Исследование и разработка методов автоматической диагностики работоспособности волоконно-оптических систем передачи цифровой информации в составе ракеты-носителя

• Автор: Седых, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Содержание
Введение
ГЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ СРЕДСТВ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ (ВОСП) В СОСТАВЕ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ (РІСТ)
1.1 Обзор применения ВОСП в составе целевой аппаратуры РКТ
1.1.1 ВОСП в составе космических аппаратов
1.1.2 Предпосылки применения ВОСП в составе ракеты-носителя
1.2 Анализ технических условий эксплуатации
1.3 Оценка работоспособности ВОСП
1.4 Анализ средств диагностики работоспособности ВОСП
1.4.1 Изготовление и испытания компонентов ВОСП
1.4.2 Сборка и регулировка целевой аппаратуры
1.4.3 Установка и монтаж целевой аппаратуры на изделие
1.5 Цели и задачи исследования
Выводы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВОСП В СОСТАВЕ РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ (PH)
2.1 Математическая модель влияния смещения наконечников на качество
передачи информации
2.2 Структурная схема системы автоматической диагностики
работоспособности ВОСП
2.3 Измерение количества ошибок
2.4 Диагностика состояния ВОСП
Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВОСП В СОСТАВЕ PH
3.1 Исследование математической модели влияния смещения
наконечников на качество передачи информации
3.2 Временное моделирование модуля сравнения информации

3.3 Имитационное моделирование диагностики состояния блока
3.4 Алгоритмы обработки экспериментальных данных
Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА АВТОМАТИЧЕСКОЙ
ДИАГНОСТИКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВОСП ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТА В СОСТАВЕ PH
4.1 Назначение экспериментального комплекта
4.2 Структура экспериментального комплекта
4.3 Структурная схема устройства
4.4 Программа ПЛИС
4.5 Структура телеметрической информации
Выводы
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1 Испытания волоконно-оптических соединителей
5.2 Предварительные испытания комплекта и монтаж на PH
5.3 Результаты натурных испытаний комплекта
5.4 Анализ технического состояния блока после натурных испытаний
Выводы
Заключение
Список литературы
Список принятых сокращений
Приложение 1. Текст программы расчета параметров системы
Приложение 2. Текст программы ПЛИС устройства автоматической
диагностики работоспособности ВОСП
Приложение 3. Акты использования результатов диссертационной работы

Введение
Актуальность проблемы
Применение волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) цифровой информации в бортовой аппаратуре позволяет значительно улучшить ряд параметров за счет снижения массы и потребляемой мощности бортовых систем связи, увеличения пропускной способности каналов передачи, применения единой компонентной базы, устойчивости волоконно-оптической среды передачи информации к тепловым, радиационным и электромагнитным возмущениям. Внедрение ВОСП в состав телеметрической системы ракеты-носителя (PH) повышает точность измерений бортовых датчиков, технологичность и ремонтопригодность аппаратуры телеметрической системы в целом и является актуальной задачей.
Особенностью применения ВОСП в составе телеметрической системы PII является существенное влияние механических вибраций на работоспособность аппаратуры. Также ограничением для внедрения ВОСП в состав аппаратуры PH является отсутствие сведений о поведении волоконно-оптических компонентов и ВОСП в целом в условиях штатной эксплуатации PII, а, соответственно, и требований к технологиям производства виброустойчивых волоконно-оптических компонентов. В то же время отсутствуют как отработанные решения, так и рекомендации по разработке бортовых систем для ведения автоматической диагностики работоспособности ВОСП, что осложняет разработку бортовых ВОСП для аппаратуры ракетно-космической техники (РКТ).
Важной составляющей технологического процесса производства ВОСП для аппаратуры РКТ является разработка методов автоматической диагностики работоспособности ВОСП в составе PII. Необходимость детального изучения поведения ВОСП непосредственно в составе ракеты-носителя накладывает ограничения на аппаратуру диагностики. Ракета-носитель является системой реального времени разового использования, так как после решения штатных задач аппаратура ракеты-носителя не пригодна для дальнейшего изучения. Передача тестовой информации на наземные пункты для проведения диагностики работоспособности ВОСП,

1.4.2 Сборка и регулировка целевой аппаратуры
Широкое применение волоконно-оптические линии связи нашли в системах приема и преобразования информации космических аппаратов дистанционного зондирования Земли.
Системы приема и преобразования информации (СППИ) является предельно интегрированной системой содержащей минимальное количество функционально законченных высокоинтегрированных блоков. Межблочные связи в СППИ данного поколения остаются только по цепям питания, телеметрии и управления между блоками оптико-электронного преобразования (ОЭП) и основным и резервным блоками распределения питания (БРП).
Блок ОЭП содержит ячейки управления и ячейки обработки (ТОС) входящие в подсистему цифровой обработки и упаковки ВИ, ячейки тактового питания (ТП), обеспечивающие тактовое питание ФПЗС, ячейки предварительных усилителей (ПУ) аналоговых сигналов, поступающих с регистровых выходов ФПЗС и ряд ячеек фильтров питания секций (ФСП). Тракт обработки сигналов блока разбит на ряд секций, обрабатывающих по несколько полузон. Блок ИОЭП содержит несколько ячеек ТОС, которые условно разделены на четные и нечетные ячейки. Такое разделение обосновывается тем, что одни ячейки ТОС обрабатывают видеоинформацию (ВИ) с четных матриц ФПЗС, а другие - с нечетных.
Основой метода автоматической регулировки и проверки ИОЭП является загрузка специализированного технологического проекта в кристалл ПЛИС, установки необходимого оборудования (к примеру блока развномерной засветки ФПЗС, электронной миры и др.) к ФПЗС ИОЭП, коммутации внешних связей штатного ИОЭП и передаче упакованной видеоинформации в блоки приема СпИ. Блоки приема СпИ представляют законченные блоки, на входе которых располагаются оптические приемники. В блоке приема СпИ проводится анализ и передача информации через микросхемы LVDS в ПЭВМ для отображения результатов анализа на экране монитора и проведения дальнейших действия по отладке блоков ИОЭП. Структурная схема комплекса автоматизированной настройки многоканальных ОЭП представлена на рисунке 1.10.