CC BY
26Решетнеескцие чтения. 2015
УДК 004.031.6
О ПРОБЛЕМЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ РЕКОНФИГУРАЦИИ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
В РЕКОНФИГУРИРУЕМОЙ СИСТЕМЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ БОРТОВОГО КОМПЛЕКСА УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
Л. В. Савкин
ФГУП «НПО имени С. А. Лавочкина» Российская Федерация, 141400, г. Химки, ул. Ленинградская, 24. E-mail: [email protected]
Рассматривается проблема динамической реконфигурации диагностических моделей при анализе и идентификации технического состояния бортового комплекса управления космического аппарата с заданной степенью точности. Предложен способ трафаретных диагностических моделей, не требующий использования глубокой реконфигурации каналов обработки диагностической информации и каналов формирования тестов. Рассмотрены несколько вариантов аппаратно-программной реализации кортежа трафаретных диагностических моделей, каждый компонент которого представляет собой отличный от предыдущего аппаратно реализованный в едином вычислительном поле алгоритм диагностики.
Ключевые слова: диагностика, реконфигурируемое вычислительное поле, динамическая реконфигурация, трафаретная диагностическая модель, конфигурационная функция.
ABOUT THE DYNAMIC RECONFIGURATION PROBLEM OF A DIAGNOSTIC MODELS IN RECONFIGURABLE SYSTEM OF FUNCTIONAL CONTROL AND DIAGNOSTICS OF THE SPACECRAFT ONBOARD CONTROL COMPLEX
L. V. Savkin
Federal Enterprise «Lavochkin Association» 24, Leningradskaya Str., Khimki, 141400, Russian Federation. E-mail: [email protected]
The dynamic reconfiguration problem of diagnostic models in the analysis and identification of technical condition of spacecraft onboard control complex of the with the set accuracy degree is considered. The way ofpattern diagnostic models which isn't demanding use of deep reconfiguration of channels processing diagnostic information and tests channels is proposed. The research considers some options of hardware-software realization of a train ofpattern diagnostic models which each component represents defferent from previous hardware realized in a uniform computing field algorithm of diagnostics.
Keywords: diagnostics, reconfigurable computing field, dynamic reconfiguration, pattern diagnostic model, configuration function.
Целью работы является исследование эффективных способов организации адаптивного контрольно-диагностического обеспечения бортового комплекса управления (БКУ) космического аппарата (КА) на базе ранее предложенной [3; 4] реконфигурируемой системы функционального контроля и диагностики (СФКД) БКУ КА. В качестве одной из ключевых проблем адаптивной реконфигурации диагностических моделей, реализуемых в реконфигурируемом вычислительном поле (РВП) СФКД БКУ КА, рассматривается проблема минимизации суммарных временных затрат ty, отведенных на проведение процедур глубокого перестроения алгоритмов диагностики и контроля БКУ при оперативной оценке и идентификации сложных аппаратно-программных неисправностей БКУ. Отмеченную проблему можно обозначить как проблему динамической реконфигурации диагностических моделей в РВП СФКД, решение которой в общем случае должно обеспечить минимальное значение параметра ty при формировании того или иного алгоритма диагностики [1], способного в автоматиче-
ском режиме идентифицировать неисправность БКУ КА с заданной степенью точности.
В докладе рассматриваются несколько аппаратно-программных подходов к решению проблемы динамической реконфигурации диагностических моделей в РВП СФКД, построенной с использованием концепции однородного вычислительного поля [2], реализованного, в свою очередь, на базе программируемых логических интегральных схем класса БРвА. В качестве основного из них предложен способ трафаретных диагностических моделей, не требующий глубокой реконфигурации диагностических моделей в РВП. Трафаретная диагностическая модель описывается кортежем конфигурационных функций
E = (К™ КрВп К™ КрВп)
где компонент Kгpвп, / = 1, N - конфигурационная функция /-го фрагмента-компонента РВП СФКД, реализующего частный /-й контрольно-диагностический алгоритм БКУ КА, причем
Системы управления, космическая навигация и связь
КРВП = F (Ц-, G (Ц-)),
где Ц - матрица базовых логико-арифметических функций, реализуемых посредством коммутируемых логических блоков (КЛБ) ПЛИС, образующих --й фрагмент-компонент РВП; 0(Ц-) - орграф, описывающий топологию направленных логико-арифметических связей между КЛБ-вершинами.
В данном случае процедура адаптивной реконфигурации заменяется на процедуру переходов от одной трафаретной диагностической модели к другой, что условно можно записать в виде выражения
К1РВП ^К2РВП ^К3РВП ^ ... ^ к™ ^ ... ,
для которого, безусловно, все компоненты К1РВП, К2РВП, К3РВП ... К™ должны быть отличными друг от друга.
Достоинством данного способа является отсутствие необходимости в использовании глубоких реконфигураций РВП СФКД, поскольку подразумевается, что наиболее эффективный алгоритм может быть реализован на базе одного из имеющихся фрагментов-компонент РВП СФКД. В то же время интуитивно понятно, что использование данного способа потребует применения значительного дополнительного вычислительного ресурса РВП СФКД, реализующего как каналы обработки диагностической информации (КОДИ), так и каналы формирования тестов (КФТ) БКУ.
Показано также, что для некоторых типов «запутанных» аппаратно-программных неисправностей данный метод является неэффективным ввиду невозможности полного предсказания самого характера неисправности и ее глубины на низком аппаратном уровне высокоинтегрированной электронной компонентной базы бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ): центральные процессоры, процессоры ввода-вывода, сигнальные процессоры, микроконтроллеры, ПЛИС, базовые матричные кристаллы и др.
Вместе с тем данный метод может активно применяться при анализе причин, приведших к возникновению константных (преимущественно программных) неисправностей в отдельных высокоинтегрированных подсистемах БКУ, включая БЦВМ.
Приводится несколько вариантов структурной организации РВП СФКД, имеющей в своем составе КОДИ и КФТ с общими трафаретными кортежами диагностических моделей и изолированными.
Особое внимание уделено анализу отечественной и зарубежной номенклатуры ПЛИС, способной эффективным образом реализовать разработанный способ трафаретных диагностических моделей и другие способы и средства, направленные на решение про-
блемы динамической реконфигурации диагностических моделей при оперативной оценке технического состояния БКУ КА с заданной степенью точности и достоверности.
Библиографические ссылки
1. Алексеев А. А., Кораблев Ю. А., Шестопа-лов М. Ю. Идентификация и диагностика систем. М. : Академия, 2009. 352 с.
2. Каляев И. А., Левин И. И., Семерников Е. А., Шмойлов В. И. Реконфигурируемые мультиконвей-ерные вычислительные структуры / под общ. ред. И. А. Каляева. 2-е изд., перераб. и доп. Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2009. 344 с.
3. Савкин Л. В. О решении задач бортового диагностирования космических аппаратов с помощью ре-конфигурируемых вычислительных систем. Технические науки - от теории к практике / Сб. ст. по материалам XXXIX междунар. науч.-практ. конф. Новосибирск : Изд-во СибАК, 2014. № 10 (35). C. 79-88.
4. Савкин Л. В. Разработка реконфигурируемой системы функционального контроля и диагностики космического аппарата // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов НИУ ВШЭ им. Е. В. Арменского : материалы конф. М. : МИЭМ НИУ ВШЭ, 2015. C. 201-202.
References
1. Alekseev A. A., Korablev Yu. A., Shestopalov M. Yu. Identificatia i diagnostica system (Identification and diagnostics of systems). M. : Publishing center «Academy», 2009. 352 p.
2. Kalyaev I. A., Levin I. I., Semernikov E. A., Shmoylov V. I. Reconfiguriruemie multiconveernie vichislitelnie structure (Reconfigurable multipipeline computing structures) Prod. 2th, reslave. and additional / Under a general Edition of I. A. Kalyaev. Rostov-on-Don: Publishing house of YuNTs Russian Academy of Sciences, 2009. 344 p.
3. Savkin L. V. O reshenii zadach bortovogo diag-nostirovania cosmicheskich apparatov s pomochy recon-figuriruemich vichislitelnich sisten (About the solution of tasks of onboard diagnosing of spacecrafts by means of reconfigurable computing systems) / Art. on materials XXXIX internation. scien.-pract. conf. No. 10 (35). Novosibirsk: Prod. «SIBAK», 2014. pp. 79-88.
4. Savkin L. V. Razrabotca reconfiguriruemoy sistemi funktcionalnogo kontrola I diagnostiki cosmicheskogo apparata (Development of reconfigurable system of the functional monitoring and diagnostics of the spacecraft) Scientific and technical conference of students, graduate students and young specialists of NIU HSE of E. V. Ar-mensky. Conference materials. M.: MIEM NIU HSE, 2015. pp. 201-202.
© Савкин Л. В., 2015
