Логико-вероятностный анализ надежности бортовой информационной телеметрической системы космического аппарата

• Автор: Мушовец, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 115 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРОБЛЕМА НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
1.1. Классификация методов анализа надежности
1.1.1. Методы прогнозирования
1.1.2. Физические методы
1.1.3. Структурные методы
1.2. Особенности применения общего логико-вероятностного метода
1.2.1. Формализованная постановка задачи анализа
2. РАЗРАБОТКА УНИВЕРСАЛЬНОЙ МОДЕЛИ НАДЕЖНОСТИ БОРТОВОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
2.1. Модификация общего логико-вероятностного метода
2.2. Анализ общей структуры бортовой информационной телеметрической системы космического аппарата
2.3. Анализ вредоносных воздействий на элементы бортовой информационной телеметрической системы космического аппарата
2.4. Построение логической модели надежности
3. РАЗРАБОТКА И АПРОБАЦИЯ МЕТОДИКИ АНАЛИЗА НАДЕЖНОСТИ БОРТОВОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
3.1.Формирование математической модели надежности
3.2. Выполнение расчета надежности
3.3. Выполнение расчета показателей влияния отдельных элементов на показатели надежности
3.4. Разработка программного средства автоматизации анализа надежности .
3.5. Апробация методики анализа надежности
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А
Приложение Б

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. С недавнего времени одним из наиболее важных направлений развития отдельных отраслей и всего государства в целом стала космическая деятельность. Сейчас уже нельзя говорить о конкурентоспособности предприятий, участвующих в таких сферах как, например, военная и гражданская навигация, межевание в сельском хозяйстве, связь, вещание, контроль перемещения и эксплуатации транспортных средств, если их технологические процессы не основаны на применении спутниковых систем. К тому же с каждым днем стремительно растет потребность исследования космического пространства.
Чтобы обеспечить возможность достижения указанных целей и удержать свое место на рынке, производители космических аппаратов стремятся к расширению функциональных возможностей своей продукции. Это обстоятельство неминуемо ведет к усложнению систем, а, следовательно, требует постоянного повышения уровня контроля качества их производства и эксплуатации. Если для наземного комплекса управления можно применить выверенные алгоритмы построения центров обработки данных, для которых разработано множество описательных международных стандартов, то в случае обеспечения надежности космического аппарата необходимо учесть особенности условий окружающей среды: безвоздушное пространство, отсутствие гравитации, мощное электромагнитное влияние космических тел и пр. Особой значимостью обладает отсутствие возможности прямого доступа обслуживающего персонала в течение всего периода эксплуатации системы. Мониторинг состояния и управление оборудованием, размещенным на борту космического аппарата, осуществляется посредством получения телеметрии, анализа полученной информации и передачи соответствующих управляющих команд.
Таким образом, обеспечение надежности обработки телеметрической информации является первостепенной задачей эффективного функционирования космического аппарата. Своевременно проведенный анализ на всех этапах

жизненного цикла системы позволит определить оптимальные пути достижения необходимого уровня ее надежности. Поэтому разработка эффективной методики анализа надежности бортовой информационной телеметрической системы космического аппарата (далее по тексту - ТС КА) является актуальной научно-практической задачей.
Примером высокой значимости получения достоверной телеметрии могут послужить факты эксплуатации японского межпланетного зонда «Хаябуса», предназначенного для испытания электрореактивных двигателей и системы автономной навигации, который был запущен с космодрома Утниоура 9 мая 2003 года.
Сразу после старта один из четырех ионных двигателей показал нестабильную работу, вследствие чего был отключен из центра управления полетами. В ноябре 2003 года мощность двигателей была снижена, поскольку солнечные батареи были повреждены вспышкой на Солнце, лишив аппарат значительной части энергии. В течение 7 лет космический аппарат преследовала череда отказов оборудования. Однако своевременно полученная информация обо всех происшествиях позволила обеспечить выполнение поставленных задач [76].
Целью научного исследования является повышение эффективности анализа надежности ТС КА.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) рассмотреть существующие методы анализа надежности технических систем и определить метод анализа, позволяющий учитывать влияния факторов, снижающих надежность исследуемого объекта;
2) обеспечить возможность применения выбранного метода анализа к ТС КА;
3) разработать универсальную модель, позволяющую проводить анализ надежности ТС КА с учетом факторов, снижающих надежность;

предназначены для предотвращения причинения ущерба функционированию основных элементов исследуемой системы вследствие воздействий различных Источников. Например, термическая защита КА и система терморегулирования предназначены для предотвращения вредоносных термических воздействий, как внутренними, так и внешними Источниками.
Общий вид элемента расширенной схемы функциональной целостности представлен на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 - общий вид расширенной схемы функциональной целостности
Структурно-функциональная схема исследуемого объекта, сформированная в соответствии с правилами построения расширенных схем функциональной целостности и учитывающая влияния, как элементов объекта, так и внешних и внутренних вредоносных факторов на исследуемые показатели надежности, позволяет строить расчетные математические модели.