 - блок памяти БД параметров орбит КА;
10 - блок модели частных показателей эффективности ИС БКЗ КА;
11 - блок модели статистической обработки;
12 - блок модели ИС БКЗ КА;
13 - цифровая интерфейсная линия связи;
14 - блок программно-технических модулей;
15 - блок ТТХ ИС БКЗ КА;
16 - автоматизированное рабочее место.
Устройство предназначено для оценки эффективности информационной системы бортового комплекса защиты космического аппарата от столкновения с космическими объектами в соответствии с выражением:
,
m
где P - показатель эффективности ИС БКЗ КА; М - количество угроз КА; P,  - частный показатель эффективности ИС БКЗ КА.
Для этого оно выполнено в виде автоматизированного рабочего места 16 оператора, оснащенного блоком 3 графической визуализации, блоком 4 контроля процессов и блоком 14 программно-технических модулей, включающим блок 1 исходных данных и блок 2 комплекса математических моделей, соединенных между собой цифровой интерфейсной линией связи 13, при этом первый и второй выходя блока 1 ИД соединены с первым и вторым входом блока 2 КММ соответственно.
Блок 1 ИД предназначен для ввода и хранения информации в соответствующих БД о распределении КО и пространственной плотности КО по высоте, распределении КО по наклонению, распределении КО по эксцентриситету, параметрах орбиты КА, ТТХ ИС БКЗ КА, может быть выполнен в виде накопителя на жестких магнитных дисках, например, SB60GB-IGNT-25SAT3 [http://smartbuy-russia.ru/], содержит:
блок 5 памяти БД распределения пространственной плотности КО по высоте предназначенный для хранения информации о пространственной плотности КО в зависимости от высоты, может быть реализован в виде цифровых карт памяти;
блок 6 памяти БД распределения КО по высоте предназначен для хранения информации о распределении КО по высоте в зависимости от их пространственного размера, может быть реализован, например, в виде цифровых карт памяти;
блок 7 памяти БД распределения КО по наклонению предназначен для хранения информации о наклонениях орбит КО, может быть реализован, например, в виде цифровых карт памяти;
блок 8 памяти БД распределения КО по эксцентриситету предназначен для хранения информации об эксцентриситетах КО, может быть реализован, например, в виде цифровых карт памяти;
блок 9 памяти БД параметров орбит КА предназначен для хранения информации о характеристиках орбит КА, может быть реализован, например, в виде цифровых карт памяти;
блок 15 памяти БД ТТХ ИС БКЗ КА предназначен для хранения информации о ТТХ ИС БКЗ КА, может быть реализован, например, в виде цифровых карт памяти.
При этом выход блока 5 памяти БД распределения пространственной плотности КО по высоте, выход блока 6 памяти БД распределения КО по высоте, выход блока 7 памяти БД распределения КО по наклонению; выход блока 8 памяти БД распределения КО по эксцентриситету образуют первую группу выходов блока 1 ИД, соединенную с первым входом блока 2 КММ. Выход блока 9 памяти БД параметров орбит КА, выход блока 15 памяти ТТХ ИС БКЗ КА образуют вторую группу выходов блока 1 ИД, соединенную со вторым входом блока 2 КММ.
Блок 2 КММ предназначен для формирования процессов модели оценки частных показателей эффективности ИС БКЗ КА, модели статистической обработки, модели ИС БКЗ КА, может быть выполненв виде аппаратно-программного модуля, например, АМН [www.msi.com], содержит:
m
блок 10 модели частных показателей эффективности ИС БКЗ КА предназначен для вычисления P,  частного показателя эффективности ИС БКХ КА в соответствии с выражением:
, , ,
h
m
m
m
m
m
m
где R - приведенный размер КА; f(h) - плотность вероятности случайной величины (СВ) h, являющаяся распределением Релея-Райса; M(h) - математическое ожидание СВ h; D(h) - дисперсия СВ h, может выть выполнен в виде вычислителя на жестких магнитных дисках;
m
m
m
блок 11 модели статистической обработки предназначен для вычисления характеристик M(h), D(h) СВ h,  в соответствии с выражением:
, , ,
m
где N - объем выборки СВ h, может выть выполнен в виде вычислителя на жестких магнитных дисках;
m
блок 12 модели ИС БКЗ КА предназначен для вычисления выборки СВ h,  в соответствии с выражением:
, , ,
где  - n-е значение элемента выборки вектора координат m-го КО в картинной плоскости орбиты КА, определяемое по результатам работы ИС БКЗ КА; Хм - вектор координат КА; Y - вектор ТТХ ИС БКЗ КА, может выть выполнен в виде вычислителя на жестких магнитных дисках.
При этом первый и второй вход блока 2 КММ являются первым и вторым входом блока 12 модели ИС БКЗ КА. Выход блока 12 модели ИС БКЗ КА соединен со входом блока 11 модели статистической обработки. Выход блока 11 модели статистической обработки соединен со входом блока 10 модели частного показателя эффективности ИС БКЗ КА, выход которого является выходом блока 2 КММ. При этом выход блока 2 КММ является выходом устройства.
Блок 3 графической визуализации осуществляет в автоматизированном режиме отображение результатов вычислений устройства, может быть реализован в виде аппаратно-программного модуля, например, ASUS 210-SL-TC1GD3-L [http://www.asus.com] с устройством визуализации Philips 200V4LSB2.
Блок 4 контроля процессов осуществляет в автоматизированном режиме по командам оператора выработку управляющих сигналов и воздействий на соответствующие блоки, может быть реализован в виде аппаратно-программного модуля, например, FG-EMT03CL-1 [http://www.espada-tech.ru].
Цифровая интерфейсная линия связи 13 предназначена для передачи информации в двоичном коде, может быть реализована, например, на базе маршрутизатора Cisco 831 [http://www.cisco.com].
m
m
m
m
m
m
m
m
Работа устройства оценки эффективности информационной системы бортового комплекса защиты космического аппарата от столкновений с космическими объектами состоит в следующем. Вначале, по команде оператора подаваемой с блока 4 КП на блок 1 ИД через цифровую интерфейсную линию связи 13, происходит заполнение информацией со съемных флеш-карт памяти (на рисунках не показано) БД блока 1 ИД - блока 5 памяти о распределении пространственной плотности КО по высоте, блока 6 памяти о распределения КО по высоте, блока 7 памяти о распределения КО по наклонению, блока 8 памяти о распределения КО по эксцентриситету, блока 9 памяти о параметрах орбит КА, блока 15 памяти о ТТХ ИС БКЗ КА. По завершению заполнения информацией блока 1 памяти, оператор с блока 4 КП на блок 2 КММ через цифровую интерфейсную линию связи 13 подает команду на включение устройства в работу. В соответствии с этой командой оператор в автоматизированном режиме на блоке 4 КП задает параметры орбиты КА, а также количество и параметры орбит возможных КО, которая поступает - с выхода блока 5 памяти БД распределения пространственной плотности КО по высоте, выхода блока 6 памяти БД распределения КО по высоте, выхода блока 7 памяти БД распределения КО по наклонению, выхода блока 8 памяти БД распределения КО по эксцентриситету на первый вход блока 10 модели ИС БКЗ КА, а с выходов блока 9 памяти БД параметров орбит КА, блока 15 памяти БД ТТХ ИС БКЗ КА - на второй вход блока 12 модели ИС БКЗ КА, которая осуществляет формирование массива случайной величины , где N - объем выборки, задаваемый оператором на блоке 4 КП. По завершению формирования массива h,  для каждого из КО, все M массивов h автоматически передаются в блок 11 модели статистической обработки, где производится расчет первого M(h) и второго D(h) моментов каждой из поступившей выборок . Далее значения M(h), D(h) поступают в блок 10 модели частных показателей эффективности ИС БКЗ КА, где производится расчет значений P,  для каждого из КО, заданных по условию исследований. Рассчитанные значения P,  используются для расчета показателя эффективности ИС БКЗ КА в соответствии с выражением , рассчитанное значение которого с выхода блока 10 модели частных показателей эффективности ИС БКЗ КА поступает на вход блока 3 ГВ через цифровые интерфейсные линии связи 13, сопоставляется с данными хранящимися в соответствующих БД, контролируется и отображается. На этом работа устройства оценки эффективности информационной системы бортового комплекса защиты космического аппарата от столкновений с космическими объектами заканчивается. И в блоке 4 КП вырабатывается управляющий сигнала на остановку работы блока 1 ИД, блока 2 КММ.
Полезная модель выполнена в виде автоматизированного рабочего места оператора.
Результаты испытаний полезной модели показали повышение уровня автоматизации при оценке эффективности ИС БКЗ КА на 63%.