Разработка средств оценки эффективности алгоритмов поиска и обнаружения целей прицельных радиоэлектр...

   НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ “ЛЬВОВСКАЯ ПОЛИТЕХНИКА” 

Озирковский Леонид Деонисиевич

 УДК 621.396.9

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЛГОРИТМОВ ПОИСКА И ОБНАРУЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ ПРИЦЕЛЬНЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ КОМПЛЕКСОВ

05.12.17 - Радиотехнические и телевизионные системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Львов 2002

Диссертацией есть рукопись.

Работа выполнена в Национальном университете “Львовская политехника” Министерства науки и образования Украины

Научный руководитель:                            кандидат технических наук, доцент

Волочий Богдан Юрьевич,

Национальный университет “Львовская политехника”, доцент

Официальные оппоненты:               доктор технических наук, с.н.с.

Клепфер Евгений Иванович,

Львовский научно-исследовательский радиотехнический институт,

главный научный сотрудник

кандидат технических наук

Лукенюк Адольф Антонович,

Львовский центр института космических исследований Национальной академии наук и Национального космического агентства Украины, заместитель директора

Ведущее учреждение – Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт” (г. Киев), Министерство образования и науки Украины, кафедра радиотехнических устройств и систем

Защита состоится  30 апреля 2002 г. в 11 часу на заседании специализированного ученого совета Д 35.052.10 в Национальном университете “Львовская политехника ”  по адресу: 79013, г. Львов-13,

ул. С. Бандеры, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального университета “Львовская политехника ” по адресу: 79013, г. Львов-13,

ул. Профессорская, 1.

Автореферат  разослан 18 апреля 2002 г.

Ученый секретарь

специализированного ученого совета                                   Романишин Ю.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Прицельный радиоэлектронный комплекс (РЭК)  предназначен для обнаружения цели по целеуказанию, ее захвата, сопровождения и расчета прогнозируемой траектории движения с передачей соответствующей информации на устройство уничтожения цели. Состав прицельного РЭК формируется так, чтобы обеспечивать выполнение поставленной задачи в условиях воздействия внешних естественных и искусственных помех, при возникновении сбоев и отказов аппаратуры. Поэтому в состав РЭК входят  радиоэлектронные системы(РЭС) разных типов.

Последовательность процедур использования информации, которую предоставляют РЭС в процессе выполнения задачи, определяет алгоритм поиска и обнаружения цели (АПОЦ) прицельного РЭК, разработка которого является важной задачей на системотехническом этапе проектирования таких комплексов.

Задачи, которые решаются прицельным РЭК характеризуются жесткими условиями относительно затрат времени на принятие решений оператором. Достичь минимального значения этого времени можно следующими способами:

1) подбором оператора с определенными психофизиологическими возможностями и обеспечением соответствующего уровня его квалификации;

2) привлечением группы операторов и усовершенствованием организации их работы с системами прицельного РЭК;

3) передачей части (или всех) функций оператора информационно-управляющей системе.

Для названных способов формируются варианты АПОЦ прицельного РЭК. Без соответствующих средств задача сравнения вариантов построения АПОЦ на этапе системотехнического проектирования решается качественно, а количественные оценки показателей эффективности АПОЦ и прицельных РЭК в целом определяют на этапе натурных испытаний. Такой подход не обеспечивает решения задачи выбору приемлемых вариантов АПОЦ на этапе системотехнического проектирования и требует большого объема натурных испытаний.

Поэтому актуальной является разработка средств оценки показателей эффективности пригодных для использования на этапе системотехнического проектирования, которые позволят впоследствии уменьшить объем натурных испытаний и соответственно снизить затраты времени и материальных ресурсов. Однако оценка эффективности АПОЦ прицельных РЭК не может быть достоверной без учета показателей надежности аппаратуры. Необходимый уровень показателей надежности РЭС, которые входят в состав комплекса, обеспечивается использованием при их создании соответствующих отказоустойчивых структур.

Связь работы с научными программами, темами. Диссертационная работа выполнялась в рамках приоритетного направления отраслевой программы “Перспективные информационные технологии, приборы комплексной автоматизации, системы связи” в соответствии с планом научно-исследовательских работ кафедры “Теоретическая радиотехника и радиоизмерения” Национального университета “Львовская политехника” на 1992-2000 гг. Диссертационная работа непосредственно связана с госбюджетными научно-исследовательскими работами:

·                ДБ/51.РЕЗ.94 “Методы и средства автоматизации схемотехническего проектирования отказоустойчивых цифровых устройств”, № гос. регистр.: 0194U029602;

·                ДБ/Комплекс “Разработка математического обеспечения автоматизированных процедур системотехнического и схемотехническего надежностного проектирования радиоэлектронных устройств и систем”, № гос.регистр.:0196U000186;

·                ДБ/Синтез “Разработка математического обеспечения процедур оптимального синтеза самоконтролируемых отказоустойчивых и живучих радиоэлектронных средств”, № гос. регистр.: 0198U002382;

·                ДБ/ЗКМФ “Разработка математического обеспечения компьютерного моделирования функционального и надежностного поведения радиоэлектронных средств”, № гос. регистр.: 0100U000522.

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка математических моделей, методики и программного обеспечения для оценки эффективности алгоритмов поиска и обнаружения целей прицельных радиоэлектронных комплексов.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1.            Разработать структурно-автоматную модель алгоритма поиска и обнаружения целей прицельного радиоэлектронного комплекса.

2.            Разработать марковскую модель алгоритма поиска и обнаружения целей прицельного радиоэлектронного комплекса.

3.            Разработать логико-вероятностную модель алгоритма поиска и обнаружения целей прицельного радиоэлектронного комплекса.

4.            Создать методику анализа эффективности вариантов построения алгоритмов поиска и обнаружения целей прицельного радиоэлектронного комплекса.

5.            Для построения математических моделей АПОЦ прицельного РЭК нужно разработать надежностные математические модели отказоустойчивых радиоэлектронных систем с комбинированным структурным резервированием и систем с мажоритарной структурой способной к реконфигурации, которые входят в состав рассматриваемых прицельных радиоэлектронных комплексов.

6.            Провести выбор и выполнить сравнительный анализ методов для построения математических моделей отказоустойчивых систем с учетом эффекта старения и произвольного распределения продолжительности процесса технического обслуживания, надёжностное поведение которых соответствует дискретно-непрерывному случайному процессу.

7.            Разработать методику построения математических моделей отказоустойчивых систем с учётом эффекта старения, надёжностное поведение которых соответствует дискретно-непрерывному случайному процессу.

       Объектом исследований являются алгоритмы поиска и обнаружения целей прицельных радиоэлектронных комплексов.

Предмет исследований – показатели эффективности алгоритмов поиска и обнаружения целей прицельных радиоэлектронных комплексов (вероятность и среднее время выполнения задачи).

Методы исследований, которые использованы в работе заимствованы из теории радиоэлектронных систем и комплексов, теории моделирования сложных систем, теории марковских случайных процессов, теории надежности.

Научная новизна полученных результатов.

1.            На основании предложенного расширенного описания состояний и установленного перечня определяющих параметров получил дальнейшее развитие метод пространства состояний применительно к построению математических моделей алгоритмов поиска и обнаружения целей прицельных радиоэлектронных комплексов. В модели, построенной усовершенствованным методом, в отличие от существующих, реализовано объединение функционального и надежностного аспектов проектирования алгоритмов поиска и обнаружения целей прицельных радиоэлектронных комплексов.

2.            Получил дальнейшее развитие логико-вероятностный метод построения математических моделей алгоритмов поиска и обнаружения целей прицельных радиоэлектронных комплексов. Предложен способ получения логико-вероятностной модели на основе представления объекта структурно-автоматной моделью.

3.            Разработаны две новые математические модели алгоритма поиска и обнаружения целей прицельного радиоэлектронного комплекса. Характерной особенностью этих моделей является то, что они формируются на базе единого формализованного представления – структурно-автоматной модели.

4.            Для проектирования отказоустойчивых радиоэлектронных систем с комбинированным структурным резервированием и мажоритарной структурой с реконфигурацией, которые входят в состав прицельных радиоэлектронных комплексов, разработаны новые математические модели. Эти модели, в отличие от существующих, позволяют учесть различные комбинации структурного резервирования, поведение системы при появлении нарушений работоспособности, параметры средств контроля, диагностики и коммутации, вид технического обслуживания, наличие ЗИПа.

5.            Предложен новый метод формализации процедуры перехода от надежностной модели немарковского типа к марковской модели с использованием метода эквивалентной интенсивности потока. Это позволило автоматизировать громоздкую процедуру перехода от немарковской модели к системе дифференционных уравнений Колмогорова-Чепмена.

Практическое значение работы.

1.            Разработанная в работе математическая модель алгоритма поиска и обнаружения целей прицельного радиоэлектронного комплекса и методика ее построения дает возможность получить значение его показателей эффективности для заданных проектировщиком функциональных и надежностных параметров радиоэлектронных систем при неточностях получения целеуказания, разных уровнях квалификации оператора. Вместе с этим модель разрешает определить влияние на показатели эффективности радиоэлектронных комплексов последовательности использования радиоэлектронных систем при выполнении задачи.

2.            Предложенные математические модели отказоустойчивых структур дают возможность проектировать радиоэлектронные системы, которые предназначены для работы в комплексе, с заданным уровнем надежности. Процесс создания математических моделей и их анализ автоматизирован, для чего разработан специализированный программный пакет.

3.            Для оценки показателей эффективности с учетом процессов старения аппаратуры и произвольного характера процедур технического обслуживания используется разработанная методика построения моделей отказоустойчивых систем, в основу которой положен метод эквивалентной интенсивности потока.

4.            Результаты внедрены во Львовском научно-исследовательском радиотехническом институте:

·      Методика оценки эффективности алгоритмов поиска и обнаружения целей прицельных радиоэлектронных комплексов.

·      Математические модели отказоустойчивых систем со сложным комбинированным резервированием и систем с мажоритарной структурой способных к реконфигурации.

·      Методика построения математических моделей отказоустойчивых систем, надежностное поведение которых после появления отказов описывается немарковським дискретно-непрерывным случайным процессом.

Теоретические и практические результаты диссертации использованны:

·      при выполнении госбюджетных научно-исследовательских работ в лаборатории НДЛ-51 Национального университета “Львовская политехника”;

·      в учебном процессе у Национального университета “Львовская политехника” в лекционном курсе и практикуме дисциплины “Системотехническое проектирование радиоэлектронных комплексов” ; в дипломном проектировании студентами специальности “Радиоэлектронные устройства, системы и комплексы”.

·      в учебном процессе колледжа “Западноукраинский коллегиум” в лекционном курсе и практикуме дисциплины “Надежность, контроль и эксплуатация ЭВМ”; в дипломном проектировании студентами специальности “Обслуживание компьютерных и интеллектуальных систем и сетей”.

Личный вклад соискателя. Личный вклад автора в полученных научных результатах состоит в том, что все положения, которые составляют суть диссертации, были сформулированны и решены самостоятельно. В роботах написанных в соавторстве автору диссертации принадлежат: [1] - разработка математической модели алгоритма поиска и обнаружения целей прицельного РЭК: марковской на основе расширенного описания состояния и логико-вероятностной на основе представления объекта структурно-автоматной моделью и определение показателей эффективности алгоритма поиска и обнаружения целей прицельного РЭК; [2] - формирование и исследование моделей вариантов построения радиоэлектронных комплексов с использованием метода логико-вероятностного траекторного моделирования; [4], [10] - сравнительное исследование эффективности и точности метода эквивалентной интенсивности потока, способ формализованного перехода от немарковской модели к системе уравнений Колмогорова-Чепмена; [5] - установлен перечень определяющих параметров радиоэлектронных систем и предложено расширенное описание состояния, [6]- методика оценки эффективности алгоритмов поиска и обнаружения целей прицельных радиоэлектронных комплексов; [7], [8] - структурно-автоматные модели двух отказоустойчивых структур; [9]- структурно-автоматная модель радиоэлектронной системы с комбинированным структурным резервирования. [11] - формализованное представление структуры и поведения системы немарковского типа.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на: международной научно-технической конференции “Современные проблемы автоматизированной разработки и производства радиоэлектронных средств и подготовка инженерных кадров”(г. Львов,1996 г.); 4-й международной научно-технической конференции “Опыт разработки и применение приборо-технологических САПР микроэлектроники”(г. Львов, 1997 г.); 4-й украинской научно-технической конференции “Автоматика-97”(г. Черкассы); международной научно-технической конференции TCSET98 “Современные проблемы средств телекоммуникации, компьютерной инженерии и подготовки специалистов”(г. Львов, 1998 г.); международном симпозиуме “Надежность и качество '99”(г. Пенза, 1999 г.); 3-й международной научно-технической конференции “Математическое моделирование в электротехнике, электронике и электроэнер­гетике”(Львов, 1999), 15-й открытой научно-технической конференции молодых ученых и специалистов Физико-механического института им. Г.В. Карпенко НАН Украины “КМН-2000” (г. Львов, 2000 г.). Результаты работы обсуждались на научных семинарах кафедры “Теоретическая радиотехника и радиоизмерения” Национального университета “Львовская политехника”, Украинского Львовского института бизнеса и информатики, ОАО “Концерн “Электрон” ОКБ “ТЕКОН”.

Страницы: 1, 2, 3, 4