АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ БОРТОВОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ И УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ИХ СИНТЕЗ С ПОМОЩЬЮ ВСТРОЕННЫХ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ПОЛЕЙ

© Л.В.Савкин
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2015 г.

Проблема бортового диагностирования информационно-измерительных и управляющих систем (ИИУС) космических аппара-тов (КА) приобретает в последнее время всё большее значение ввиду целого ряда факторов, включающих в себя как методологические трудности, связанные с выбором наиболее эффективных методов ор-ганизации контрольно-диагностического обеспечения ИИУС, так и технические, заключающиеся в выборе наиболее оптимальных спосо-бов аппаратно-программной реализации последних.

Непрерывный рост степени интеграции электронной компо-нентной базы (ЭКБ), входящей в состав ИИУС, наряду с жёсткими условиями эксплуатации КА требует сегодня использования концепту-ально новых подходов к проведению анализа и идентификации техни-ческого состояния ИИУС с заданной степенью (глубиной) локализа-ции неисправностей и отказов их аппаратных и программных состав-ляющих. Доминирующее большинство методов и средств бортового диагностирования ИИУС представляет собой специализированное программное обеспечение (ПО), которое, совместно с операционной системой и функциональным ПО, входит в состав программных средств бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) ИИУС. Данное обстоятельство накладывает существенное ограничение в реа-лизации таких методов диагностики ИИУС, как диагностика дискрет-ных элементов БЦВМ методами эквивалентного аппаратного дублирования и многих других, требующих наличия, пусть и простых с точки зрения функционального назначения, внешних аппаратных подсистем.

С одной стороны, данный факт является вполне очевидным ввиду строгих требований по габаритно-массовым характеристикам, предъявляемым к аппаратной составляющей ИИУС КА. С другой сто-роны, благодаря наличию в составе номенклатуры современной ЭКБ космического применения программируемых логических интеграль-ных схем (ПЛИС), стало возможным создание так называемых рекон-фигурируемых вычислительных систем, способных кардинальным образом менять свою конфигурацию на низком аппаратном уровне в пределах строго ограниченного набора аппаратных средств, представляющих собой единое реконфигурируемое вычислительное поле (РВП). Данное обстоятельство открывает новые возможности к реализации тех методов и средств бортового диагностирования ИИУС, которые не могут быть построены на базе программных систем контроля и диагностики (СКД) ИИУС.

Глубокая реконфигурация диагностических моделей во встро-енных РВП ИИУС позволяет не только эффективным образом адапти-ровать бортовые СКД к поиску неисправностей и отказов сложного типа: в процессе анализа и идентификации технического состояния ИИУС она также позволяет использовать широкое разнообразие кри-териев принятия решения о состоянии ИИУС, каждый из которых мо-жет быть реализован на базе одного и того же перестраиваемого фраг-мента РВП. Более того, уникальным преимуществом диагностического обеспечения ИИУС, построенного на базе РВП, перед программными СКД является возможность прямого синтеза как программных методов и средств бортового диагностирования ИИУС, так и аппаратных.

Единое графоаналитическое рассмотрение алгоритмов диагно-стики ИИУС КА делает возможным построение комбинированных алгоритмов, включающих в себя вероятностно-статистические и логи-ческие процедуры построения (аппаратной реализации) деревьев со-стояний ИИУС непосредственно в РВП. При этом функциональными вершинами графов деревьев выступают коммутируемые логические блоки РВП, управление направленными связями (дугами) между кото-рыми описывается низкоуровневыми языками описания аппаратуры (Hardware Description Language, HDL).

В настоящее время разработаны два варианта распределения ресурсов РВП для решения задач бортового диагностирования ИИУС КА. Первый вариант допускает совместное использование программ-ной СКД и СКД, реализованной на базе РВП. Второй вариант предпо-лагает реализацию всех алгоритмов диагностики ИИУС на базе единого РВП.