Способ функционального контроля и резервирования плат измерительного канала угловой скорости космического аппарата и устройство для его реализации



Способ функционального контроля и резервирования плат измерительного канала угловой скорости космического аппарата и устройство для его реализации
Способ функционального контроля и резервирования плат измерительного канала угловой скорости космического аппарата и устройство для его реализации
Способ функционального контроля и резервирования плат измерительного канала угловой скорости космического аппарата и устройство для его реализации
Способ функционального контроля и резервирования плат измерительного канала угловой скорости космического аппарата и устройство для его реализации

 


Владельцы патента RU 2490697:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское опытно-конструкторское бюро "Марс" (ФГУП МОКБ "Марс") (RU)

Изобретение относится к области систем функционального резервирования электронных плат, а именно к резервированию плат измерительного канала космического аппарата. Отличием способа функционального резервирования измерительного канала является то, что определяют сигналы приращений каждого из четырех резервированных сигналов за определенный временной интервал, формируют из них для каждого из трех резервированных измеренных сигналов угловой скорости сигнал «медианы», из сигнала каждой «медианы» вычитают один из соответствующих резервированных сигналов приращений и при превышении каждой из полученных разностей первого порогового сигнала формируют сигнал недостоверности этого сигнала, а при превышении сигналами «медианы» второго порогового сигнала формируют сигнал недостоверности сигнала «медианы». Устройство, реализующее способ резервирования, отличается тем, что оно содержит блоки ограничения сигнала медианы, формирователи сигнала недостоверности, выходы всех реверсивных счетчиков через соответствующие формирователи сигнала недостоверности подключены к соответствующим выходам устройства, вторые входы первого, второго, третьего и четвертого формирователей сигнала недостоверности соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами устройства и входами соответственно первого, второго, третьего и четвертого блока ограничения сигнала «медианы». При этом формирователи сигнала недостоверности выполнены идентичными в виде последовательно соединенных первого сумматора, второго сумматора и нелинейного блока, выход реверсивного счетчика соединен непосредственно через блок задержки соответственно с первым и вторым входами первого сумматора, первый и второй входы второго сумматора подключены соответственно ко второму выходу и второму входу формирователя сигнала недостоверности. Технический результат от использования предложенного технического решения (способа и устройства) заключается в повышении надежности функционирования измерительного канала угловой скорости космического аппарата. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области резервирования и повышения надежности функционирования сложных электронных устройств, а именно к способам и устройствам резервирования плат измерительного гироскопического канала в ракетной технике.

Известен способ функционального резервирования измерительного канала космического аппарата, заключающийся в измерении сигнала угловой скорости по 4-м осям КА и трехкратном резервировании измеренных сигналов [1].

Известно также устройство функционального резервирования измерительного канала космического аппарата, содержащее три монтажные платы, на каждой из которых установлено по четыре реверсивных счетчика, вход первого, второго, третьего и четвертого реверсивных счетчиков каждой платы соединены с выходом соответственно первого, второго, третьего и четвертого гироскопов [1].

К недостаткам известного способа и устройства функционального контроля и резервирования измерительного канала космического аппарата относится низкая надежность функционирования измерительного канала.

С целью повышения надежности способа функционального контроля и резервирования измерительного канала угловой скорости космического аппарата определяют сигналы приращений каждого из четырех резервированных сигналов за определенный временной интервал, формируют из них для каждого из трех резервированных измеренных сигналов угловой скорости сигнал «медианы», из сигнала каждой «медианы» вычитают один из соответствующих резервированных сигналов приращений и при превышении каждой из полученных разностей первого порогового сигнала формируют сигнал недостоверности этого сигнала, а при превышении сигналами «медианы» второго порогового сигнала формируют сигнал недостоверности сигнала «медианы».

Устройство функционального контроля и резервирования измерительного канала космического аппарата отличается тем, что оно содержит блоки ограничения сигнала медианы, формирователи сигнала недостоверности, выходы всех реверсивных счетчиков через соответствующие формирователи сигнала недостоверности подключены к соответствующим выходам устройства, вторые входы первого, второго, третьего и четвертого формирователей сигнала недостоверности соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами устройства и входами соответственно первого, второго, третьего и четвертого блока ограничения сигнала «медианы».

Формирователи сигнала недостоверности при этом выполнены идентичными в виде последовательно соединенных первого сумматора, второго сумматора и нелинейного блока, выход реверсивного счетчика соединен непосредственно через блок задержки соответственно с первым и вторым входами первого сумматора, первый и второй входы второго сумматора подключены соответственно ко второму выходу и второму входу формирователя сигнала недостоверности.

Суть изобретения поясняется фиг.1, фиг.2, фиг.3 и фиг.4.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства функционального резервирования измерительного канала космического аппарата, на фиг.2 - структура формирователя сигнала недостоверности, на фиг.3 - статическая характеристика нелинейного блока, а на фиг.4 - статическая характеристика блока ограничения сигнала «медианы», на которых были приняты следующие обозначения:

1, 2, 3, 4 - соответственно первый, второй, третий и четвертый гироскопы;

5, 6, 7 - соответственно первая, вторая и третья (монтажная) плата; 8, 9, 10, 11 - соответственно первый, второй, третий и четвертый реверсивные счетчики первой платы 5;

12, 13, 14, 15 - соответственно первый, второй, третий и четвертый реверсивные счетчики второй платы 6;

16, 17, 18, 19 - соответственно первый, второй, третий и четвертый реверсивные счетчики третьей платы 7;

20, 21, 22, 23 - соответственно первый, второй, третий, четвертый формирователи сигнала недостоверности первой платы 5;

24, 25, 26, 27 - соответственно первый, второй, третий, четвертый формирователи сигнала недостоверности второй платы 6;

28, 29, 30, 31 - соответственно первый, второй, третий, четвертый формирователи сигнала недостоверности третьей платы 7;

32, 33, 34, 35 - соответственно первый, второй, третий, четвертый блоки ограничения сигнала «медианы»;

36, 37, 38, 39 - соответственно первый, второй, третий и четвертый входы устройства - входы, на которые поступают сигналы «медианы»;

40, 41, 42, 43 - соответственно выходы первого, второго, третьего и четвертого гироскопов;

44, 45, 46, 47 - соответственно первый, второй, третий, четвертый выходы первой платы 5; 48, 49, 50, 51 - второй платы 6; 52, 53, 54, 55 - третьей платы 7, причем выходы 44-55 являются первыми выходами устройства, выходы 56-67 - вторыми;

56, 57, 58, 59 - соответственно первый, второй, третий, четвертый выходы первой платы 5; 60, 61, 62, 63 - второй платы 6 и 64, 65, 66, 67 - третьей платы 7, а выходы 68, 69, 70, 71 - первый, второй, третий, четвертый выходы блоков ограничения сигнала «медианы» соответственно 32, 33, 34, 35;

72 - блок чистого запаздывания;

73 - нелинейный блок;

74 - первый, 75 - второй сумматоры.

Функционирует устройство, реализующее способ функционального контроля и резервирования плат измерительного канала угловой скорости летательного аппарата, следующим образом (см. фиг.1).

Первый, второй, третий и четвертый гироскопы измеряют угловую скорость космического аппарата. При этом на их выходах получаем соответственно сигналы 40, 41, 42 и 43. Каждый из сигналов угловой скорости с выхода гироскопа наступает на вход одного из четырех реверсивных счетчиков каждой из плат 5, 6, 7. На каждой плате четыре идентичных по структуре измерительных канала в виде последовательно соединенных реверсивного счетчика и формирователя сигнала недостоверности. Для первого канала измерения первой платы 5 измерительный канал состоит из первого реверсивного счетчика 8 и первого формирователя сигнала недостоверности 20. Если первый сигнал медианы 36 для первого измерительного канала 5 превышает ограничение, установленное в первом блоке ограничения сигнала медианы 32, то на выходе первого формирователя сигнала недостоверности 20 получаем сигнал 44 (не равный нулю), что свидетельствует о недостоверности сигнала измерения 40. О правильности измерения сигнала угловой скорости 40 свидетельствует нулевой сигнал 44 и нулевой сигнал медианы 68.

Идентичные каналы для второй платы 6 - соединение второго реверсивного счетчика 12 и второго формирователя сигнала неисправности 24, первый сигнал медианы 36 и первый блок ограничения сигнала медианы 32, для третьей платы 7 - соединение третьего реверсивного счетчика 16, третьего формирователя сигнала недостоверности 28, первого сигнала медианы 36 и первого блока ограничения сигнала медианы 32.

Аналогично построены и функционируют измерительные каналы с остальных трех гироскопов 2, 3 и 4.

Идентично построены и формирователи сигнала недостоверности. На фиг.2 приведен пример построения такого формирователя, состоящего из последовательного соединения блока чистого запаздывания 72, первого сумматора 74, второго сумматора 75 и нелинейного блока 73.

При этом первый пороговый сигнал u2 устанавливается во всех нелинейных блоках 73 (фиг.3) одинаковым, а второй пороговый сигнал Δ 1 д о п m для всех блоков ограничения сигнала медианы разным. Последний определяется с использованием трех идентичных каналов каждой платы. Для первого канала Δ 1 д о п m определяется по сигналам приращений 56, 60 и 64, для второго - по сигналам приращений 57, 61 и 65, для третьего - по сигналам приращений 58, 62 и 66, а для четвертого - по сигналам приращений 59, 63 и 67.

На примере первого формирователя сигнала недостоверности 20 рассмотрим процесс его функционирования. Сигнал 40 с выхода первого гироскопа через реверсивный счетчик 8 поступает на первый вход первого сумматора 74, на второй его вход поступает задержанный в блоке чистого запаздывания 72 на такт (0,1 сек) сигнал, который вычитается из сигнала с выхода счетчика 8. В результате получается сигнал приращения Δ 1 1 , который, как видно из фиг.2, является сигналом 56. Аналогично получаются сигналы 60 и 64 на выходах первого канала соответственно второй 6 и третьей 7 плат. Далее сигналы Δ 1, 1 Δ 2 1 , Δ 3 1 используются для определения первого сигнала медианы 36 по следующему правилу:

- если два любых сигнала приращения совпадают, то сигнал медианы равен одному из этих приращений;

- если одно из приращений является средним из трех приращений, то оно выбирается в качестве сигнала медианы.

В том случае, если два приращения совпадают и равны нулю, за сигнал медианы принимается значение третьего ненулевого приращения.

Для первого канала третьей платы 7 Δ 1 m = Δ 1 3 , если для первой и второй плат 5 и 6 Δ 1 1 = Δ 1 2 = 0,  a  Δ 1 3 0 .

Задатчик сигнала медианы по вышеописанному алгоритму на фиг.1 не указан.

Далее после получения сигнала медианы Δ 1 m формируется на выходе сумматора 75 сигнал Δ 1 m Δ 1 1 , и если он превышает первый пороговый сигнал |u1|, то сигнал угловой скорости ω1 на выходе первого реверсивного счетчика 8 недостоверен, а если на выходе первого нелинейного блок 73 равен нулю, то сигнал ω1 считается достоверным.

Таким образом, устройство функционального контроля и резервирования имеют четыре канала проверки достоверности измерений каждого гироскопа на каждой плате. Всего получается двенадцать каналов измерения. Вышедшей из строя платой считается плата, на которой все четыре канала выдают недостоверную информацию об угловой скорости со космического аппарата, т.е. на всех выходах 44-47 первой платы 5, или 48-51 второй платы 6, или 52-55 третьей платы 7.

Таким образом, нулевые сигналы на выходах нелинейных блоков 73 для первого канала платы 5 сигнализируют об исправности плат, т.к. идентичных плат три, то в этом случае имеет место трехкратное резервирование функционально проверенных исправных трех плат 5, 6, 7.

Технический результат от использования заявленного технического решения (способа и устройства, его реализующего) заключается в повышении надежности функционирования плат с достоверной информацией об измеряемой угловой скорости со вращения космического аппарата.

Изобретательский уровень заявленных способа и устройства, его реализующего, подтверждается отличительной частью п.п.1, 2, 3 формулы изобретения.

Литература

1. М. Косткин, П. Поздняков, А. Попович. Концепция информационно-управляющей системы космического аппарата. Электроника: Наука, Технология Бизнес. - №4. 2008. Стр. 85-88 (прототип).

1. Способ функционального контроля и резервирования плат измерительного канала угловой скорости космического аппарата, заключающийся в одновременном измерении сигналов проекций вектора угловой скорости космического аппарата на неортогональные оси чувствительности четырех одноосевых гироскопических измерителей угловой скорости и в трехкратном резервировании измеренных сигналов, отличающийся тем, что определяют сигналы приращений каждого из четырех резервированных сигналов за определенный временной интервал, формируют из них для каждого из трех резервированных измеренных сигналов угловой скорости сигнал «медианы», из сигнала каждой «медианы» вычитают один из соответствующих резервированных сигналов приращений и при превышении каждой из полученных разностей первого порогового сигнала формируют сигнал недостоверности этого сигнала, а при превышении сигналами «медианы» второго порогового сигнала формируют сигнал недостоверности сигнала «медианы».

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее три монтажные платы, на каждой из которых установлено по четыре реверсивных счетчика, вход первого, второго, третьего и четвертого реверсивных счетчиков каждой платы соединены с выходом соответственно первого, второго, третьего и четвертого гироскопов, отличающееся тем, что оно содержит блоки ограничения сигнала медианы, формирователи сигнала недостоверности, выходы всех реверсивных счетчиков через соответствующие формирователи сигнала недостоверности подключены к соответствующим выходам устройства, вторые входы первого, второго, третьего и четвертого формирователей сигнала недостоверности соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами устройства и входами соответственно первого, второго, третьего и четвертого блоков ограничения сигнала «медианы».

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что формирователи сигнала недостоверности выполнены идентичными в виде последовательно соединенных первого сумматора, второго сумматора и нелинейного блока, выход реверсивного счетчика соединен непосредственно через блок задержки соответственно с первым и вторым входами первого сумматора, первый и второй входы второго сумматора подключены соответственно ко второму выходу и второму входу формирователя сигнала недостоверности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в высокопроизводительных системах обработки больших массивов данных, передаваемых по высокоскоростным каналам передачи (приема), в том числе и в режиме реального времени.

Изобретение относится к области систем управления и коммуникации. .

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для контроля достоверности функционирования устройств хранения и передачи информации. .

Изобретение относится к системам сбора и обработки информации для интегрированных систем безопасности объекта. .

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться при построении высоконадежных вычислительных управляющих систем, предназначенных для приема информации от абонентов, обработку принятой информации и выдачу результирующей информации абоненту.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых автоматических системах. .

Данное изобретение относится к вычислительной технике и автоматике. Технический результат заключается в повышении быстродействия и надежности при передаче цифровой информации через параллельную магистраль. Технический результат достигается за счет устройства, которое реализует приемную часть способа исправления информации на параллельной магистрали путем тройной записи, в котором первая передача осуществляется без изменений, вторая в инверсном коде, третья со смещением на n/2 бит (где n - число разрядов передаваемой информации) влево (вправо) с обратным восстановлением на приемной стороне, а именно: первая посылка остается без изменений, вторая посылка инвертируется, третья циклически смещается на n/2 бит вправо (влево), с последующим мажорированием информации. В устройство содержащее первый, второй и третий n-разрядные параллельные регистры с входом «запись», группу элементов «НЕ» (n элементов «НЕ»), блок мажоритарной логики, информационные входы регистров поразрядно объединены и являются информационным входом устройства, выходы второго регистра соединены с входами группы элементов «НЕ», введены n элементов «исключающее ИЛИ», первая и вторая группа элементов «И», элемент задержки, блок мажоритарной логики выполнен на n мажоритарных элементах. 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию летательного аппарата. Пассажирский самолет содержит двухконтурную систему управления общесамолетным оборудованием и самолетными системами, включающую основные и резервные блоки вычислителей-концентраторов, блоки преобразования сигналов, блоки коммутации и защиты постоянного и переменного электрического тока, взаимодействующие с общесамолетным оборудованием и самолетными системами по каналам информационного обмена. В каждом из блоков установлены попарно идентичные основные каналы (А) и резервные каналы (Б), снабженные средствами контроля работоспособности, обнаружения и отключения неисправного канала и подключения исправного канала. В системе управления реализовано четырехкратное резервирование выполнения основных функций. Изобретение направлено на обеспечение высокой надежности и безопасности полета. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу обнаружения ошибки при считывании элемента данных, содержащему этапы, на которых: а) сохраняют первую копию элемента данных в первой области электронной памяти и сохраняют вторую копию элемента данных во второй области электронной памяти, b) считывают значения первой и второй копий элемента данных соответственно в первой и второй областях, с) сравнивают считанные значения первой и второй копий элемента данных, е) если считанные значения первой и второй копий не совпадают, то повторяют предыдущие этапы b) и с), и f) если считанные значения на этапе е) совпадают, обнаруживают ошибку считывания указанного элемента данных, а в противном случае не обнаруживают ошибки считывания указанного элемента данных. Заявленный способ позволяет отличить ошибку считывания от ошибки, вызванной искажением данных, таким образом позволяет избежать нерационального использования компьютерных ресурсов при проведении мер по устранению ошибок. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к вычислительной технике и может быть использована для управления процессорами с использованием резервирования. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости. Система содержит пары процессоров с, по меньшей мере, двумя процессорами и/или ядрами процессоров, выполненными редундантными, блоки сравнения для проверки состояния синхронизации процессоров и для обнаружения ошибки синхронизации, по меньшей мере, один периферийный блок, по меньшей мере, одну переключающую матрицу, которая выполнена с возможностью разрешения или блокирования доступа к процессорам пар процессоров или доступа процессоров пар процессоров к указанному периферийному блоку, блок обработки ошибок, который выполнен с возможностью приема сигналов двух блоков сравнения и управления указанной переключающей матрицей для полного или выборочного воспрепятствования доступа процессора, или ядра, или пары процессоров к, по меньшей мере, одной памяти и/или указанным периферийным блокам, при этом пары процессоров в безошибочном режиме работы могут выполнять разные программы для предоставления функций, а при возникновении ошибки пара процессоров, не содержащая ошибку, принимает на себя, по меньшей мере, некоторые функции пары процессоров, содержащей ошибку. 3 н. и 29 з.п. ф-лы, 24 ил.
Наверх