эксплуатации вооружения, военной и специальной техники» редакции 2016 года. Перечень ЭКБ-2014 Минпромторга РФ. Ранее при разработках использовались


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
«Санкт
-
λетербургский государственный электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И.Ульянова Ленина)»

СλбГЭТУ «ЛЭТИ»)


Направление

11.03.01
-

Радиотехника

λрофиль

Радиотехнические средства передачи,
приема и обработки сигналов

Факультет

РТ

Кафедра

ТОР

К защите допустить


Зав. кафедрой


Ушаков В.Н.



ВЫλУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦ
ИОННАЯ РАБОТА

БАКАЛАВРА

Тема:
Интерфейсное устройство модуля навигационного приемника

космического применения



Студент




Кузиков А.А.



подпись



Руководитель

к.т.н., проф.



Баруздин С.А.



подпись



Консультанты




Барановский В.В.



подпись







Житен
е
ва М.И.



подпись









Санкт
-
λетербург

2017
г
.

2


ЗАДАНИЕ

НА ВЫλУСКНУЮ КВАЛИФИ
КАЦИОННУЮ РАБОТУ



Утверждаю


Зав. кафедрой ТОР


____________ Ушаков В.Н.


«____»______________2___ г.


Студент

Кузиков А.А.


Группа

3104

Тема работы:

Интерфейсное устройство модуля навигационного
приемника космического применения.

Место выполнения ВКР
: АО «Конструкторское бюро навигационных
систем» Санкт
-
λетербургский
филиал).

Исходные данные технические требования)
:

1. Тип реализуемого интерфейсного устройства ИУ)


оконечное
устройство ОУ) с резервированием по ГОСТ Р 527
-
2003.

2. ИУ должно подключаться к информационной магистрали с помощью
ответвителя с соглас
ующим трансформатором по ГОСТ Р 527
-
2003.

3. Объем выдаваемых данных


36 кбайт, объем принимаемых данных


5
кбайт, темп цикл) обмена


1с.

4. Напряжение питания ИУ


5 В.

5. Условия эксплуатации внешние воздействующие факторы)


в
3


соответствии с треб
ованиями группы 5.3 ГОСТ РВ

20.39.304
-
98.

6. Вероятность безотказной работы ИУ


не менее ,96 за срок эксплуатации
8 лет в режиме непрерывного функционирования.

7. Дополнительные требования к электронной компонентной базе ЭКБ),
используемой в ИУ:

-

испол
ьзование ЭКБ отечественного производства;

-

наличие применяемых компонентов в λеречне ЭКБ 1
-

2014;

-

стойкость применяемых компонентов к ионизирующим факторам
космического пространства.



4


Содержание ВКР:

1. Обзор литературы по теме работы

2. Анализ
требований к интерфейсному устройству ИУ) модуля
навигационного приемника космического применения.

3. Выбор электронной компонентной базы ЭКБ) для реализации ИУ.

4. Разработка структурной и электрической схемы ИУ.

5. Разработка предложений по организации

циклограммы работы ИУ,
анализ потоков информации передаваемой принимаемой) ИУ, разработка
рабочих материалов, необходимых для реализации протокола
информационного обмена ИУ.

6. Оценка характеристик надежности ИУ с использованием
автоматизированной сис
темы расчета надежности АСРН
-
2004).

λеречень отчетных материалов:


пояснительная записка, презентация для защиты ВКР.

Дополнительные разделы:

Экономическое обоснование ВКР.


Дата выдачи задания

Дата представления ВКР к защите

«___»______________2___

г.

«___»______________2___ г.




Студент


Кузиков А.А.

Руководитель
к.т.н., проф.


Баруздин С.А.




Консультант


Барановский В.В.




5


КАЛЕНДАРНЫЙ λЛАН ВЫλ
ОЛНЕНИЯ

ВЫλУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦ
ИОННОЙ РАБОТЫ



Утверждаю


Зав. кафедрой ТОР


____________ Ушаков В.Н.


«____»______________2___ г.


Студент

Кузиков А.А.


Группа

3104

Тема работы: Интерфейсное устройство модуля навигационного приемника
космического применения.



п/п

Наименование работ

Срок

выполнения

1

Обзор литературы по
теме работы

2
4
.
0
4
-
03
.0
5

2

Разработка структурной и электрической схемы ИУ

04
.0
5
-
07
.0
5

3

Разработка предложений по организации циклограммы
работы ИУ, анализ потоков информации передаваемой
принимаемой) ИУ, разработка рабочих материалов,
необходимых для реализации протокола
информационного обмена ИУ.

07
.0
5
-
20
.0
5

4

Расчет надежности ИУ

21
.0
5
-
24
.0
5

5

Оформление пояснительной записки

25
.0
5
-
3
0.0
5

6

Оформление иллюстративного материала

30
.0
5
-
31.05


Студент


Кузиков А.А.

Руководитель
к.т.н., проф.


Баруздин С.А.




Консультант


Барановский В.В.




6



РЕФЕРАТ

λояснительная записка 73

стр., 9 рис., 3
4

табл., 9 ист.

Ключевые слова: ИНТЕРФЕЙСНОЕ УСТРОЙСТВО,
МУЛЬТИλЛЕКСНЫЙ КАНАЛ ОБМЕНА, КОСМИЧЕСКИЙ АλλАРАТ,
НАВИГАЦИОННЫЙ λРИЁМНИК, АλλАРАТУРА РАДИОНАВИГАЦИИ.

Цель данной дипломной работы: разработка интерфейсного устройства
ИУ) модуля навигационного приѐмника космическо
го применения
.

В процессе выполнения работы были изучены основные принципы
работы навигационного приѐмника глобальных навигационных спутниковых
систем ГНСС). λроведѐн анализ видов интерфейсов, используемых на борту
космического аппарата КА). Изучена суще
ствующая отечественная элементная
база, отвечающая требованиям предъявляемым к аппаратуре космического
применения. Разработаны схемы электрическая структурная и электрическая
принципиальная. Разработаны рабочие материалы для создания протокола
информацион
но
-
логического взаимодействия модуля навигационного
приѐмника МНλ) с аппаратурой радионавигации АРН) КА. Был произведѐн
расчѐт характеристик надѐжности ИУ. λроведѐн расчѐт сметы затрат при
производстве ИУ.










7



ABSTRACT

The aim of this thesis: the
development of the interface device module
navigation receiver for space application.

During execution of work has studied the basic principles of operation of the
navigation receiver global navigation satellite systems. The analysis of the types of
interf
the requirements applicable to equipment for space application. Developed the
electrical schemes
.



8


СОДЕРЖАНИЕ

λеречень сок
ращений

................................
................................
.......................

10

В
ведение

................................
................................
................................
.............

11

1

О
бзор литературы п
о теме

................................
................................
.............

12

1.1 λринципы функционирования спутников

................................
............

12

1.2 Классификация, виды и назначение интерфейса

................................
.

18

2

Выбор и обоснование элементной базы

................................
..................

20

2.1 Требования по электромагнитной совместимости
...............................

20

2.2
Требования по прочности и устойчивости к механическим
воздействи
ям

................................
................................
................................
..........

20

2.3 Требования по стойкости и устойчивости к климатическим
воздействиям

................................
................................
................................
..........

23

2.4 Требования по сохранению параметров при воздействии
специальных факторов

................................
................................
..........................

23

2.5 Обзор интерфейсов, применяемых разработчиками АРН

..................

24

2.6
Выбор компонентной

базы УИ

................................
..............................

27

2.7 Номенклатурный перечень ЭРИ, необходимых для проектирования
УИ

................................
................................
................................
............................

28

2.7.1 Номенклатура резисторов

................................
............................

28

2.7.2 Номенклатура конденсаторов

................................
......................

30

2.7.3 Номенклатура силовых дросселей

................................
..............

32

2.7.4 Номенклатура микросхем

................................
............................

34

3

Разработка структурной и электрической схемы УИ

............................

39

4

Разработка предложений по организации циклограммы работы ИУ

..

41

4.1 Режим
«контроль»

................................
................................
...................

42

4.2 Режим «ввод исходных данных»

................................
...........................

4
2

4.3 Режим «оперативная работа»

................................
................................
.

43

4.4

Описание обмена по МКИО

................................
..............................

45

4.4.1 Описание командного слова

................................
........................

45

4.4.2 Описание слов данных
................................
................................
..

46

4.
4.3 Описание ответного слова

................................
............................

48

4.4.4 Используемые форматы сообщений

................................
...........

49

9


4.4.5

Контроль передачи информации

................................
...............

49

4.6 λеречень передаваемых по МКИО сообщений. Сообщения от АРН к
ИУ

................................
................................
................................
............................

50

4.7 Ввод в ИУ данных об объекте

................................
................................

52

4.8
Ввод в ИУ исходных данных: времени, КНФ, траектории
С

............

53

5 Оценка характеристик надѐжности ИУ

................................
.......................

54

5.1 Теоретические положения

................................
................................
......

54

5.2 Методика расчета

................................
................................
....................

55

5.3 Результаты расчѐта

................................
................................
..................

56

6 Технико
-
экономическое обоснование

................................
.........................

58

6.1 Расчет затрат

................................
................................
............................

59

6.2 Расчет заработной платы и отчислений на социальные нужды

.........

61

6.3 Затраты на сырье и материалы

................................
...............................

63

6.5 Составление сметы расходов

................................
................................
.

65

6.7 Заключение по технико


экономическому обоснованию

..................

66

З
аключение

................................
................................
................................
........

67

С
писок используемых источников

................................
................................
..

68

λ
риложение А Схема

электрическая принципиальная

................................

69

λ
риложение

Б. λеречень электроизделий в составе ИУ

..............................

71











10


λЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

АРН




аппаратура радионавигации;

Вλ




военная приѐмка;

ГЛОНАСС




глобальная навигационная спутниковая система России;

ГНСС




глобальная навигационная спутниковая система;

ИМС




интегральная микросхема;

ИУ УИ)




интерфейсное устройство;

КС




командное слово;

КА




космический аппарат;

МλИ




магистральный последовательный интерфейс;

МВ




метка времени;

МНλ




модуль навигационного приѐмника;

МКИО




мультиплексный канал информационного обмена;

НКА




навигационный космический аппарат;

ОУ




оконечное устройство;

КСВ




определение координат, скорости, времени;

ОС




ответное слово;

СД




слово данных;

СШВ




случайная широкополосная вибрация;

СλО




специальное программное обеспечение;

СНС




спутниковая навигационная система;

ТУ




технические условия;

ШВ




шкала времени;

ЭλС




электрическая принципиальная схема;

ЭРИ




электрорадиоизделия;

11


ВВЕДЕНИЕ


Интерфейс мультиплексного канала по ГОСТ Р 527
-
23 на данный

момент является основным интерфейсом для организации бортовой сети
космических аппаратов. Разработка такого устройства на современной
элементной базе для применения его в модуле навигационного приѐмника в
связи со стремительным развитием технологий являетс
я очень актуальной
задачей. На ряду с этим интерфейсом развиваются и другие интерфейсы, такие
как Ethernet, aceWire, но широкое распространение и стандартизации как
основного средства для организации сетей на борту космического аппарата
получил только ин
терфейс по ГОСТ Р 527
-
23. Из этого следует, что
актуальность нашей работы основывается на потребности в данных
высокотехнологичных устройствах. Высокотехнологичность данного
устройства объясняется проблемами, которые необходимо решать для
стабильной ра
боты в космическом пространстве. Из этого вытекают требования
к надѐжности, дополнительно к этому устройство должно иметь малые
габариты, быть устойчиво к различным факторам: механическим,
климатическим и другим факторам космического пространства. λосколь
ку
аппаратура на борту космического корабля негерметична, то весь этот набор
факторов влияет и на наше устройство. Целью данной работы является
разработка интерфейсного устройства ИУ), удовлетворяющего требованиям,
которые будут раскрыты по ходу работы.



12


1

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ λО
ТЕМЕ

1.1

λринципы функционирования спутников


Как уже было написано данное интерфейсное устройство входит в состав
навигационного приѐмника, который
располагается на борту космического
аппарата КА). Работа спутников основана

на принципе определения
расстояния от цели до нескольких спутников. Геометрическая интерпретация
реализации этого принципа может быть объяснена следующим образом.
λредположим, что в любой момент времени позиции спутников в околоземном
пространстве известн
ы, и могут быть измерены первичные навигационные
параметры


дальности до спутников, находящихся в поле зрения приемника
спутниковой навигационной системы СНС). Измеренная дальность

D
1

до
одного спутника определяет поверхность положения в виде сферы с радиусом,
равным измеренной дальности рис. 1
.1
).


Рис. 1.1
.

Определение позиции ВС по
спутникам

Дальности

D
1

и 
2

до двух спутников определяют две поверхности
положения, пересечение которых определяет линию положения в виде
окружности. λоверхность положения, полученная с помощью третьего
спутника в виде сферы с радиусом
D
3

может иметь пересечение с линией
положен
ия в виде окружности, полученной от первых двух спутников, только в
двух точках М1 и М2. Таким образом, измеренные дальности до трех
спутников ограничивают возможную позицию двумя возможными точками.
13


Методом логического исключения определяется, какая из дв
ух точек является
позицией приемника СНС. Например, если одна из точек слишком далеко от
поверхности Земли, или имеет слишком большую скорость перемещения
относительно земной поверхности, или находится на очень большом удалении
от ранее определенной позици
и, то такая точка не может быть искомой
позицией. В компьютеры бортовой аппаратуры заложено несколько
алгоритмов, позволяющих отличить
правильную позицию от ложной.

Определение дальности
 от спутника до приемника СНС выполняется в
результате измерения
времени прохождения радиосигнала от спутника до
потребителя СНС сигналов по формуле:








(1.1)


(1)


где:

c



скорост
ь распространения радиосигнала;

t



время прохождения
радиосигнала.

Для дальностей порядка   21

км и скорости c  3 км/с

время

прохождения сигнала t  ,7 с.

λоэтому в аппаратуре потребителя должно
быть обеспечено высокоточное измерение весьма малых промежутков времени.

Для определения времени прохождения радиосигнала от спутника до
приемника сигналов использован метод сра
внения псевдослучайных кодов,
генерируемых в аппаратуре спутника и приемника СНС.

В самых общих чертах данный метод состоит в следующем. Аппаратура
спутников и приемников синхронизирована с очень высокой точностью. И на
спутниках, и в приемниках одновремен
но генерируются одинаковые
последовательности весьма сложных цифровых кодов. Эти коды настолько
сложны, что внешне выглядят как длинные цепочки случайных импульсов,
которые принято называть псевдослучайными кодами. А так как аппаратура
спутников и приемник
ов генерирует одинаковые коды в одни и те же моменты
времени, то время прохождения сигнала от спутника до приемника
определяется по
задержке принятого кода рис.
1
.
2). Генерируемые
14


псевдослучайные коды повторяются каждую микросекунду, т.е. через каждые
с.


Рис. 1.
2. Измерение времени прохождения сигнала от спутника

Большинство СНС приемников обеспечивают измерение времени с
точностью до Δt  1
-
9

с
.

Для высокоточного определения позиции цели
необходимо, чтобы
точность синхронизации часов на спутниках и в аппаратуре потребителей
соответствовала потребной точности измерения времени прохождения
радиосигнала от спутника до приемника.

На спутниках устанавливаются комплекты из четырех высокоточных
а
томных часов и, кроме того, эти часы корректируются наземными станциями
управления. В СНС приемниках устанавливаются сравнительно неточные
кварцевые часы.

λогрешность определения момента времени

t по часам приемника по
сравнению с отсчетом на часах спутни
ков определяется компьютером
аппаратуры потребителя в результате вычисления по специальному алгоритму.

λредположим, что спутники и приемник СНС находятся в одной
плоскости. Если

t  , т.е. нет погрешностей в измерении времени
прохождения радиосигнала одн
овременно от трех спутников, то линии
положения пересекутся в одной точке. В тех же случаях, когда погрешность

t





, то вычисленные линии положения будут отстоять от фактических линий
положения на величину c


t и образовывать некоторую область возможных

положений приемника СНС область погрешностей). Размеры этой области
определяются величиной c


t и углами пересечения линий положения. λо
специальному алгоритму в компьютере приемника СНС после серии измерений
15


обеспечивается вычисление величины

t, котора
я становится третьей
координатой, определяющей позици
ю приемника на плоскости рис. 1
.3).


Рис. 1
.3. Влияние на определение позиции ВС погрешности во времени

Для вычисления погрешности в определении времени по часам приемника
СНС и местоположения приемника СНС в пространстве т.е. в системе трех
координат) необходимо одновременное измерение расстояний до четырех
спутников. λри этом погрешность во времени

t явл
яется некоторой четвертой
координатой, и, следовательно, четыре поверхности положения в виде сфер с
радиусами, равными соответствующим дальностям от четырех спутников,
определяют некоторую область возможных положений приемника СНС.

Таким образом, для высок
оточного определения позиции ВС в реальном
масштабе времени необходимо сочетание многоканального приемника и
быстродействующего компьютера. λриемник обеспечивает одновременный
прием сигналов от четырех спутников, компьютер вычисляет погрешность
часов

t и
координат приемника в выбранной системе координат.

В тех случаях, когда возможен прием сигналов только от трех спутников,
то в алгоритмах аппаратуры потребителей СНС в качестве четвертого спутника
принимается центр Земли, следовательно, одной поверхностью
положения
является сфера с радиусом, равным расстоянию от центра Земли до приемника
СНС. Расстояние от центра Земли до поверхности общеземного эллипсоида
вычисляется компьютером аппаратуры потребителя СНС, а расстояние от
поверхности эллипсоида до приѐмник
а абсолютная высота) вводится в
компьютер автоматизировано или вручную от бортовых систем приѐмника.

16


Высокоточное определение местоположения ВС возможно только при
условии точного вычисления координат навигационных спутников на момент
измерения расстояний

до спутников. Рабочие орбиты спутников выбраны
такими, чтобы была обеспечена высокая точность сохранения спутниками
заданных орбит и периода обращения относительно центра Земли. Эфемериды
спутников параметры, определяющие их положение на орбите) определя
ются
и уточняются с помощью наземного командно
-
измерительного комплекса.
Информация об эфемеридах всех спутников в виде так называемого
"альманаха" вводится в память компьютера аппаратуры потребителя СНС
сигналов. И, следовательно, компьютер обеспечивается

данными для
вычисления координат спутников на любой момент времени. Но так как под
воздействием гравитационных пульсаций Луны и Солнца и давления
солнечного излучения на поверхность спутника возникают изменения в
эфемеридах спутника, то на наземном команд
но
-
измерительном комплексе
определяются эфемеридные ошибки, которые передаются на спутник. В
сигналах, передаваемых спутником, содержится информация об эфемеридных
ошибках данного спутника.

Данные об эфемеридах спутника, содержащиеся в альманахе, и
информа
ция об эфемеридных ошибках обеспечивают высокоточное
вычисление координат спутника компьютером приемника СНС.

Возможная точность измерения расстояния до спутника оценивается
суммарной средней квадратической погрешностью в определении расстояния
до спутника

= 5
-
1 м. Точность определения координат позиции приемника
СНС определяется не только величинами погрешностей в измерении
расстояний до спутников, но и взаимным расположением поверхностей
положения приемника СНС, т.е. взаимным распол
ожением спутников.

Таким образом, высокая точность определения позиции приемника СНС
обеспечивается на основе следующих основных принципов:

17




использования в качестве первично определяемого навигационного
параметра дальности до спутника;



определения времени
прохождения сигнала от спутника с помощью
специального генерируемого на спутниках и в аппаратуре
потребителя псевдокода;



обеспечения точной синхронизации часов на спутниках и в
аппаратуре потребителя;



вычисления в аппаратуре потребителя с помощью Альманаха

и
эфемеридных поправок координат спутника;



оптимального выбора спутников для пеленгования с учетом их
взаимного расположения.


Для приѐма и обработки сигналов используется приѐмник навигационных
сигналов. Структурная схема приѐмника навигационн
ых сигналов

приведена на
рис. 1.
4.


Рис. 1.
4. Структурная схема приѐмника навигационных сигналов

РλУ предназначено для усиления, преобразования спектра и оцифровке
принимаемых сигналов. ЦК предназначен для цифровой обработки выборок
принимаемых сигналов под управлением λРЦ. λРЦ предназначен для
обработки потока цифровых данных под управлением потока
команд, а также
для реализации алгоритмов интерфейсных функций, реализующих связь
приѐмника с бортовым аппаратурным комплексом. Виды УИ и их основные
функции приведены ниже.

18


1.2
Классификация, виды и назначение интерфейса


λонятие интерфейса широко использ
уется в измерительно
-
вычислительных системах.

Интерфейс
-

это комплекс средств и правил, обеспечивающих
взаимодействие модулей системы.

Существуют понятия аппаратных, программных, аппаратно
-
программных,
интеллектуальных интерфейсов, интерфейса пользователя

и др.

В соответствии с международным стандартом

OI/IO различают семь
уровней организации интерфейса: прикладной, представительный, сеансовый,
транспортный, сетевой канальный, физический.

Структура интерфейсов программируемых измерительных средств
опреде
ляется физическим и канальным уровнями. Различают

радиальный и
магистральный

принципы построения физического уровня интерфейса,
параллельный

или

последовательный

принцип передачи данных.

Магистральный принцип имеет минимальные аппаратные затраты, т.к. в
та
ких интерфейсах все устройства подключаются к одним и тем же шинам
физического уровня интерфейса, а взаимодействие модулей системы
определяется стандартными правилами


временными диаграммами передачи
данных. Магистральный принцип построения измерительных
средств получил
наибольшее распространение.

Наиболее распространѐнным видом интерфейса, применяемого на борту
космических аппаратов, является магистральный последовательный интерфейс
ГОСТ Р 527
-
2003

см. рис. 1.5)
.

Настоящая работа посвящена разработке и
нтерфейса последовательной
системы электронных модулей ГОСТ Р 527
-
23. Настоящий стандарт
распространяется на магистральный последовательный интерфейс
с
централизованным управлением
, применяемый в системе электронных
модулей, и устанавливает требования
к:


-

организации обмена информацией;

19



-

функциям устройств интерфейса и контролю передачи информации;

-

характеристикам информационный магистрали;

-

характеристикам устройств интерфейса;

-

интерфейсу с резервированием.

Рис.
1.5
. Устройство магист
рального интерфейса

Разрабатываемое ИУ предназначено для организации информационно
-
логического взаимодействия модул
я навигационного приѐмника

с аппаратурой
радионавигации космического аппарата КА). Данное ИУ выступает в роли
оконечного устройства с резерв
ированием магистрального последовательного
интерфейса МλИ). Оно работает под управлением контроллера МλИ,
расположенного в центральном вычислителе аппаратуры радионавигации
АРН) КА. ИУ, исполняя команды контроллера, осуществляет передачу или
приѐм потоко
в различной информации: радионавигационные параметры,
параметры движения КА, вектор состояния МНλ, команды управления
режимами функционирования МНλ.



20


2

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ
ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ


УИ входит в состав модуля навигационного при
ѐмника космического
прим
енения.
λо условиям эксплуатации УИ должно соответствовать
следующей модели внешних воздействующих факторов. λеречислим факторы
и требования по ним далее.

2.1

Требования по электромагнитной совместимости


УИ должно нормально функционировать при суммарной мощности
помех в диапазоне частот 156 … 1615 МГц не превышающей 15 дБВт.

2.2

Требования по прочности и устойчивости к механическим
воздействиям

УИ должно соответствовать требованиям настоящих ТУ во время
воздействия синусоидальной вибрации согласно требованиям т
абл.

2
.1

по
каждой из трех в
заимно


перпендикулярных
осей.


Таблица
2
.1


Требования устойчивости к синусоидальной вибрации

Частота, Гц

5

10

20

Амплитуда
виброускорения, g

0,1

0,13

0,13

Длительность воздействия,
с

300

Изменение амплитуды виброускорения в зависимости от частоты


линейное.


УИ должно соответствовать требованиям настоящих ТУ после воздействия
случ
айной широкополосной вибрации

согласно требованиям табл.

2
.2

по
каждой из трех взаимно


перпендикулярных осей.



21



Табл.

2
.
2



Требования устойчивости к
случайной широкополосной вибрации

Частота, Гц

20

50

100

200

500

1000

2000

Спектральная плотность
виброускорения, g2/Гц

0,02

0,02

0,02

0,05

0,05

0,025

0,013

Длительность
воздействия, с

600

Изменение амплитуды виброускорения в зависимости от частоты


линейное в
логарифмическом масштабе частоты и спектральной плотности.


УИ должно соответствовать требованиям настоящих ТУ после воздействия
механических
ударов по каждой из трех взаимно


перпендикулярных о
сей
согласно требованиям табл.

2
.
3
.


Табл.

2
.
3



Требования устойчивости к ударам

Ускорение, g

Длительность
импульса, мс

Количество ударов

±42

от 1 до 3

λо 7 ударов в каждом направлении

Форма импульса


полуволна синусоиды или треугольник


УИ должно соответствовать требованиям настоящих ТУ во время и после
воздействия линейных ускорений величиной 1 g в любом направлении, при
длительности воздействия 6 с.

УИ должно соответствовать требованиям
настоящих после воздействия
акустического давле
ния согласно требованиям табл.

2
.
4
.



22


Табл.

2
.
4



Требования устойчивости к акустическому давлению

Центральная частота
октавного поддиапазона,
Гц

31,5

63

125

250

500

1000

2000

4000

Среднеквадратический
уровень акустического
давления в октавном
поддиапазоне частот, дБ

125

130

134

132

131

123

116

114

Длительность
воздействия, с

120

Суммарный уровень, дБ

138


УИ должно соответствовать требованиям настоящих ТУ после воздействия
механических ударов,
имитирующих любой вид транспортирован
ия, согласно
требованиям табл.

2
.
5
.


Таблица
2
.
5



Требования устойчивости к транспортировке

Ускорение
ударного
импульса, g

Ось транспортного средства

Длительность
импульса, мс

Общее
число
ударов

Число
ударов в
минуту,
не
более







Количество ударов

±9

750

2500

1750

от 5 до 1

5000

120


λримечания:



Ось Xт


в направлении движения, ось Yт


вертикально вверх, ось Zт


дополняет систему до правой.



Если ориентация аппаратуры относительно осей транспортного
средства
однозначно не определена, для всех направлений принимать по 25
ударов общее количество ударов 75).



Количество ударов указано для транспортирования на расстояние до

1 км. λри увеличении дальности транспортирования количество
ударов пересч
итывается пропорционально расстоянию.

23


2.3

Требования по стойкости и устойчивости к климатическим
воздействиям


УИ должно соответст
вовать требованиям настоящих ТУ:



после воздействия пониженной температуры окружающей среды
минус 6

ºС.



при воздействии
пониженной рабочей температуры окружающей
среды минус 1

ºС.



после воздействия повышенной температуры окружающей среды
70

ºС.



при воздействии повышенной рабочей температуры окружающей
среды 5

ºС.



после воздействия пониженного атмосферного давления 11
-

м
рт. ст.



после воздействия повышенного атмосферного давления 8 мм рт.
ст.



при воздействии относительной влажности 85% при температуре 35
ºС.

2.4

Требования по сохранению параметров при воздействии
специальных факторов


УИ должно сохранять работоспособно
сть при и после воздействия
ионизирующих излучений космического пространства. Величины накопленной
дозы должны быть не более:

-

по электронам Д
э

=

48 рад;

-

по протонам Дп

=

12 рад;

-

суммарная
Д

=

6 рад.


Вышеуказанные требования должны распространяться и на элементную
базу УИ. Для определения элементной базы проведѐм сравнительный анализ
24


разрешѐнных к применению на борту КА комплектующих изделий. λри
анализе будем пользоваться данными приведѐнными в «λереч
не электронной
компонентной базы, разрешѐнной для применения при разработке,
модернизации, производстве и эксплуатации вооружения, военной и
специальной техники» редакции 216 года. Анализ будем производить по
функциональным узлам УИ.

2.5

Обзор интерфейсов
, применяемых разработчиками АРН

Анализ

данных предоставленных разработчиками АРН показал, что в
настоящее время на борту КА используются следующие интерфейсы:

МКИО по ГОСТ Р 527
-
2003;



RS
-
485 (422);



CAN.

Как тенденцию, следует отметить желание разработчиков использовать
интерфейс aceWire aceFibre).

Основные характеристики, перечисленных интерфейсов, приведены в

Табл
.

2
.
6
.

Если рассматривать интерфейсы по применяемости, то наиболее часто
разработчики КА используют МКИО ГОСТ Р 527
-
23) для построения
бортовой сети. Реже используются интерфейсы CAN и R
-
485, еще реже
aceWire. Интерфейс R
-
422

как правило используется не в сетевом варианте,
а для соединений типа «точка


точка».



25


Табл
.

2
.
6



Основные характеристики интерфейсов, применяемых на борту КА

Тип интерфейса

Максимальная

скорость передачи,
Мбит/с

Максимальное

расстояние между

або
нентами, м

Стандарт

RS
-
485

35

10


1200 (зависит от
скорости)

TIA/EIA485 (ISO8482)

RS
-
422

10

10


1200 (зависит от
скорости)

TIA/EIA422 (ITU
-
TV.11)

МКИО

1

600

ГОСТ Р 52070
-
2003

CAN

1

40

ISO 11898

1

0,5

100

0,125

500

0,01

5000

SpaceWire

400

10

D6.2 SpaceWire
-
RT

Standard


Для реализации полноценных каналов, указанных интерфейсов, необходимо
добавить ИМС кроме драйверов физического уровня приемопередатчиков).
Отечественная промышленность выпускает несколько типов указанных
микросхем, их
номенклатура и основные характеристики приведены в
Табл. 2
.
7



Табл. 2
.
1
0
. Следует заметить, что для реализации канала МКИО
дополнительно потребу
ются линейные трансформаторы типа ТИЛ
-
3 или ТИЛ
-
6. Для реализации канала интерфейса aceWire потребуется задействовать
большие ресурсы: применение ИМС процессора 523ВС16, имеющего
встроенный контроллер интерфейса ace
Wire.



26


Табл. 2
.
7



ИМС драйверов
интерфейса МКИО

Наименование параметра

Тип компонента

5559ИН7/8

5559ИН13

5559ИН67/68

5559ИН73/74

Напряжение питания. В

5

5

5

3.3

Размах выходного
напряжения передатчика,
В

-

в режиме
непосредственной связи,

6,0
-
9,0


6,0
-
9,0

6,0
-
9,0

Размах выходного
напряжения передатчика,
В

-

в режиме
трансформаторной связи,

18
-
27

21

18
-
27

18
-
27

Категория качества

ВП

ВП

ВП, ОСМ

ВП


Табл. 2
.8



ИМС драйверов интерфейса CAN

Наименование параметра

Тип компонента

5559ИН14А,Б,В

5559ИН16

Напряжение питания, В

5

5

Скорость передачи информации. Мбт/с

0,04
-
1,0

1

Категория качества

ВП

ВП


Табл. 2
.9



ИМС драйверов интерфейса R
-
422

Наименование параметра

Тип компонента

5559ИН5

5559ИН17

5559ИН18

Стандарт

RS
-
422

RS
-
422

RS
-
422

Напряжение питания, В

5

5

5

Количество приемников/передатчиков

1/1

4/0

0/4

Скорость передачи данных, Мбит/с

0,25

20

20

Категория качества

ВП, ОСМ

ВП

ВП




27


Табл. 2
.
10



ИМС драйверов интерфейса R
-
485

Наименование параметра

Тип компонента

5559ИН2А

5559ИН3

5559ИН20/21

Стандарт

RS
-
485

RS
-
485

RS
-
485

Напряжение питания, В

5

5

3,3

Скорость передачи данных,
Мбит/с

2,5

0,25

12/2,5

Минимальная наработка ,ч

100000




2.6
Выбор компонентной

базы УИ

λри выборе компонентной базы необходимо опираться на
требования,
изложенные в разделе 6 ТТЗ.

В УИ должны применяться электрорадиоизделия отечественного
производства ЭРИ Оλ) повышенной надежности категорий качества «ОС»,
«ОСМ», «М» и «Н», а при их отсутствии


ЭРИ категории качества «Вλ» в
соответствии с «λо
ложением об электрорадиоизделиях с индексом «ОС»,
«λоложением о перечне электронной компонентной базы, разрешенной для
применения при разработке, модернизации, производстве и эксплуатации
вооружения, военной и специальной техники» РЭК 5.1
-
215 и λеречне
м
ЭКБ
-
214 Минпромторга РФ.

В исключительных случаях, при отсутствии требуемых ЭРИ Оλ,
допускается применение ЭРИ иностранного производства ЭРИ Иλ).
λрименение ЭРИ Иλ должно осуществляться в соответствии с требованиями
приказа Министра обороны Российской
Федерации 212 года №1555дсп.

Уровень качества ЭРИ Иλ должен быть космический или военный.

λо согласованию с заказчиком допускается применение ЭРИ Иλ,
изготовленных по спецификациям фирм
-
изготовителей, содержащих
требования, аналогичные требованиям контро
лируемых EA или MI
-
спецификаций.

28


λри разработке УИ должна применяться современная ЭКБ высокой
степени интеграции, позволяющая реализовать УИ на основе
специализированных больших интегральных схем минимальной номенклатуры.

Не допускается применение интегр
альных схем и полупроводниковых
приборов отечественного производства в пластмассовых
металлопластмассовых) корпусах, а также с никелевым покрытием корпуса и
выводов.


2.7
Номенклатурный перечень ЭРИ, необходимых для
проектирования УИ

Анализ структурных
схем УИ показывает, что для реализации проектов УИ
необходимо применение следующих видов компонентов:



Резисторы;



Конденсаторы;



Силовые дроссели;



Микросхемы:



Соединители.

2.7.1
Номенклатура резисторов


В настоящее время, отечественная промышленность
выпускает
широкий ассортимент резисторов для поверхностного монтажа
Табл. 2
.
1
1
).
Среди них есть прецизионные, низкоомные, высокочастотные и общего
применения.

Все они имеют категорию качества Вλ или ОСМ и включены в
λеречень ЭКБ
-
214 Минпромторга РФ. Основным типом резисторов для
разработки принципиальных схем УИ следует выбрать резистор типа Р1
-
12 как
наиболее универсальный). Однако, этот выбор не означает за
прет на
использование резисторов других типов по необходимости).


29


Табл. 2
.1
1



Номенклатура
резисторов для поверхностного монтажа,
выпускаемых отечественной промышленностью

Наименование
параметра

Тип компонента

Р1
-
12

Р1
-
8

Р1
-
16П

Р1
-
112

Р1
-
116

Номинальная
мощность
рассеяния, Вт

0,062 0,1
0,125 0,5 1,
2

0,1 0,125

0,25 0,5, 1

0,062
0,125, 0,25

0,032
0,125

0,25 0,5

1 2 5

0,5 1

Минимальный
типоразмер

0402

0603

0805

0603

2010

Категория
качества

ВП, ОСМ

ВП, ОСМ

ВП, ОСМ

ВП

ВП, ОСМ

Диапазон
значений
сопротивлений,Ом

0,15
-
10
7

100
-
10
5

10
-
5,11х10
6

0,05
-
10х10
8

1
-
2х10
6

Допускаемое
отклонение
сопротивления,%

±1; ±2; ±5;
±10

±0,05; ±0,1;
±0,25; ±0,5;
±1

± 0,1; ± 0,25;
± 0,5

±1; ±2; ±5;
±10

± 0,1; ±
0,25; ± 0,5;
± 1

Предельное

рабочее

напряжение ,В

50

50

50

50

150

Минимальная
наработка,ч

25000

15000

30000

50000

50000

Воздействие
специальных
факторов

группа
исполнения


группа
исполнения


группа
исполнения


группа
исполнения


группа
исполнения



Р1
-
81

Р1
-
105

Номинальная
мощность
рассеяния, Вт

0,125; 0,25

0,033 2

Минимальный
типоразмер

805, 1206

0603

Категория
качества

ВП, ОСМ

ВП



30


λродолжение табл. 2.11

Диапазон
значений
сопротивлений,Ом

1
-
10
5

0,01
-
0,1

Допускаемое
отклонение
сопротивления,%

±0,1; ±0,2;

±0,5; ±1

±5

Предельное

рабочее

напряжение ,В

50

50

Минимальная
наработка,ч

50000

50000

Воздействие
специальных
факторов

группа исполнения 4У

группа исполнения 4У


2.7
.
2

Номенклатура конденсаторов

Рассматривая номенклатуру конденсаторов, следует
выделить две
группы: керамические конденсаторы и электролитические конденсаторы.

Номенклатура керамических конденсаторов приведена в
Табл.
2
.
1
2
.

Ном
енклатура электролитических конденсаторов приведена в
Табл. 2
.
1
3
.

В настоящее время, отечественная промышленность выпускает широкий
ассортиме
нт конденсаторов для поверхностного монтажа. Все они имеют
категорию качества Вλ или ОСМ и включены в λеречень ЭКБ
-
2014
Минпромторга РФ.

Основными типами керамических конденсаторов для разработки
принципиальных схем УИ следует выбрать конденсаторы типов К1
0
-
17в и К1
-
79в. Однако этот выбор не означает запрет на использование керамических
конденсаторов других типов по необходимости).



31


Табл.
2
.1
2



Керамические конденсаторы для поверхностного монтажа

Наименование
параметра

Тип компонента

К10
-
17в

К10
-
43в

К10
-
47в

К10
-
69в

К10
-
79в

Диапазон
значений
емкостей,пФ

0,47
-
3,3х10
6

21,5
-
44200

10
-
6,8х10
6

1
-
3,3х10
6

0,47
-
10
8

Допускаемое
отклонение от
номинала,%

±5; ±10; ±20;

+80/
-
20

± 1; ±2; ±5

±5; ±10; ±20;

+80/
-
20

±5; ±10;
±20;

+80/
-
20

±5; ±10; ±20
;

+80/
-
20

Предельное

рабочее

напряжение ,В

50

50

50

25
-
100

10
-
50

Минимальная
наработка,ч

25000

30000

30000

25000

25000

Категория
качества

ОС

ОСМ

ОС

ВП

ВП

Группы
температурной
стабильности

МП0, М47,
М1500, Н20,
Н50, Н90

МП0

МП0, Н30, Н90

МП0,
Н30,
Н90

МП0, Н30,
Н90

Воздействие
специальных
факторов

В
соответствии
с ОСТ В 11
0030
-
84, с
уточнениями

7.К
1



по
группе
исполнения
2×3У;

И
4

= 2;

ОСТ В 110030
-
84 с
уточнениями

К
1
=2х3У

И
4
=2

ОСТ В 110030
-
84 с
уточнениями

К1=2х3У

И4=2


7.И1
-
7.И7,7.И10,
7.И11,7.С1
-
7.С5
-

по
группе
исполнения
5УС;

7.И12
-

7.И15


по группе
исполнения
1Р;

Минимальный
размер

1,6х1,0 мм

4,0х3,2 мм

1,6х0,8 мм

2,0х1,2
мм

1,6х0,8 мм


Основными типами электролитические конденсаторов для разработки
принципиальных схем УИ следует выбрать конденсаторы типа ОСМ К53
-
56.
32


Однако этот выбор не означает запрет на использование электролитических
конденсаторов других типов по необходимости).


Табл. 2
.1
3



Электролитические конденсаторы для поверхностного монтажа

Наименование
параметра

Тип компонента

ОСМ К53
-
56

К53
-
65

К53
-
68

Диапазон значений
емкостей,мкФ

0,1…100

0.1…470

0.1…680

Допускаемое
отклонение от
номинала,%

±10; ±20; ±30

±10; ±20

±5;

±10; ±20; ±30

Предельное

рабочее

напряжение ,В

3,2
-
50

4
-
50

2,5
-
50

Категория качества

ОСМ

ВП

ВП

Минимальная
наработка,ч

50000

30000

30000

Воздействие
специальных
факторов

ОСТ В 110030
-
84 с
уточнениями

К
1
=2х3У

7.И1


7.И11


по
группе исполнения
3УС;

7.И12


7.И15


по
группе исполнения
2Р,


при этом
характеристика
7.И14


3,


а характеристика
7.И15


4;

7.И1


7.И11


по
группе исполнения
3УС;

7.И12


7.И15


по
группе исполнения
2Р,


при этом
характеристика
7.И14


3,


а характеристика
7.И15


4
;

Минимальный
размер

3,2х1,6

3,2х1,6

3,2х1,6


2.
7
.
3

Номенклатура силовых дросселе
й

Номенклатура силовых дросселей приведена в
Табл.
2
.
1
4
.

33


В настоящее время, отечественная промышленность выпускает несколько
типов силовых дросселей. Все они имеют категорию качества Вλ и включены в
λеречень ЭКБ
-
214 Минпромторга РФ.

Ранее при р
азработках использовались импортные ввиду отсутствия
отечественных) силовые дроссели производства фирмы Microire Франция).
Для обеспечения технологической независимости принято решение
использовать отечественную элементную базу.

В опытных нелетных) об
разцах могут быть применены импортные
индуктивности. В летных же образцах планируется использовать в качестве
фильтра преобразователя напряжения силовые дроссели Д13.

Табл.
2
.1
4



Силовые дроссели

Наименование
параметра

Тип компонента

ESI01

Д13

МДГ3

ДФПК

Диапазон значений
индуктивностей,мкГн

2,68
-
151

5
-
3150

0,0068
-
10,0

0,01
-

14

Максимальный ток,
мА

2100
-
260

4000
-
500

5000

4000
-
200

Сопротивление

постоянному току,

Ом

0,024
-
1,55


0,4


Категория качества

Space

ВП

ВП

ВП

Минимальная
наработка,ч


60000

25000
(100000)

100000

Воздействие
специальных
факторов


группа
исполнения


И
1
, И
7

по
группе 4У
С

И
6

по группе

С

И
8

не ниже
0,01х2У
С

С
1
, С
4

по
группе 4У
С

И
1

И
7
, И
10
, И
11

=5У

С
1
-
С
5
=5У

К
1
-
К
8
=1К

Размеры, мм

8,5х7,5

15х15…36х36

9,5х9,5

14.5х14.5..26х26


34


2.7
.
4

Номенклатура микросхем

λроводя анализ номенклатуры микросхем, следует особое внимание
обращать на параметры спецстойкости.

Рассматривая номенклатуру микросхем, следует выделить аналоговые и
цифровые микросхемы.

Для реализации УИ представляют интерес
следующие аналоговые ИМС:

λреобразователи напряжения;

Номенклатура преобразователей напряжения приведена в
Табл.
2
.
5
.

В настоящее время, отечественная промышленность выпускает весьма
ограниченное количество типов ИМС преобразователей напряжения. Все они
имеют категорию качества Вλ и включены в λеречень ЭКБ
-
2014
Минпромторга РФ.

Ранее при разработках использовалась импортн
ая ввиду отсутствия
отечественных) ИМС преобразователя напряжения TP531 производства
фирмы Texa Intrument США). Для обеспечения технологической
независимости принято решение использовать отечественную элементную
базу. С точки зрения построения УИ п
редставляют интерес ИМС 131λН1У.



Табл.
2
.
15



λреобразователи напряжения

Наименование
параметра

Тип компонента

TPS50301

1326ПН1Т

1310
ПН1У

Входное
напряжение, В

3
-
6,3

10
-
35

3
-
5,5

Выходное
напряжение, В

0,8
-
6,3

5

1,1
-
3,3

Выходной ток, А

3

1

1,5

Опорное
напряжение, В

0,8

1,235

1,1

Категория качества

Industrial

ВП

ВП

Минимальная
наработка, ч


100000

100000


35


λродолжение табл. 2.15

Воздействие
специальных
факторов



И
1
, по группе 4Ус;

И
6

по группе 5Ус;

И
7

по группе 2Ус;

С
1

по группе 4Ус;

С
4

по группе 0,2
x
1Ус;

К
1

по группе 2
x
1К;

К
4

по группе 0,1
x
1К.

И
8

не хуже 0,02
x

1Ус

Примечание

Производитель
Texas Instruments
,
США




Номенклатура генераторов кварцевых простых приведена в Табл.
2
.1
6
.

В настоящее время, отечественная промышленность выпускает несколько
типов генераторов кварцевых простых. Все они имеют категорию качества Вλ
или ОСМ и включены в λеречень ЭКБ
-
214 Минпромторга РФ.

С точки зрения построения УИ представляют интерес генератор

ОСМ
ГК18
-
λ планируется к применению дл
я тактирования контроллера МКИО
номинал частоты 12МГц).



36


Табл.
2
.
16



Генераторы кварцевые простые


Для реализации УИ представляют интерес следующие цифровые ИМС:



ИМС Контроллеров МКИО;



ИМС стандартной логики.

В настоящее время, отечественная промышленность выпускает несколько
типов ИМС Контроллеров МКИО. Все они имеют категорию качества Вλ и
включены в λеречень ЭКБ
-
214 Минпромторга РФ.

Номенклатура ИМС Контроллеров МКИО приведена в Табл.
2.1
7




Наименование
параметра

Тип компонента

ГК325
-
С

ГК261
-
П

ГК108
-
П

Напряжение
питания, В

1,8
-
3,3

3,3

3,3
; 5

Диапазон частот,
МГц

1
-
220

1
-
200

0,02
-
125

Точность настройки,
х10
-
6

+
-
10..+
-
20

+
-
5...+
-
30

+
-
20...+
-
100

Выходной сигнал

КМОП

КМОП

КМОП

Категория качества

ВП

ВП

ОСМ

Минимальная
наработка, ч

20000


100000

Воздействие
специальных
факторов

И
1



И
3
, И
6
, И
10
, И
11

не менее 4У
С
;

И
7

не менее
0,53×4У
С
;

И
8



0,008×1У
С
;

С
1
, С
3
не менее 4У
С
;

С
4

не менее
0,26×4У
С
;

К
1

не менее 2,03×1К;

К
4

не менее 0,12×1К.

И
1



И
3
, И
6
, И
10
, И
11

не менее 4У
С
;

И
7

не менее
0,53×4У
С
;

И
8



0,008×1У
С
;

С
1
, С
3
не менее 4У
С
;

С
4

не менее
0,26×4
У
С
;

К
1

не менее 1К;

К
4

не менее 0,1×1К

И
1
-
И
8

10

11

1
-
С
5

по
группе 2У
С

37


Табл.
2.1
7



И
МС Контроллеров МКИО



С точки зрения построения УИ представляют интерес ИМС
1895ВА1А
Т. Однако этот выбор не означает запрет на использование ИМС
других типов по необходимости).

В настоящее время, отечественная промышленность выпускает несколько
типов ИМС стандартной логики. Все они имеют категорию качества Вλ и
включены в λеречень ЭКБ
-
20
14 Минпромторга РФ.


С точки зрения построения УИ представляют интерес ИМС
ОСМ5584. Однако этот выбор не означает запрет на использование ИМС
других типов по необходимости).

Номенклатура ИМС станда
ртной логики приведена в Табл. 2
.
18



Наименование
параметра

Тип компонента

1879ВА1АТ

1895ВА1Т

1895ВА1АТ

Напряжение
питания, В

3,0


3,6

4,5


5,5

3,3


3,6

Температурный
диапазон

-
60+85

-
60+100

-
60+125

Категория качества

ВП

ВП

ВП

Минимальная
наработка, ч

100000

100000

150000

Воздействие
специальных
факторов


7.И1
-
4УС, 7.И6
-
4УС,
7.И7
-
5УС, 7.С1
-
50х5УС, 7.С4
-
8х4УС,
7.И8
-
0,2х1УС, 7.К1
-
0,4х3К, 7.К4
-
0,8х2К,
7.К11 (7.К12)≥69
МэВ*см2/мг

7.И1

-

5УС, 7.И2
-
7.И5
-

2УС, 7.И6
-

5УС, 7.И7
-

0,5x5УС, 7.И8
-

0,04x1УС,
7.И10
-
7.И11
-

2УС, 7.С1
-
7.С3
-

5УС, 7.С4


2,9х5УС,
7.С5
-

5УС, 7.К1
-

1,4х2К,
7.К4
-

1,4х1К,7.К11
(7.К12)≥69 МэВ*см2/мг

38


Табл. 2
.
18



ИМС
стандартной логики

Наименование
параметра

Тип компонента

ОСМ1533

ОСМ1554

ОСМ5514

ОСМ5584

Технология

ТТЛ

КМОП

КМОП

КМОП

Диапазон
напряжения
питания
,B

5

3
,
0
-
5
,
5

2,0
-
6,0

2,0
-
5,5

Выходной ток,м
A

15

24

24

12

Время задержки
распространения ,
нс

20

13

5

3

Превышение
напряжения по
входу

-

-

+

+

Минимальная
наработка,ч

100000

100000


100000

Воздействие
специальных
факторов

И
1
, И
2
, И
3
, К
1
,
К
3
, И
8
, И
9
,
И
10
, И
11

по
группе 3У,

С
3

по группе


И1, И4, И6,
И10, И11 по
группе 4У
С
,

И7, И10 по
группе
2х4У
С
,

С1,С3 по

группе 3У
С
,


С4, С6 по
группе 4У
С
,

К1, К3 по
группе 5х1К,

К4, К6 по
группе 1К

7.И1


по группе
исполнения 3У
С
;

7.И6


по группе
исполнения 2х

С
;

7.И7


по группе
исполнения
100×1У
С
;

7.И7


по группе
исполнения
0.02×1У
С
;

7.С1


по группе
исполнения 4У
С
;

7.С4


по группе
исполнения 4У
С
;

7.К1


по группе
исполнения
0,5×2К;

7.И
1



по группе
исполнения 4У
С
;

7.И
6



по группе
исполнения 6У
С
;

7.И
7



по группе
исполнения
0,2×5У
С
;

7.С
1



по группе
исполнения
10×1У
С
;

7.С
4



по группе
исполнения 1У
С
;

7.К
1



по группе
исполнения 5×1К;

7.К
4



по группе
исполнения
0,5×1К

Температурный
диапазон

-
60+100

-
60+125

-
60+125

-
60+125



39


3

РАЗРАБОТКА
СТРУКТУРНОЙ И ЭЛЕКТР
ИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УИ


Ниже на рис. 3.1 представлена с
труктурная схема
УИ
, по которой
впоследствии была
разработана электрическая принципиальная схема

ЭλС),
приведѐнная в λриложении А
. λоясним назначение каждого элемента схемы.


Рис.
3
.
1

Структурная

схема интерфейсного устройства


СММК предназначена

для реализации функций протокольной части
устройства интерфейса УИ МК.
Данный узел реализован в ЭλС на следующих
компонентах
:



Микросхемах

D1
,
D2
;



Резисторах

R
1
-
R
3
;



Конденсаторах

C
2
-
C
7.

40


Генератор предназначен для выработки сигналов синхронизации тактовой

частоты).

Данный узел реализован в ЭλС на следующих компонентах
:




Микросхеме

G
1
;



Конденсаторе

C
1
.

λриѐмопередатчики предназначены для приѐма формирования) сигналов,
поступающих из в) трансформаторов связи.

Данный узел реализован в ЭλС на
следующих компо
нентах
:




Микросхеме

D
3;



Конденсаторах

C
9,
C
10
.

Трансформаторы предназначены для электрофизического сопряжения УИ
с линией передачи информации.

Данный узел реализован в ЭλС на следующих
компонентах
:




Трансформаторах

Т1, Т2;



Резисторах

R
4,
R
6,
R
9,

R
11
.

Импульсный преобразователь напряжения предназначен для
формирования питающего напряжения 3,3 В из первичного напряжения
питания 5 В. Данный узел реализован в ЭλС на следующих компонентах
:






Микросхеме

D4
;



Резисторах
R
14,

R
15;



Дросселе
L1
;



Конденсаторах

C
11
-
C
17
.


41


4

РАЗРАБОТКА λРЕДЛОЖЕН
ИЙ λО ОРГАНИЗАЦИИ
ЦИКЛОГРАММЫ РАБОТЫ И
У

ИУ в составе аппаратуры радионавигации АРН) поддерживает следующие
режимы работы:

1.

Контроль;

2.

Ввод исходных данных;

3.

Оперативная работа;

4.

Загрузка

СλО.

Режимы работы «контроль»,
«ввод исходных данных»
,
«оперативная
работа»

являются функциональными, обеспечивающими целевое
использование ИУ, режим
«загрузка СλО»



технологическим,
обеспечивающим обновление СλО в ИУ.

λравила переключения режимов работы пока
заны на
Рис.
4.
1
.


Рис.
4.1



λравила переключения режимов работы ИУ


42


4.1
Режим «контроль»

ИУ переходит в режим работы «контроль» сразу после подачи на него
питания.

В режиме «контроль» ИУ автоматически блокирует приемник и
передатчик интерфейсного устройства, блокирует прием
метки времени
МВ
)

от АРН и выдачу МВ в АРН, выполняет начальные аппаратно
-
программные
установки, выполняет действия по самоконтролю, включающие
программный
контроль аппаратуры изделия и сохранность специального программного
обеспечения СλО), и готовит для чтения по МКИО сообщение с результатами
контроля. Длительность режима «контроль» не превышает 1

с.

λри успешном завершении режима ИУ автомати
чески переходит в режим
работы «ввод исходных данных». λри выработке отказа ИУ готовит для чтения
по МКИО сообщение с результатами контроля, выдерживает паузу в 5 с, после
чего повторяет все действия режима «контроль».


4.2
Режим «ввод исходных данных»

Режим «ввод исходных данных» предназначен только для ввода исходных
данных в ИУ по МКИО от АРН. В этом режиме ИУ не работает с сигналами
НКА ГНСС, не выдает МВ в АРН, но принимает МВ от АРН. К исходным
данным относятся:

дата и время с погрешностью не бол
ее 1 мкс) на момент ближайшего
предыдущего внешнего события МВ от АРН),

навигационные данные на момент начала основной работы ОР):
координаты, скорость и ориентация объекта,

код начальной фазы ВТ
-
сигнала НКА ГЛОНАСС КНФ),

альманахи НКА ГЛОНАСС и GP,

временное описание траектории, начиная с момента начала ОР,

конфигурация ИУ используемые ГНСС, системы координат и времени).

43


ИУ не располагает энергозащищенной памятью и часами реального
времени, поэтому при выключении питания все введенные или принятые

от
НКА) данные утрачиваются. Для удаления всех введенных и принятых от НКА
данных можно воспользоваться командой перезапуска СλО.

Запрос введенных данных не предусматривается. Успешный ввод данных
ИУ подтверждает выводом соответствующих признаков в слове

наличия
исходных данных в сообщении о состоянии ИУ.


4.3
Режим «оперативная работа»

Режим «оперативная работа» является основным режимом работы ИУ. В
режиме «оперативная работа» осуществляется решение следующих задач:



поиск и слежение за сигналами рабо
чего созвездия НКА ГНСС;



решение навигационно
-
временной задачи;



периодический выбор и смена рабочих созвездий;



прием от НКА неоперативной альманах) и оперативной
эфемеридной) информации;



мониторинг исправности аппаратуры и достоверности
навигационных оп
ределений.

ИУ переходит в режим работы «оперативная работа» из режима «ввод
исходных данных» по команде установки режима работы, поступающей в ИУ
по МКИО. В режиме «оперативная работа» ИУ принимает от АРН по МКИО
поток сообщений с оперативными данными о

движении объекта с темпом 1
сообщений в секунду).

Момент "1 Гц" ШВ ИУ, ближайший после установки режима «оперативная
работа», считается моментом начала оперативной работы момент "ОР"), к
этому моменту ИУ относит положение и скорость, введенные в режим
е

«ввод
исходных данных» при наличии меток времени от АРН момент "ОР" будет
совпадать с моментом "1 Гц" введенной ШВ.

44


В режиме «оперативная работа» ИУ выдает в АРН собственную МВ. До
первого навигационно
-
временного определения по ГНСС временное положен
ие
этой метки будет приблизительно соответствовать моментам "1 Гц" целой
секунды) введенной ШВ, по мере навигационно
-
временных определений


подстраиваться под ШВ, назначенную для вывода.

λри отсутствии введенного от АРН времени исходное положение МВ от
ИУ произвольное. В этом случае после получения первого решения МВ
подстраивается под назначенную выходную ШВ за один или два шага
подстройки, в каждом из которых изменяется длина секундного интервала,
формируемого МВ от ИУ не более чем на 11 мс в сторону
укорочения и не
более ,5 с в сторону увеличения).

В режиме «оперативная работа» ИУ начинает готовить для чтения по
МКИО сообщение с результатами навигационных определений, а при
установке опции "вывод в БРТС"


нескольких дополнительных
технологических
сообщений. От момента ОР и до первого определения в
сообщении с результатами выводятся значения координат, счислимые от
значений на момент ОР) по оперативным данным из потока сообщений о
движении объекта, после первого определения


полученные навигационн
ым
решением или счислением от последнего навигационного решения по
оперативным данным. Временная диаграмма формирования навигационного
решения в ИУ представлена на
Рис.
4
.
2

АРН сам определяет от каждой МВ
ИУ) моменты
времени внутри секундного интервала, когда можно считывать из
ИУ навигационного решения.


45



Рис.
4.2



Временная диаграмма формирования навигационного решения в
ИУ

λоток сообщений о движении объекта от АРН в ИУ не регламентируется
по времени; ИУ относит принятые данные к собственной ШВ на моменты их
приема минус среднее время транспортной задержки.

Для удобства при проведении испытаний или регламентных работ
предусм
отрена возможность возврата ИУ в режим «ввод исходных данных» по
команде от АРН). В этом случае ИУ сохраняет в качестве исходных последние
полученные значения координат и скорости.

4.4

Описание обмена по МКИО

Обмен информацией, способ передачи, кодирование и
нформации,
состав сообщений, форматы слов должны соответствовать требованиям
подразделов
4.2, 4.3, 4.4 ГОСТ Р 527
-
2003.

4.4.1
Описание командного слова

Командные слова должны удовлетворять следующим требованиям п.
4
.4.1 ГОСТ Р 527
-
2003:

поле "Ад
рес ОУ" разряды 4
-
8) содержат адрес ОУ
-
"_ _ _". Адрес "11111"
групповая команда) не используется;

46


разряд "λрием
-

передача" разряд 9): при логическом нуле
-

ОУ должно
выполнить прием данных, при единице
-

передачу данных;

в поле "λодадрес/Режим управле
ния" разряды 1
-
14): разряд 1
используется в качестве признака командного слова и в КС всегда содержит
логическую единицу, в ОС
-

логический нуль; разряды 11
-
14 содержат коды
подадресов буферов ОЗУ ИУ, выделенных для обмена с АРН по МКИО.

Код "11111" яв
ляется признаком режима управления, а командное слово с
данным признаком
-

командой управления;

λоле "Число СД/Код команды" разряды15
-
19) содержит число слов
данных. Численное значение двоичных кодов, обозначающих число слов
данных, должно соответствовать

десятичным эквивалентам, за исключением
кода "", который соответствует передаче 32
-
х слов данных.

λри получении от АРН признака режима управления ОУ ИУ должно
воспринимать команды:

00010
-

передать ОС;

10010
-

передать последнюю команду;

Разряд 2
-

разряд контроля четности, сумма разрядов 4
-
2 должна быть
нечетной.


4.4.2
Описание слов данных

Слова данных должны удовлетворять требованиям п. 4.4.3 ГОСТ Р 527
-
2003:

форматы чисел, передаваемых в поле данных разряды 4
-
19) приведены в
Табл.
4.
1



Табл.
4
.
4
.4
;

расшифровка 16
-
ти разрядного кода BIN16) или 32
-
х разрядного кода
BIN32), в которых

каждый разряд или группа разрядов) имеет свое смысловое
значение, приводится при описании сообщений;

отрицательные числа представляются в дополнительном коде;

47


разряд 2
-

разряд контроля четности, сумма разрядов 4
-
2 должна быть
нечетной.


Табл.
4.
1



16
-
ти разрядное двоичное число со знаком INT16)

№ разряда по

ГОСТ Р 527
-
2003

№ разряда

данных СВ

Значение разряда

4

15

Знаковый разряд

5

14

ЦСР


цена старшего разряда

6

13

ЦСР


2
-
1

. . .

. . .

. . .

19

0

ЦСР


2
-
14

 ЦМР


цена младшего
разряда


Табл.
4.
2



32
-
х разрядное двоичное число со знаком INT32)


№ разряда по

ГОСТ Р 527
-
2003

№ разряда

данных СВ

Значение разряда


1
-
ое
информационное
слово

4

15

Знаковый разряд

5

14

ЦСР

6

13

ЦСР


2
-
1

. . .

. . .

. . .

19

0

ЦСР


2
-
14



2
-
ое
информационное
слово

4

15

ЦСР


2
-
15


5

14

ЦСР


2
-
16


6

13

ЦСР


2
-
17


. . .

. . .

. . .

19

0

ЦСР


2
-
30

 ЦМР


Табл.
4.
3



16
-
ти разрядное двоичное число без знака UINT16)

№ разряда по

ГОСТ Р 527
-
2003

№ разряда

данных СВ

Значение разряда

4

15

ЦСР

5

14

ЦСР


2
-
1

6

13

ЦСР


2
-
2

. . .

. . .

. . .

19

0

ЦСР


2
-
15

 ЦМР

48



Табл.
4.
4



32
-
х разрядное двоичное число без знака UINT32)


№ разряда по ГОСТ Р
52070
-
2003

№ разряда

данных СВ

Значение разряда


1
-
ое
информационное
слово

4

15

ЦСР

5

14

ЦСР


2
-
1

6

13

ЦСР


2
-
2

. . .

. . .

. . .

19

0

ЦСР


2
-
15



2
-
ое
информационное
слово

4

15

ЦСР


2
-
16


5

14

ЦСР


2
-
17


6

13

ЦСР


2
-
18


. . .

. . .

. . .

19

0

ЦСР


2
-
31

 ЦМР


4.4.3
Описание ответного слова

Ответные слова должны соответствовать следующим требованиям п. 4.4.4
ГОСТ 26765.52

87:

поле "Адрес ОУ" разряды 4
-
8)

должно содержать код адреса ОУ;

поле признаков ОС разряды 9
-
19) должно содержать следующие
признаки, передаваемые логической единицей кроме 1 разряда):

признак "Ошибка в сообщении" разряд 9) вырабатывается, если не
выполняются требования п. 5.1.1, 5.1
.2, 5.3.3 и 5.3.5 ГОСТ Р 527
-
2003;

признак "λередача ОС" разряд 1) в ответном слове передается
логическим нулем;

признак "Абонент занят" разряд 16) вырабатывается в ОУ, если не
закончен обмен процессора с буфером данных контроллера мультиплексного
к
анала, при этом выдается ОС, но запрошенных данных ОУ не передает, а
принятых не использует;

признак "Неисправность ОУ" разряд 19) вырабатывается, если было
зафиксировано неправильное функционирование оконечного устройства.

4
9


Остальные команды и признаки не

используются в разрядах 11
-
15, 17, 18
-

логический нуль);

Разряд 2
-

разряд контроля четности. Сумма разрядов 4
-
2 должна быть
нечетной.


4.4.4
Используемые форматы сообщений

Используются сообщения следующих форматов:

формат 1


передача данных от конт
роллера канала АРН) оконечному
устройству ИУ);

формат 2


передача данных от оконечного устройства ИУ) контроллеру
канала АРН).

Слова данных, передаваемые в рамках одного сообщения МКИО,
образуют одно информационное сообщение.


4.4.5

Контроль передачи инфор
мации

Контроль передачи информации должен быть организован в соответствии
с разделом 5 ГОСТ Р 527
-
23 за исключением требования п. 5.3.3 ГОСТ Р
52070
-
2003:



передаваемые слова должны удовлетворять следующим критериям
достоверности:



начало слова


синхросигнал, соответствующий пп.4.4.1.1, 4.4.3.1, 4.4.4.1
ГОСТ Р 527
-
2003,



информационные разряды


сигналы, соответствующие п. 4.3.3 ГОСТ Р
52070
-
2003,



количество информационных разрядов 17 с 4 по 2), включая разряд
контроля по чѐтно
сти,



сумма информационных разрядов нечѐтна,

50




паузы в форматах сообщений между словами, между сообщениями,
перед передачей ответного слова) согласно п. 4.5.3 ГОСТ Р 527
-
2003,



непрерывность передачи слов согласно п.3.2 ГОСТ Р 527
-
2003;



устройства интер
фейса контролируют достоверность принимаемых
командных слов. Командные слова должны соответствовать
перечисленным выше критериям и содержать в поле "Адрес ОУ" код,
соответствующий номеру оконечного устройства. На недосто
верное
командное слово ответное сло
во не выдаѐтся;



проверка командных слов на допустимость не проводится. Ответные
слова выдаются на любое достоверное командное слово независимо от
содержания поля "λодадрес / Режим управления", поля "Число слов / Код
команды" и разряда "λриѐм


передача";



п
ри отсутствии от ИУ ответного слова или ином сбое в обмене данными
между АРН и ИУ) АРН продолжает инициировать обмен данными с
периодом 1c в течение 5c. λри отсутствии от ИУ ответного слова в
течение времени более 5c, АРН прекращает обмен с ИУ и формирует

признак "Отказ ИУ" для передачи в бортовую радиотелеметрическую
станцию
.


4.6
λеречень передаваемых по МКИО сообщений
.
Сообщения от АРН
к ИУ

λеречень и подадреса сообщений, передаваемых по МКИО от АРН к ИУ,
представлены в
Табл.
4.
5
.






51


Табл.
4.
5



λеречень и подадреса сообщений от АРН к ИУ

Номер
сообщени
я

λодадрес
№ буфера МКИО)

Назначение сообщения

Число слов

данных

Темп
ввода

01

00001

Управление
работой ИУ

7

1 Гц

02

00010

Ввод в ИУ исходных или текущих
данных об объекте

19

1 Гц )

03

00011

Ввод в ИУ исходных данных: даты
-
времени, КНФ, узловых точек
траектории

12

1 Гц

04

00100

Ввод в ИУ альманаха НКА
ГЛОНАСС

18

5 Гц

05

00101

Ввод в ИУ альманаха НКА
GPS

21

5 Гц

06

00110

Ввод в ИУ команд и данных режима
«загрузка СλО» )






*)


С частотой 1 Гц АРН вводит текущие данные в режиме «оперативная работа», в
режиме «ввод исходных данных» достаточен однократный ввод данных на
момент ОР

**)

Число слов данных в командах и темп ввода определены документом "λротокол
информационного обмена в режиме «загрузка СλО»" ТСЮИ.876
-
1 94 1. Во всех
сообщениях от АРН, кроме одного массива загружаемого кода СλО), число слов
данных не прев
ышает 3. Массив загружаемого кода передается по частям
последовательностью сообщений.

52


4.7

Ввод в ИУ данных об объекте

Общие положения:

Сообщение вводит в ИУ данные об объекте: координаты положения,
составляющие скорости и углы ориентации. Данные полагаются
инвариантными для систем координат λЗ
-
9.2 и WG
-
84.

ИУ относит данные к будущему) моменту "ОР", если они введены в
режиме «ввод ис
ходных данных», и к текущему моменту времени, если они
введены в режиме «оперативная работа».

Моментом начала оперативной работы момент "ОР") считается момент "1
Гц" ШВ ИУ, ближайший после установки режима «оперативная работа».

Содержание сообщения соотв
етствует описанию в
Табл.
6
.

Табл.
4.6



Формат сообщения с данными об объекте

Номер
слова

λараметр

Тип
данных

Размерност
ь

Диапазон

Цена
младшего
разряда

1

Контрольная сумма

BIN16

н/о

н/о

н/о


2

λризнаки готовности исходных
данных

BIN16

н/о

н/о

н/о

3,4

Координата
X

\

B

SINT
32

м
\

рад


(2
-
26

1)
\



/2

2
-
5

\



2
-
16

5,6

Координата
Y

\

L

SINT
32

м
\

рад


(2
-
26

1)
\




2
-
5

\



2
-
15

7,8

Координата
Z

\

H

SINT32


\

м


(2
-
26

1)
\


(2
-
26

1)

2
-
5
\

2
-
5


9,10

Составляющая скорости по
X

\

B

SINT
32

м/с


11200

2
-
17

10,11

Составляющая скорости по
Y

\

L

SINT
32

м/с


11200

2
-
17

12,13

Составляющая скорости по
Z

\

H

SINT
32

м/с


11200

2
-
17

14

Ускорение по
X

\

B

SINT
16

м/с
2



512





2
-
6

15

Ускорение по
Y

\

L

SINT
16

м/с
2



512





2
-
6

16

Ускорение по
Z

\

H

SINT
16

м/с
2



512





2
-
6

17

Курс

SINT
16

рад








2
-
15

18

Крен

SINT
16

рад



/2





2
-
15

19

Тангаж

SINT
16

рад



/2





2
-
15

53


4.8

Ввод в ИУ исходных данных: времени, КНФ, траектории
С

Сообщение вводит в ИУ исходные данные: дату и время, КНФ, узловые
точки траектории.

ИУ относит дату и время к моменту ближайшего предшествующего
импульса шкалы времени "1

Гц" от АРН, если они введены в режиме «ввод
исходных данных», и к текущему моменту времени, если они введены в режиме
«оперативная работа».

Содержание сообщения соответ
ствует описанию в
Табл.
4.7
.

Табл.
4.7



Формат сообщения с исходными данными

Номер
слова

λараметр

Тип
данных

Размерност
ь

Диапазон

Цена
младшего
разряда

1

Контрольная сумма

BIN16

н/о

н/о

н/о

2

Тип и готовность исходных
данных

BIN16

н/о

н/о

н/о

3,4

Календарная дата

BIN32

н/о

н/о

н/о

5,6

Время

BIN32

н/о

н/о

н/о

3,4

КНФ

BIN32

н/о

н/о

н/о

5

Время начала первого рывка

UIN
T
16

с

0


1000

0,25

6

Время окончания первого рывка

UIN
T
16

с

0


1000

0,25

7

Время начала второго рывка

UIN
T
16

с

0


1000

0,25

8

Время окончания второго рывка

UIN
T
16

с

0


1000

0,25

9

Время начала третьего рывка

UIN
T
16

с

0


1000

0,25

10

Время окончания третьего
рывка

UIN
T
16

с

0


1000

0,25

11

Время начала четвертого
рывка

UIN
T
16

с

0


1000

0,25

12

Время окончания четвертого
рывка

UIN
T
16

с

0


1000

0,25

54


5

ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК

НАДЁЖНОСТИ ИУ

5.1
Теоретические положения

Отказы элементов и устройств по своей сущности являются событиями
случайными, поэтому для их
количественного описания используются методы
теории вероятностей. Случайной величиной, описывающей отказы, является
время до отказа. В настоящее время в большинстве случаев пользуются
положением об экспоненциальном распределении времени до отказа элементов

[8
], при котором плотность распределения времени до отказа задается
выражением


(5.1)


где
λ



параметр распределения для рассматриваемого элемента, численно
равный его интенсивности отказов.

Вероятность безотказной работы
определяется следующим выражением:


(5.1)


В частном случае, когда

формула
5.
2) дает:


(5.2)


Для безотказной работы системы с последовательным соединением
элементов, нужно чтобы работал безотказно каждый из ее элементов, что
приводит к мультипликативному вкладу показателей безотказности
ее
элементов.


(5.3)





где
N



количес
тво элементов в устройстве;


-

интенсивность отказов
i
-
го элемента.

Таким образом
, совокупная интенсивность отказов изделия выражается
через суммарную интенсивность отказов всех его элементов.

55


5.2
Методика расчета

Структурная схема ИУ представлена на рис.
5.
1.


Рис.
5.
1



Структурная схема ИУ:
Входной соединитель

ВхС)
;

источник
питания Иλ)
;
Контроллер

К)
;
λриѐмопередатчик λλ

1, λλ 2
);
Трансформатор Тр

1, Тр 2
);
Выходной соединитель

ВС 1, ВС 2)
.


Значение эксплуатационной интенсивности отказов ЭРИ рассчитывается
по математической модели, имеющей вид

[9
]:


(5.4)





где

-

базовая интенсивность отказов типа группы) ЭРИ, рассчитанная
по результатам испытаний ЭРИ на безотказность, долговечность, ресурс;


-

коэффициенты, учитывающие изменения эксплуатационной
интенсивности отказов в зависимости от
различных факторов. Базовая
интенсивность и соответствующие коэффициенты содержатся в [
9
].

Суммарная интенсивность отказов аппаратуры
) рассчитывается по
формуле:


(5.5)





где

-

коэффициент качества производства аппаратуры;


-

интенсивность отказов
i
-
го типа изделий
j
-
ой группы;

56


n



количество изделий
j
-
ой группы;

m



количество групп изделий.

5.3
Р
езультаты

расчѐта

λеречень ЭРИ, входящих в ИУ, с разбивкой по функциональным узлам
структурной схемы, приведен λриложении Б. Там же указаны рассчитанные
эксплуатационные интенсивности отказов, а также найденные базовые
интенсивности и коэффициенты
К
i
. Результаты расчета для

каждого из узлов
структурной схемы сведены в таблицу.

λоправочный коэффициент снижения интенсивность отказов
коэффициент качества производства аппаратуры) для производства ракетно
-
космической техники «λоложение РК
-
11
-
КТ) Крк  ,2. Дополнительные
провер
ки и испытания РЭИ, также определяют использование поправочного
коэффициента снижения интенсивности отказов Кди  ,3. Таким образом,
эксплуатационная интенсивность отказов, полученная при расчете с помощью
АСРН
-
24 должна быть умножена на Крк Кди  ,6
.

Для выходного соединителя используется «холодное резервирование»,
т.е. резервный элемент до своего включения находится без нагрузки. В таком
случае интенсивность отказов определяется следующим выражением:


(5.6)



где



интенсивность отказов нерезервированной системы.

Тогда вероятность отказа резервированной системы будет равна:


(5.7)





Итоговая вероятность безотказной работы ИУ приѐмника бортовой
аппаратуры
КА
,
подробные результаты представлены в табл. 5.1
:



Ͳ

ͻͻͻͶͺͳ

Ͳ

ͻͺ͸͸͹͵

Ͳ

ͻͻͷͳ͸͹

Ͳ

ͻͻͻͷ͹ͳ



Ͳ

ͻͻͺͷ͹ͻ

Ͳ

ͻͻͻͻͻ–

Ͳ

ͻ͹ͻͷ͹ͷ

(5.8)





57


Табл. 5.1



Результаты расчѐта надѐжности


п.п
.

Состав элемента ИУ

Эксплуатационн
ая

интенсивность


отказов
элемента

l
эi1
6
*
КркКди
, 1/ч

n*
l
эi1
6
*
КркКди,
1/ч

Кол
-
во

Вероятность
безотказной работы
P

1

Входной соединитель, в
составе:









0,999481542

1,1

СНλ388
-
12Рλ21

0,00100

0,0074

0,0074

1

0,999481542

2

Источник питания, в
составе:









0,98667348

2,1

Микросхема 131λН1У

0,01667

0,001

0,001

1

0,999929922

2,2

Дроссель Д13
-


0,0022

0,01144

0,01144

1

0,999198606

2,3

Резистор
Р1
-
12
-
0.125
-
1_Ом
-
1%
-
М_АЛЫАР

0,071

0,042

0,042

1

0,997060967

2,4

Резистор Р1
-
12
-
0.062
-
121
кОм
-
1%
-
М_АЛЫАР

0,071

0,017

0,017

1

0,998809349

2,5

Конденсатор К53
-
56
-
1В
-
1мкФ
-
10%
-
В

0,07

0,028

0,056

2

0,996083211

2,6

Конденсатор
К1
-
6в
-
1В
-
1мкФ8%
-
20%
-
Н9

0,019

0,025

0,05

2

0,996502132

2,7


Конденсатор К1
-
5в
-
16В
-
.1мкФ_1%
-
Н2
-
1

0,019

0,006

0,006

1

0,999579608

2,8

Конденсатор К1
-
5в
-
16В
-
2.2мкФ8%
-
20%
-
Н9
-
8

0,019

0,007

0,007

1

0,99950956

2,9

Конденсатор
К1
-
17в
-
5В
-
Мλ
-
47пФ
-
5%
-
1
-
Н

0,029

0,001

0,001

1

0,999929922

3

Контроллер, в составе:









0,995167783

3,1

Микросхема 1879ВА1Т

0,002

0,00012

0,00012

1

0,99999159

3,2

Резистор Р1
-
12
-
,1ум
-
3,3_кОм
-
5%
-
М
-
А

0,071

0,017

0,051

3

0,996432299

3,3

Конденсатор К1
-
6в
-
1В
-
.1мкФ8%
-
20%
-
Н9

0,019

0,003

0,018

6

0,998739355

4

λриѐмопередатчик,
составе:









0,999571202

4,1

Микросхема 5559ИН73Т

0,002

0,00012

0,00012

1

0,999991591

4,2

Конденсатор К1
-
6в
-
1В
-
.1мкФ8%
-
20%
-
Н9

0,019

0,003

0,006

2

0,999579608

5

Трансформатор, в составе:









0,998579789

5,1

Трансформатор ТИЛ6В

0,019

0,00114

0,00228

2

0,999840233

5,2

Резистор Р1
-
12
-
1
-
56_Ом
-
5%
-
М
-
А

0,071

0,042

0,168

4

0,998739355

6

Выходной соединитель, в
составе:









0,999992642

6,1

РС4ТВ
-
Мале

0,000875

0,00005
3

0,000105

2

0,999992642


λолученное значение вероятности безотказной работы соответствует
требовани
ям современной бортовой РЭА КА и превышает заявленный уровень
,96, таким образом поставленную задачу

58


6

ТЕХНИКО
-
ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНО
ВАНИЕ

Разрабатываемое ИУ, является необходимым решением, позволяющим
осуществлять связь с бортовой аппаратурой КА. Чтобы определить, будет ли
данное изделие экономически выгодным, необходимо провести экономические
расчеты.

Разработку
изделия можно поручить

команде инженеров, или
использовать высококвалифицированных специалистов технического отдела
компании.

Целью данного раздела будет экономическое обоснование выгоды
разработки изделия, и использование для этого специалистов

компании
-

заказчика.

В рамках составления технико


экономического обоснования

разработки

ИУ,
необходимо выполнить следующие расчеты:



определение с
остава исполнителей, составление

план
а



графика
работ и оценка их трудоемкости;



оценка величины заработно
й платы и социальных отчислений
исполнителям разработки;



оценка затрат, связанных с приобретением необходимого сырья,
материалов, комплектующих, полуфабрикатов;



оценка затрат, связанных с оказанием услуг сторонними
организациями;



качественная оценка эконом
ической эффективности реализации
проекта.

Выполнение разработки предполагает участие двух исполнителей


инженера


проектировщика и ин
женера


монтажника см. табл.

6.1).





59


Табл.

6.1


Состав исполнителей



Исполнитель

Обязанности

Заработная плата,
руб.

в месяц

1

Инженер


проектировщик

λроработка ТЗ, проектирование ИУ

35 000

2

Инженер


конструктор

λроработка ТЗ, разработка конструкции ИУ

35 000


В табл. 6
.1 представлены два исполнителя, занимающихся разработкой
ИУ, их обязанности и их заработная
плата. Инженер


проектировщик


специалист, занимающийся проектированием цифровых устройств. Также
инженер


проектировщик занимается разработкой протоколов
информационно
-
логического взаимодействия ИУ с аппаратурой КА. Инженер


конструктор


специалист,

занимающийся разработкой конструкции ИУ с
учѐтом специфики требований, предъявляемой к бортовой аппаратуре КА.


6.1 Расчет затрат

Для расчета затрат на этапе проектирования необходимо определить
продолжительность каждой работы от составления ТЗ и до
оформления
документации включительно). λродолжительность работ определяется либо по
нормативам с использованием специальных справочников), либо по факту,
либо расчетным путем с помощью экспертных оценок по формуле:














,

(6.1)


где




-

ожидаемая длительность j
-
й работы;









-

наименьшая и
наибольшая по мнению эксперта длительность работы.

Для расчета ставки для обоих исполнителей, принимаем, что в месяце 21
рабочий день. Следо
вательно, дневная ставка для обоих исполнителей равна







ଷ ଴଴଴
ଶଵ

ͳ͸͸͸


˓˖У

Ф ː


(6.2)

60



λлан
-
гр
афик работ представлен в табл.

6.2.

Табл. 6.2



λлан
-
график работ



Этапы и содержание
выполняемых работ

Исполнитель

Длительность, ед.
t

t
min

t
max

t
0

1

Разработка и согласование
технического задания

Инженер


проектировщик

14

20

16,4

Инженер


конструктор

6

8

6,8

2

Уточнение технического
задания

Инженер


проектировщик

2

4

2,8

Инженер


конструктор

0,5

1

0,7

3

Сбор информации

Инженер


проектировщик

15

22

17,8

Инженер


конструктор

15

22

17,8

4

λроектирование

Инженер


проектировщик

22

30

25,2

Инженер


конструктор

25

35

29

5

Сопровождение
изготовления

Инженер


проектировщик

5

10

7

Инженер


конструктор

5

10

7

6

Отладка схемы

Инженер


проектировщик

22

30

25,2

Инженер


конструктор

15

20

17

7

λроведение испытаний

Инженер


проектировщик

22

30

25,2

Инженер


конструктор

22

30

25,2

8

Корректировка
документации по
результатам испытаний

Инженер


проектировщик

14

20

16,4

Инженер


конструктор

18

25

20,8

9

λостановка на
производство и авторский
надзор

Инженер


проектировщик

40

60

48

Инженер


конструктор

40

60

48




61


Итого
вые данные приведены в таблице 6
.3.

Табл.

6.3


Итоговые
данные

Исполнитель

t
min

t
max

t
0

Инженер


проектировщик

156

226

184

Инженер


монтажник

146,5

211

172,3

Всего

303

437

356


В таблице 6.2 описан план


график работ, включающий наименование
работ, длительность и исполнителя.

Таким образом, исходя из
данных представленных в таблице 6.3
ориентировочное время разработки 356 рабочих дня, что равно семнадцати
месяцам работы. Наиболее трудоемкими этапами разработки изделия оказались
проектирование, п
остановка на производство и авторский надзор
.


6.2 Расче
т заработной платы и отчислений на социальные нужды

Взяв за основу данные о трудоемкости выполняемых работ и ставки
обоих исполнителей, необходимо рассчитать расходы на заработную плату
исполнителей и отчислений на страховые взносы на обязательное социальн
ое,
пенсионное и медицинское страхование.

Расходы на основную заработную плату исполнителей определяются по
формуле


ˑ˔ː



˒











, (6.3)


где

ˑ˔ː



˒

-

расходы на основную заработную плату исполнителей
руб.);
k



количество исполнителей;
T
i

-

время, затраченное
i
-
м исполнителем
на проведение исследования дни или часы);
C
i

-

ставка
i
-
го исполнителя
руб./день или руб./час).

Определим расходы на осн
овную заработную плату


ˑ˔ː



˒

ͳ͹ͺ

ͳ͸͸͸

ͳ͹ͺ

ͳ͸͸͸

ͷͻ͵

Ͳ͸ͻ

руб)

62


Определим расходы на дополнительную заработную плату исполнителей
по формуле



Фˑ˒



˒


ˑ˔ː



˒


Фˑ˒
ଵ଴଴
, (6.4)


где

Фˑ˒



˒

-

расходы на дополнительную заработную плату
исполнителей руб.);

ˑ˔ː



˒

-

расходы на основную заработную плату
исполнителей руб.);

Фˑ˒

-

норматив дополнительной заработной платы
%).λри выполнении расчетов в ВКР норматив дополнительной
заработной
платы принимаем равным 14%.


Фˑ˒



˒

ͷͻ͵

Ͳ͸ͻ

Ͳ

ͳͶ

ͺ͵Ͳ–ͻ

руб)

Расходы на социальные нужды с основной и дополнительной заработной
платы исполнителей определим по формуле


˔ˑ



ˑ˔ː



˒


Фˑ˒



˒



˔ˑ
ଵ଴଴
, (6.5)


где


˔ˑ

-

отчисления на социальные нужды с заработной платы
руб.);

ˑ˔ː



˒

-

расходы на основную заработную плату исполнителей руб.);

ˑ˔ː



˒

-

расходы на основную заработную плату исполнителей руб.);

˔ˑ



норматив отчислений на социальные
нужды %), который в настоящее время
составляет 3% Из расчѐта: 22 %
-

отчисления на страховую часть пенсии,
2,9%
-

отчисления на социальное страхование, 5,1%
-

отчисления на
обязательное медицинское страхование).



˔ˑ



ͷͻ͵

Ͳ͸ͻ

ͺ͵Ͳ–ͻ


Ͳ

͵Ͳ

–Ͳ–ͺ͵ͺ

руб)

Д
ля создания ИУ, нужно было обратиться к услугам сторонних
организаций. Для изготовления печатной платы было обращение в фирму
ООО
"Лист Сλб"
, стоимость услуг по созданию и изготовлению составила 45 руб.


63


6.3 Затраты на сырье и материалы

Сведения об испо
льзуемых расходных материалах на этапе разработки
приведены в табл
.

6.4.

Табл
.

6.4



Расходные

материалы

на этапе разработки

Наименование

λроизводитель

Цена,
руб.

Кол


во

Стоимость,
руб.

Удельный
вес затрат,
%

λлита АМг6

ООО "Лист
Сλб"

783

3,5

2740,50

36,68

проволока ММ ,5

ООО "Лист
Сλб"

0,92

5,2

4,78

0,06

проволока ММ ,8

ООО "Лист
Сλб"

0,37

0,2

0,07

0,00

λруток ДКРНМ НД
М1

ООО "Лист
Сλб"

60,8

3,5

212,80

2,85

λруток ДКРНТ НД
ЛС59
-
1

ООО "Лист
Сλб"

7,38

0,025

0,18

0,00

λруток ДКРНТ НД
ЛС59
-
1

ООО
"Лист
Сλб"

44,25

0,15

6,64

0,09

Сталь 3ХГСА

ООО "ТК
"АВИЛОН"

3,9

0,1

0,39

0,01

Фольга ДλРНТ М1

ООО
"λетроснаб"
27г.

59,75

0,105

6,27

0,08

Фторопласт 4 марки
λН

ООО "Вλ
-
МИГ
Сервис"

8,91

0,015

0,13

0,00

λлата

ООО "Лист
Сλб"

4 500,00

1

4500

60,23

ИТОГО

7472

100,00


В табл.

6.4 представлены использованные материалы на стадии
разработки, а именно напечатан план работ, техническое задание, позднее
техническая документация и другие материалы, имеющие отношение к
изделию.



64


Удельный вес затрат был
рассчитан по формуле






ͳͲͲ

, (6.6)


где





стоимость каждого наименования, А


общая стоимость всех
материалов.

λри расчѐте затрат на расходные материалы учитывается норма
транспортно
-
за
готовительных расходов, равная 1% ОСТ 4.71.3
Нормативы трудоѐмкости). Тогда рас
считаем сумму затрат по формуле









Б



ͳ


˕



ଵ଴଴


͹Ͷ͹–

ͳ

ͳͲ

ͺ–ͳͻ





руб.) 6.7)


Далее, рассчитаем затраты на комплектующие изделия требуемые на
этап
е

создания и сведем их в табл.

6.5.

Табл. 6.5



Затраты на комплектующие изделия

Группа

Наименование

Цена,
руб.

Кол


во

Стоимость,
руб.

Удельный
вес затрат, %

Конденсатор

К1
-
6в
-
1В
-
.1уФ8%
-
20%
-
Н9

102

15

1530

4,41

Конденсатор

электролитический

К53
-
56
-
1В
-
1мкФ
-
10%
-
В

105

2

210

0,60

Микросхема

1879ВА1Т

15340

1

15340

44,18

Микросхема

5584ТЛ2АТ

1372

1

1372

3,95

Микросхема

5559ИН73Т

2 832

1

2832

8,16

Микросхема

131λН1У

2 065,00

1

2065

5,95

Генератор

ГК18
-
λ

1200

1

1200

3,46

Дроссель

Д13
-


650

1

650

1,87




65


λродолжение табл. 6.5

Резистор

Р1
-
12
-
,1ум
-
3,3_кОм
-
5%
-
М
-
А

110

15

1650

4,75

Трансформатор

ТИЛ6В

1 860

2

3720

10,71

Розетка

СНλ388
-
12Рλ21

2350

1

2350

6,77

Вилка

РС4ТВ
-
Мале

420

4

1680

4,84

Вилка

1
-
1634688
-
0

120

1

120

0,35

ИТОГО

34719

100









Б



ͳ


˕



ଵ଴଴


͵Ͷ͹ͳͻ

ͳ

ͳͲ

͵ͺͳͻͲ

ͻ





руб)


λоследним этапом рассчитаем величину накладных расходов, учитывая
что их норма составляет 35% от затрат оплат труда исполнителей согласно
ОСТ 4.71.3 Нормативы трудоѐмкости).


ː˓


ͷͻ͵Ͳͻ͸

ͺ
͵Ͳ–ͻ


Ͳ

͵ͷ

–͵͸͸ͶͶ

руб)


6.5
Себестоимость изготовления изделия

Для расчета совокупности затрат, связанных с разработкой изделия,
сведем все проведенные расчеты в одну таблицу см. табл
.

6.6).

Табл. 6.6



Затраты на разработку и создание изделия


п/п

Наименование статьи

Сумма, руб.

Удельный
вес, %

1

Основная заработная плата рабочих

593096

51,23

2

Дополнительная заработная плата рабочих

83029

7,17

3

Отчисления на социальные нужды рабочих

202838

17,52

4

Сырьѐ и материалы

7472

0,65

5

λокупные изделия, полуфабрикаты

34719

3,00

6

Накладные расходы

236644

20,44

ИТОГО

1157798

100


В табл
.

6.6 сведены в единую таблицу все рассчитанные затраты на
разработку и создание изделия. Наибольшие затраты пришлись на расходы
66


оплаты труда,
отчисления на социальные нужды и накладные расходы. Для
наглядности, смета затрат представлена на рис
.

6.1.


Рис
.

6.1


Соотношение расходов


6.7 Заключение по технико


экономическому обоснованию

В данном разделе были рассчитаны и приведены:



расходы на
оплату труда;



расходы на дополнительную заработную плату;



отчисления на социальные нужды;



расходы на расходные материалы на этапе разработки;



расходы на комплектующие изделия на этапе создания;



накладные расходы.

Из данных расчетов была получена себесто
имость разработки и
изготовления изделия, которая составила
1157
7
98

руб.

51%
7%
18%
1%
3%
20%
Себестоимость производства изделия
Основная заработная плата
рабочих
Дополнительная заработная
плата рабочих
Отчисления на социальные
нужды рабочих
Сырьё и материалы
Покупные изделия,
полуфабрикаты
Накладные расходы
67


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Целью данной работы

является

разработка

ИУ модуля навигационного
приѐмника космического применения.
В процессе выполнения работы были
изучены основные принципы работы навигационного приѐмника ГНСС.
λроведѐн анализ видов интерфейсов, используемых на борту КА. Изучена
существующая отечественная элементная база, отвечающая требованиям
предъявляемым к аппара
туре космического применения, проведѐн анализ
элементов для каждого узла, исходя из жестких требований, предъявляемых к
аппаратуре космического пространства, и выбраны элементы наиболее
удовлетворяющие этим требованиям. На основе полученных данных
разработ
аны схемы электрическая структурная и электрическая
принципиальная. Разработаны рабочие материалы для создания протокола
информационно
-
логического взаимодействия МНλ с АРН КА. Был произведѐн
расчѐт характеристик надѐжности ИУ, результаты которого показали
, что
данное устройство соответствует требованиям по надѐжности. λроведѐн расчѐт
себестоимости

при производстве ИУ.




68


СλИСОК ИСλОЛЬЗОВАННЫ
Х ИСТОЧНИКОВ

1.

Алексеева
В.Г. Методические указания по экономическому обоснованию
выпускных
квалификационных работ бакалавров: метод. указания. Сλб.: Изд
-
во СλбГЭТУ «ЛЭТИ», 213. 17 с.

2.

Барташевич А.А., Мельников А.Г. Основы художественного
конструирования: учеб. пособие. Мн.: Выш. школа, 1978. 216 с.

3.

Варламов Р.Г. Основы художественного конструи
рования радио и
электронной аппаратуры. М: Советское радио, 1967. 244 с.

4.

Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого
-
цифровых
электронных устройств. М.: Издательский дом «Додэка
-
XXI
», 25. 528
с.

5.

Сергеев С.В., λадерно λ.И., Назаренко λ.А. Введение
в проектирование
интеллектуальных интерфейсов: учеб. пособие. Сλб: Изд
-
во СλбГУ ИТМО,
211. 18 с.

6.

Хоровиц λ., Хилл У. Искусство схемотехники. М.: Мир, 1993. 413 с.

7.

Художественное проектирование / под ред. Б.В. Нешумова, Е.Д.
Щедрина. М.: λросвещение, 197
9. 175 с.

8.

Боровиков С.М. Расчет показателей надежности радиоэлектронных
средств.


Минск: БГУИР, 21.


68 с.

9.

Справочник. Надежность
электроизделий.


Москва: МО РФ, 24


641
с.




λРИЛОЖЕНИЕ

А

СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ
λРИНЦИλИАЛЬНАЯ



70





71




72


λРИЛОЖЕНИЕ

Б
.
λЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕКТРОИЗДЕ
ЛИЙ В СОСТАВЕ ИУ

Наименование ЭРИ

Кол
-
во, шт.

λ
б
*10
6
, 1/ч

λэ1
6
, 1/ч

n*
λэ1
6
, 1/ч

Коэффициенты моделей

Входной
соединитель






Кр

Кс

Кэ

Кпр



СНλ388
-
12Рλ21

1

0,001

0,0074

0,0074



1,68

3,42

0,32

4

1

Источник питания, в составе





















131λН1У

1

0,01667

0,001

0,001













Р1
-
12
-
0,125
-
,22 Ом
-
20%
-
М
-
"А"

1

0,071

0,042

0,042

0,7

1

0,7

1

4

0,3

Р1
-
12
-
,62 ум.
-
1 кОм
-
5%
-
М
-
"А"

1

0,071

0,017

0,017

0,41

0,7

0,7

1

4

0,3











К
t

К
э

К
пр







Д13
-
5 В

1

0,0022

0,01144

0,01144

1,3

4

1

















Кр

Кс

Кэ

Кпр





К53
-
56
-
1В
-
1мкФ±1%
-
В

2

0,07

0,028

0,056

0,33

1

4

0,3





К1
-
6в
-
1В
-
1мкФ8%
-
20%
-
Н9

2

0,019

0,025

0,05

0,15

2,1

4

1





К1
-
5в
-
16В
-
.1мкФ_1%
-
Н2
-
1

1

0,019

0,006

0,006

0,09

0,92

4

1





К1
-
5в
-
16В
-
2.2мкФ8%
-
20%
-
Н9
-
8

1

0,019

0,007

0,007

0,09

1,01

4

1





Конденсатор К1
-
17в
-
5В
-
Мλ
-
47пФ
-
5%
-
1
-
Н

1

0,029

0,001

0,001

0,07

0,63

4

0,3





Контроллер, в составе





















1879ВА1Т

1

0,002

0,00012

0,00012













Р1
-
12
-
,1ум
-
3,3_кОм
-
5%
-
М
-
А

3

0,071

0,017

0,051

0,41

0,7

0,7

1

4

0,3

73


Наименование ЭРИ

Кол
-
во, шт.

λ
б
*10
6
, 1/ч

λэ1
6
, 1/ч

n*
λэ1
6
, 1/ч

Коэффициенты моделей

К1
-
6в
-
1В
-
.1мкФ8%
-
20%
-
Н9

6

0,019

0,003

0,018

0,07

1,59

4

0,3





λриѐмопередатчик, составе





















5559ИН73Т

1

0,002

0,00012

0,00012













К1
-
6в
-
1В
-
.1мкФ8%
-
20%
-
Н9

2

0,019

0,003

0,006

0,07

1,59

4

0,3





Трансформатор, в составе





















ТИЛ6В

2

0,019

0,00114

0,00228













Р1
-
12
-
1
-
56_Ом
-
5%
-
М
-
А

4

0,071

0,042

0,168

0,7

1

0,7

1

4

0,3

Выходной соединитель





















РС4ТВ
-
Мале

2

0,000875

0,0000525

0,000105













74




Приложенные файлы

  • pdf 23972828
    Размер файла: 2 MB Загрузок: 4

Добавить комментарий