Информационная надежность, контроль и диагностика навигационных систем Дмитриев С.П.

Описание

Информационная надежность, контроль и диагностика навигационных систем Дмитриев С.П.

Надежность является важной характеристикой любой технической системы. Оказывается, что для навигационной системы, как, впрочем, и для любой информационно-измерительной системы, это понятие включает понятие точности. Таким образом, обсуждая надежность, мы одновременно обсуждаем и другую важнейшую характеристику навигационной системы (НС) - точность. В результате надежность НС представляет собой комплексное понятие, содержащее две составляющие, названные в книге аппаратурной и информационной надежностью. Первая из них является характеристикой надежности в традиционном ее понимании, вторая - характеристикой точности. В связи с этим среди отказов системы также можно выделить два класса - аппаратурные и информационные отказы. Если аппаратурный отказ - это обычный отказ НС, вызванный неисправностью какого-то ее элемента, то информационный отказ представляет собой совершенно особую ситуацию. При информационном отказе вся аппаратура НС полностью исправна, но погрешность выработки хотя бы одного навигационного параметра выходит за пределы установленного допуска. Такие ситуации не редкость и по частоте возникновения вполне сравнимы с аппаратурными отказами. Для борьбы с ними, например, в автономных системах предусматриваются периодические коррекции вырабатываемой информации. Однако этого в общем случае оказывается недостаточно и требуется более оперативная реакция на подобные события, для своевременного обнаружения которых используются специальные средства информационного контроля и диагностики. Таковы базовые понятия, составляющие основу предлагаемой книги. Безусловно, описанная проблематика порождает много вопросов.
Каковы причины возникновения информационных отказов? Как рассчитать информационную надежность НС? Как наилучшим образом построить алгоритмы, обнаруживающие и диагностирующие информационные отказы НС? Какие при этом использовать математические модели контролируемых процессов? На все эти вопросы можно найти ответы в данной книге.
Книга содержит введение и четыре главы.
Введение играет существенную роль для дальнейшего изложения. В нем по существу обсуждается концепция информационной надежности НС.
Первая глава напоминает читателю основные положения современной теории надежности, контроля и диагностики, тем более что многие из них сохраняют силу и при рассмотрении информационных отказов.
Вторая глава посвящена вопросам расчета информационной надежности. При этом много внимания уделяется моделям погрешностей НС, для описания которых применяется аппарат марковских случайных процессов.
В третьей главе обсуждается проблема контроля и диагностики информационных отказов и нарушений в навигационных системах. Используемый подход основывается на положениях теории статистических решений и многоальтернативной фильтрации.
Наконец, в четвертой главе приводятся конкретные практические примеры применения описанных алгоритмов контроля и диагностики по отношению к спутниковой НС и автономной интегрированной НС. Причем последняя представлена двумя вариантами, в одном из которых в НС входит три инерциальных НС (ИНС), а в другом - две ИНС (малоизбыточная НС).
Для того чтобы расширить круг заинтересованных читателей и обеспечить возможность освоения основных идей без обращения к дополнительной литературе, авторы кратко изложили необходимые сведения из некоторых разделов математики - теории вероятностей (Приложение 1), теории случайных процессов (раздел 2.1 и 2.2), теории принятия статистических решений (раздел 3.1). Кроме того, авторы старались не пренебрегать выкладками, поясняющими происхождение используемых соотношений.
В книге обобщаются результаты научно-исследовательских работ, проводимых на протяжении ряда лет в ЦНИИ "Электроприбор" (Санкт-Петербург) и посвященных вопросам информационной надежности, контроля и диагностики НС. Часть приводимых результатов общего характера справедлива и для произвольной информационно-измерительной системы, однако конкретные приложения в силу профессиональных интересов авторов связаны с морскими навигационными системами.
Авторы выражают особую признательность академику РАН В. Г. Пешехонову и к.т.н. Б. С. Ривкину за поддержку проведенных исследований, а также благодарят всех друзей и коллег, которые своими советами способствовали улучшению рукописи

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие
Введение
Глава 1. Основы общей теории надежности технических систем
1.1. Вероятностная оценка аппаратурной надежности технической системы
1.2. Простейший поток событий и марковские модели функционирования технической системы
1.3. Надежность избыточных технических систем
1.4. Контроль и диагностика технических систем
Глава 2. Модели погрешностей и оценка информационной надежности навигационных систем
2.1. Характеристики скалярных случайных процессов
2.2. Векторные марковские процессы
2.3. Стохастические модели погрешностей навигационной системы
2.4. Выбросы случайных марковских процессов. Уравнения Фоккера-Планка-Колмогорова
2.5. Оценка информационной надежности НС при диффузионных моделях погрешностей
2.6. Оценка информационной надежности НС при скачкообразных моделях погрешностей
Глава 3. Методы контроля и диагностики информационных отказов и нарушений в навигационных системах
3.1. Контроль и диагностика информационных отказов и нарушений как задача принятия решений
3.2. Обзор известных подходов к решению задачи контроля и диагностики информационных отказов и нарушений
3.3. Оценивание состояния детерминированной динамической системы
3.4. Оптимальное оценивание состояния стохастической динамической системы
3.5. Контроль и диагностика информационных отказов и нарушений в НС оптимальными методами многоальтернативной фильтрации
3.6. Контроль и диагностика информационных отказов и нарушений в НС субоптимальными методами многоальтернативной фильтрации
Глава 4. Примеры контроля и диагностики информационных отказов и нарушений навигационных систем
4.1. Контроль целостности спутниковой навигационной системы
4.2. Контроль и диагностика информационных нарушений в избыточной автономной системе морской навигации
4.3. Контроль и диагностика информационных нарушений в малоизбыточной автономной системе морской навигации
Приложение 1. Основные понятия теории вероятностей
Приложение 2. Решение уравнения Риккати
Приложение 3. Вероятность непревышения на интервале заданного уровня марковским процессом первого порядка
Приложение 4. Вывод соотношений фильтра Калмана
Литература

Оставить отзыв

Текст отзыва