Метод оперативной диагностики волоконно-оптического тракта систем управления на основе кепстрального анализа

• Автор: Харитонов, Николай Александрович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 175 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
1. Технический анализ организации оперативной диагностики волоконнооптических систем передачи данных в составе наземных комплексов управления космическими аппаратами.

1.1 Анализ применения волоконнооптических систем передачи

в составе НКУ КА.

1.2 Обоснование необходимости оперативной диагностики волоконнооптического тракта ВОСПД .
1.3 Анализ методов диагностики волоконнооптического гранта ВОСПД. Выбор метода оперативной диагностики

1.4 Постановка задачи на исследование

2. Разработка метода оперативной диагностики волоконнооптического тракта ВОТ на основе кепстрального анализа сигналов
2.1 Построение диагностической модели работоспособности ВОТ на основе кепстрчьного анализа сигналов.

2.2 Математические модели типовых неоднородностей ВОТ

2.2.1 Математическая модель взаимодействия светового излучения с крупной неоднородностью вида полой плоскопараллельной трещины
2.2.2 Математическая модель взаимодействия светового излучения с неоднородностью вида полой микровключений и газового пузыря
2.2.3 Взаимодействие светового излучения с неоднородностью типа изгиб
2.3 Алгоритм оперативной диагностики ВОТ на основе кепстрального анализа сигналов
3. Оценка эффективности разработанного метода оперативной диагностики ВОТ.
3.1 Анализ влияния структуры передаваемых сигналов и помех
на процесс диагностики ВОТ методом кепстрального анализа сигналов.
3.2 Разработка предложений по повышению точности измерений
средства диагностики на основе кепстрального анализа сигналов
3.3 Оценка достоверности диагностики ВОТ.
3.4 Экспериментальная оценка работоспособности метода путем
физического и имитационного моделирования
3.5 Оценка коэффициента готовности ВОСПД при использовании разработанного метода оперативной диагностики
3.6 Предложения по дальнейшему совершенствованию систем диагностики и ремонтопригодности ВОСПД.
Заключение.
Литература


КИПы оснащаются средствами навигационных измерений, команднопрограммными радиолиниями, радиотелеметрическими станциями, командноизмерительными системами, средствами автоматизации, связи и передачи данных. Перечисленные технические средства входят в НКУ функционально и представляют собой планируемый наряд технических средств наземного автоматизированного комплекса управления (НАКУ), при этом одни и те же средства НАКУ могут функционально входить в состав различных НКУ. НАКУ представляет собой совокупность технических средств и сооружений центров (ЦУП) и пунктов управления (ПУ), командно-измерительных (КИП) и командных пунктов (КП), информационного и математического обеспечения, предназначенная для формирования наземных комплексов управления (НКУ) космическими аппаратами (КА), обеспечения автоматизации процессов управления их функционированием [, ]. Для эффективного обеспечения выполнения НКУ КА своих функциональных задач в составе НАКУ предусмотрены командные пункты, баллистический центр, центр системы информационно-телеметрического обеспечения. Основной задачей КИПов и ЦУПов является прием, обработка и передача информационных потоков для обеспечения выполнения КА целевых задач. С целью организации устойчивого информационного взаимодействия всех элементов НКУ, а также элементов КИП создается широко разветвленная сеть связи и передачи данных (ССПД). Важнейшими требованиями, предъявляемыми к системам связи и передачи данных, являются: обеспечение требуемого уровня оперативности, пропускной способности и достоверности передачи информации на всех этапах ее функционирования при любых метеорологических условиях и значениях температурно-влажностных факторов [, , ,]. Это позволит унифицировать средства управления и передачи данных в части элементной базы, программного обеспечения, протоколов и интерфейсов обмена; уменьшить номенклатуру средств и аппаратуры передачи данных и снизить затраты на их эксплуатацию; организовать локальные и глобальную информационную сеть МАКУ, создав тем самым единую информационную среду и объединив вычислительные мощности НАКУ, что позволит автоматизировать процессы сбора, обмена, обработки, представления информации в режиме реального времени и осуществить оперативносп» и глобальность управления КА. Широкая полоса пропускания. Теоретически можно получить полосу до 0 ТГц/км, реально достигнуто значение несколько сотен ГГц/км при передаче по одномодовому кварцевому волокну. Низкое затухание. В отличие от медных проводов, в которых происходит быстрое возрастание затухания с частотой модуляции (например, для наилучшего медного коаксиального кабеля от дБ/км при МГц до 0 дБ/км при 0 МГц), в оптических волокнах затухание в этом диапазоне частот постоянно и не превышает дБ/км. Высокая помехозащищенность. При работе радиотехнических средств НАКУ возникают электромагнитные помехи достаточно высокого уровня (от источников радиоизлучения, силовых кабелей и т. Отсутствие излучения с боковых поверхностей волокон вследствие эффекта полного внутреннего отражения также повышает достоверность передачи данных вследствие снижения уровня перекрестных помех в многожильном волоконно-оптическом кабеле (до - дБ и менее), а также, что особенно существенно, обеспечивает скрытность передачи, невозможность радиоперехвата и несанкционированного доступа к линии передачи данных. Хорошие диэлектрические свойства волокна обеспечивают полную электрическую изоляцию между источниками и приемниками излучения, при этом отпадает необходимость общего заземления и создается уникальная возможность осуществления совершенно безопасных линий передачи информации через взрыво- или пожароопасные пространства. Высокая механическая прочность. В настоящее время благодаря применению кевларовых армавирующих элементов в оболочке волоконно-оптических кабелей их прочность не уступает прочности металлических кабелей. Малые масса и габариты. Оптические волокна значительно легче медных проводов: погонная масса волоконно-оптического кабеля диаметром 6 мм составляет около г/м, в то время как у медных кабелей связи с такой же пропускной способностью эта величина равна 4 кг/м, а диаметр мм.