Кластеризация диагностических моделей и их выделение из конфигурационных наборов аппаратных архитектур реконфигурируемой системы функционального контроля и диагностики космического аппарата | Статья в сборнике международной научной конференции

Автор:

Рубрика: 2. Электроника, радиотехника и связь

Опубликовано в

IV международная научная конференция «Технические науки в России и за рубежом» (Москва, январь 2015)

Дата публикации: 29.12.2014

Статья просмотрена: 36 раз

Библиографическое описание:

Савкин Л. В. Кластеризация диагностических моделей и их выделение из конфигурационных наборов аппаратных архитектур реконфигурируемой системы функционального контроля и диагностики космического аппарата [Текст] // Технические науки в России и за рубежом: материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Москва, январь 2015 г.). — М.: Буки-Веди, 2015. — С. 26-28. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/124/7039/ (дата обращения: 18.10.2018).

В работе рассматриваются особенности математической формализации процессов формирования диагностических моделей контролируемых и диагностируемых бортовых систем космического аппарата в реконфигурируемом вычислительном поле. Предложена математическая модель, описывающая классы диагностических моделей бортовых систем космического аппарата (КА) в виде изолированных диагностических кластеров, показывающих максимальный набор аппаратных конфигураций в реконфигурируемой системе контроля и диагностики КА.

Ключевые слова: диагностика, диагностическая модель, кластер, реконфигурация, аппаратный уровень, конфигурационная функция, аппаратная архитектура.

 

В предыдущих статьях [7–9] рассматривались основные особенности организации диагностического обеспечения бортовых систем космического аппарата (КА) на базе реконфигурируемых вычислительных систем, которые, в свою очередь, предлагалось практически реализовать на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) типа FPGA. При построении системы контроля и диагностики (СКД) КА было предложено использовать принцип вложенных матричных структур, что наделяло бы диагностическую модель, способностью к многоуровневой реконфигурации в процессе ее адаптации к сложным типам неисправностей и сбоев, возникающих в бортовых системах в процессе эксплуатации КА.

Целью данной небольшой заметки является необходимость указать на то, что при математической формализации процессов формирования аппаратных уровней диагностических моделей в РВП для каждой из них можно выделять своеобразный диагностический кластер, каждый из которых будет соответствовать ограниченному числу конфигурационных наборов аппаратных архитектур для каждого класса диагностических моделей.

Пусть имеется несколько классов  диагностических моделей, которые можно записать в виде набора

,

где - конфигурационная функция диагностической модели, соответствующей классу , при этом

где –орграф логико-арифметических связей между всеми функциональными элементами –го аппаратного уровня диагностической модели класса , которые образуют элемент –го аппаратного уровня;  — конфигурационная функция, описывающая аппаратный уровень с порядковым номером  в диагностической модели класса , которую независимо от принадлежности к конкретному классу диагностических моделей всегда можно представить в виде матрицы вида

,

где элемент – логико-арифметическая функция элемента –го аппаратного уровня диагностической модели; коэффициент  — функция включения функционального элемента –го аппаратного уровня и в качестве множителя может принимать лишь одно из двух значений

Матрицу , в свою очередь, можно записать как

,

где коэффициент (множитель)  есть функция включения (задействования) коммутируемого логического блока (КЛБ) в образовании элемента второго аппаратного уровня при выделении фрагмента РВП, т. е.

Ввиду того, что число всевозможных конфигураций РВП при формировании в нем диагностических моделей строго ограничено, отсюда следует, что

,

где – множество всех возможных состояний (конфигураций) РВП; - подмножество состояний РВП, не реализующих диагностические модели; - подмножество состояний РВП, соответствующих реализации диагностических моделей по классу . При этом, понятно, что

.

Т. о., для каждого класса диагностических моделей , можно выделить собственный диагностический кластер , который будет описывать набор конфигурационных состояний для той или иной диагностической модели и удовлетворять соотношению

где - порядковый номер конфигурации диагностической модели, удовлетворяющей принадлежности к классу .

Выводы:

1)        рассмотрен способ описания процесса формирования аппаратный уровней диагностических моделей бортовых систем КА в РВП, учитывающий как логико-арифметические функции элементов аппаратных уровней, так и топологию их направленных связей в виде орграфа для каждого из аппаратных уровней диагностической модели;

2)        предложена математическая модель, описывающая процесс формирования диагностических кластеров  в конфигурационных наборах аппаратных архитектур РВП, каждый из которых выделяет принадлежность диагностической модели к тому или иному классу алгоритмов диагностики и контроля бортовых систем КА.

 

Литература:

 

1.         Алексеев А. А., Кораблев Ю. А., Шестопалов М. Ю. Идентификация и диагностика систем.-М.: Издательский центр «Академия», 2009.-352 с.

2.         Бровкин А. Г., Бурдыгов Б. Г., Гордийко С. В. и др. Бортовые системы управления космическими аппаратами. /Под ред. проф. А. С. Сырова-М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2010.-304 с.

3.         Евреинов Э. В. Однородные вычислительные системы, структуры и среды.-М.: Радио и связь, 1981.- 208 с.

4.         Евреинов Э. В., Хорошевский В. Г. Однородные вычислительные системы.-Новосибирск: Наука, 1978.

5.         Каляев А. В. Многопроцессорные системы с программируемой архитектурой.- М.: Радио и связь, 1984, 240 с.

6.         Каляев И. А., Левин И. И., Семерников Е. А., Шмойлов В. И. Реконфигурируемые мультиконвейерные вычислительные структуры /Изд. 2-е, перераб. и доп. / Под общ. Ред. И. А. Каляева. — Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2009. — 344 с.

7.         Савкин Л. В. О решении задач бортового диагностирования космических аппаратов с помощью реконфигурируемых вычислительных систем. Технические науки — от теории к практике / Сб. ст. по материалам XXXIX Междунар. науч.-практ. конф. № 10 (35). Новосибирск: Изд. «СибАК», 2014. — с. 79–87.

8.         Савкин Л. В., Клочко О. С., Макаров А. С. Реализация алгоритмов распознавания сложных видов неисправностей и отказов бортовой аппаратуры космических аппаратов на основе встроенных реконфигурируемых диагностических систем // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2014. № 11 (12). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/1756 (дата обращения: 23.12.2014).

9.         Савкин Л. В., Новичков В. М., Ширшаков А. Е. Многоуровневая реконфигурация моделей диагностических систем как средство повышения гибкости алгоритмов диагностики и контроля бортовых систем космических аппаратов. Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе: материалы Всероссийской научно-технической конференции, 25–27 ноября 2014 г. Т. 2.-М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014.- С. 296–299.

Основные термины (генерируются автоматически): диагностическая модель, аппаратный уровень, модель, класс, космический аппарат, конфигурационная функция, математическая модель, диагностическая модель класса, конфигурационный набор аппаратных архитектур, FPGA.

Ключевые слова

кластер, диагностика, диагностическая модель, реконфигурация, аппаратный уровень, конфигурационная функция, аппаратная архитектура.

Похожие статьи

Применение программируемых логических интегральных схем...

Такие аппаратно-программные комплексы должны решать задачи широкого класса по управлению

Обычно, набор функций, поставляемый с КД, включает в себя

– блоков ввода-вывода; – конфигурационной памяти. Их различие состоит в структуре базового слоя.

Использование контрольно-диагностических стендов для...

Объектно-ориентированная модель ЭС содержит информацию об отказах функциональных блоков АСМ ТПАРМ-100 и способах их устранения, а также основные диагностические параметры. Методика создания системы управления знаниями о программной продукции.

Анализ эффективности применения аппаратных устройств...

Недостаток МК — они обладают меньшей производительностью по сравнению с аппаратными решениями

Различаются по набору встроенных устройств, быстродействию, архитектуре, типу

Библиотечные блоки для ИС программируемой логики (ИСПЛ) делятся на классы

Перспективы создания универсальных вычислительных...

Математическая модель.

В отличие от универсальных микросхем — FPGA и PSoC, специализированные ASIC имеют малые габариты и низкий уровень.

Параллельный вычислительный алгоритм для анализа... Математическая модель.

Организация взаимодействия с измерительным оборудованием...

...модели бортовой аппаратуры командно-измерительной системы космического аппарата – ПММ БА КИС [2]. Область применения данной учебной системы – обучение принципам и особенностям функционирования бортовой аппаратуры космического аппарата.

Разработка и исследование мультиагентных моделей

Ключевые слова: моделирование, мультиагентная модель, пешеходный поток.

− Богатый набор функций распределения позволяет создавать сложные стохастические модели

Отчет о создании скалярного микропроцессора с симметричной...

Структура регистровой модели полученного микропроцессора, следующая: ü Массив из восьми регистров общего назначения R[0..7]

Используя этот процесс можно одновременно запускать синтез различных частей устройства для быстрой оценки потребления аппаратных ресурсов.

Особенности программируемых логических устройств

Разница между аппаратным и программным обеспечением за последнее время постепенно стерлась.

FPGA может быть использована для внедрения в практически любой аппаратный проект.

4. Горячев Н. В. Тепловая модель учебной системы охлаждения / Н. В. Горячев, Д. Л...

Сравнительный анализ полностью заказных СБИС, ПЛИС и СБИС...

Field-Programmable Gate Array, FPGA) — микросхемы, используемые в основном для работы с цифровой информацией (однако, есть и FPGA с включением аппаратных блоков

Конкурентными преимуществами PSoC, отличающими этот класс микросхем от FPGA, являются

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Применение программируемых логических интегральных схем...

Такие аппаратно-программные комплексы должны решать задачи широкого класса по управлению

Обычно, набор функций, поставляемый с КД, включает в себя

– блоков ввода-вывода; – конфигурационной памяти. Их различие состоит в структуре базового слоя.

Использование контрольно-диагностических стендов для...

Объектно-ориентированная модель ЭС содержит информацию об отказах функциональных блоков АСМ ТПАРМ-100 и способах их устранения, а также основные диагностические параметры. Методика создания системы управления знаниями о программной продукции.

Анализ эффективности применения аппаратных устройств...

Недостаток МК — они обладают меньшей производительностью по сравнению с аппаратными решениями

Различаются по набору встроенных устройств, быстродействию, архитектуре, типу

Библиотечные блоки для ИС программируемой логики (ИСПЛ) делятся на классы

Перспективы создания универсальных вычислительных...

Математическая модель.

В отличие от универсальных микросхем — FPGA и PSoC, специализированные ASIC имеют малые габариты и низкий уровень.

Параллельный вычислительный алгоритм для анализа... Математическая модель.

Организация взаимодействия с измерительным оборудованием...

...модели бортовой аппаратуры командно-измерительной системы космического аппарата – ПММ БА КИС [2]. Область применения данной учебной системы – обучение принципам и особенностям функционирования бортовой аппаратуры космического аппарата.

Разработка и исследование мультиагентных моделей

Ключевые слова: моделирование, мультиагентная модель, пешеходный поток.

− Богатый набор функций распределения позволяет создавать сложные стохастические модели

Отчет о создании скалярного микропроцессора с симметричной...

Структура регистровой модели полученного микропроцессора, следующая: ü Массив из восьми регистров общего назначения R[0..7]

Используя этот процесс можно одновременно запускать синтез различных частей устройства для быстрой оценки потребления аппаратных ресурсов.

Особенности программируемых логических устройств

Разница между аппаратным и программным обеспечением за последнее время постепенно стерлась.

FPGA может быть использована для внедрения в практически любой аппаратный проект.

4. Горячев Н. В. Тепловая модель учебной системы охлаждения / Н. В. Горячев, Д. Л...

Сравнительный анализ полностью заказных СБИС, ПЛИС и СБИС...

Field-Programmable Gate Array, FPGA) — микросхемы, используемые в основном для работы с цифровой информацией (однако, есть и FPGA с включением аппаратных блоков

Конкурентными преимуществами PSoC, отличающими этот класс микросхем от FPGA, являются

Задать вопрос