Подход к формированию модели системы хранения данных в перспективных космических аппаратах дистанционного зондирования Земли

Разработка подхода к формированию модели системы хранения данных, основанного на применении обобщенного показателя живучести. Оценка значения показателей живучести системы хранения данных в зависимости от состояния структуры системы и воздействия на нее.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 30.04.2018
Размер файла 264,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского.

ПОДХОД К ФОРМИРОВАНИЮ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ В ПЕРСПЕКТИВНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТАХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ

Максимов В.А., Дудкин А.С.

Аннотация

хранение данные живучесть система

Предложен подход к формированию модели системы хранения данных, основанный на использовании обобщенного показателя живучести. Обобщенный показатель живучести позволяет производить комплексное оценивание функционирования системы хранения данных, учитывать, как аппаратные характеристики системы (надежность, энергопотребление, время доступа), так и вероятность выполнения целевой задачи. Представлена модель хранения специальной информации в космических аппаратах дистанционного зондирования земли, состоящая из модели системы хранения данных и модели процесса хранения информации. Данная модель позволяет оценивать значения показателей живучести системы хранения данных в зависимости от состояния структуры системы и управляющих воздействий на систему.

Ключевые слова: космический аппарат дистанционного зондирования земли, система хранения данных, живучесть, устойчивость.

Abstract

THE APPROACH TO EARTH REMOTE SENSING SPACECRAFTS STORAGE SYSTEM MODEL CREATION

Purposed the approach to storage system model creation, based on usage of generalized index of survivability. Generalized index of survivability allows to make complex evaluation of storage system function with reckon both hardware system properties (reliability, energy consumption, access time) and probability of achieving target. Presented earth remote sensing spacecraft storage process model, consisting of data storage model and information storage process model. This model allows to evaluate the survivability index in depending from system structure and managing influence.

Keywords: earth remote sensing spacecraft, onboard storage system, survivability, sustainability.

Основная часть

Конструкция отечественных космических аппаратов (КА) дистанционного зондирования земли (ДЗЗ) в плане компоновки основных систем является достаточно хорошо отработанной и устоявшейся, также хорошо отработаны вопросы обеспечения живучести основных систем (системы ориентации, системы управления движения и т.п.). Однако в последние годы наблюдается низкая надежность отдельных узлов космических аппаратов, основанных на цифровых интегральных схемах, что приводит как к отдельным сбоям в работе систем КА, так и к нарушениям функционирования КА в целом. Все это существенно снижает качество эксплуатации космических аппаратов и сокращает срок их активного существования.

Для КА ДЗЗ одной из ключевых систем, обеспечивающих выполнение задачи по предназначению, является система хранения данных (СХД).

Предлагаемый подход к построению модели процесса хранения специальной информации позволяет оценивать живучесть системы хранения данных (путем расчета основных параметров функционирования СХД), а также определять управляющие воздействия на СХД с целью оптимизации качества ее функционирования в условиях воздействия факторов космического пространства.

Показатель живучести СХД КА ДЗЗ

Живучесть определяется как свойство системы сохранять и восстанавливать способность к выполнению основных функций в заданном объеме и в течение заданной наработки при изменении структуры системы и (или) алгоритмов и условий ее функционирования вследствие непредусмотренных регламентом нормальной работы неблагоприятных воздействий [1]. Так как СХД КА ДЗЗ является сложной технической системой, ее живучесть невозможно оценивать только с точки зрения эксплуатационных показателей и технического состояния системы. Необходимо также учитывать и целевую функцию СХД - сохранение в неизменном состоянии и выдача в канал «борт-земля» результатов ДЗЗ. Таким образом ключевыми целевыми функциями являются процессы чтения и записи результатов ДЗЗ в СХД.

Для оценивания живучести СХД, целесообразно использовать обобщённый показатель живучести СХД:

(1)

где РБР - вероятность безотказной работы СХД ДЗЗ;

КТ - нормированный показатель времени доступа к ячейкам памяти СХД;

КЕ - нормированный показатель потребляемой мощности СХД;

Рчт - вероятность успешного проведения чтения результатов ДЗЗ, хранящихся в СХД.

Рзап - вероятность успешной записи результатов ДЗЗ в СХД.

Элементами являются показатели , которые характеризуют технические характеристики СХД (вероятность безотказной работы СХД, время доступа к СХД, потребляемую мощность СХД), а также целевые показатели - вероятность успешного проведения операций записи и чтения. Под успешным проведением операций понимается процесс в результате которого в канал «борт-земля» передается та же информация, что и поступила в СХД от целевой аппаратуры.

Для свертки всех значений вектора ? в обобщённый показатель [2] нормируем показатели КТЕ в пределах [0;1].

Нормированный показатель времени доступа к информации в СХД КТ:

(2)

где время доступа к СХД в условиях текущей структуры S';

-минимальное время доступа к СХД (в начале функционирования с структурой S0);

Ttr - максимально допустимое время доступа к СХД.

Нормированный показатель потребляемой мощности СХД КЕ:

(3)

где - энергопотребление в условиях текущей структуры S';

- мощность, потребляемая в СХД в начале функционирования;

Etr - максимально допустимое энергопотребление СХД.

Предлагаемый показатель живучести позволяет оценивать функционирование СХД КА ДЗЗ не только с точки зрения технических параметров СХД, но и с точки зрения выполнения ею своего целевого предназначения.

Модель функционирования системы хранения данных КА ДЗЗ в условиях влияния неблагоприятных факторов космического пространства

В общем случае процесс хранения информации в СХД можно описать следующим образом [3] (рис.1):

Рис. 1 Общая схема модели хранения специальной информации в СХД КА ДЗЗ

Таким образом, предлагаемая модель структурно представляет собой совокупность двух моделей: модели СХД (позволяет оценивать надежность и технические параметры системы) и модели процесса хранения специальной информации (СИ) (позволяет оценивать вероятность выполнения целевых функций системы) в зависимости от времени активного существования КА и воздействий на систему.

Процесс хранения информации в СХД КА ДЗЗ может быть описан следующим образом (рис.2).

В результате работы специальной аппаратуры (СА) генерируется информация I0(р), имеющая приоритет р. Приоритет характеризует собой важность информации для наземного комплекса управления (НАКУ) и задается в ходе выдачи команды на проведение сеанса ДЗЗ.

СИ I0(р) подвергается преобразованию (блоковое помехоустойчивое кодирование) м1(р) с параметрами в результате чего вводится информационная избыточность , позволяющая восстанавливать исходную информацию в случае утери одного или нескольких блоков информации.

Рис. 2 Процесс хранения информации в СХД КА ДЗЗ

СИ подвергается преобразованию (линейное помехоустойчивое кодирование) м2(р) с параметрами в результате чего вводится избыточность , позволяющая исправлять ошибки, вызванные ошибками в каналах связи и одиночными сбоями в ячейках памяти (ЯП). При этом параметры кодирования м1(р), м2(р) выбираются исходя из приоритета поступающей информации и текущего состояния СХД S' (в частности доступного объема свободной памяти и параметров надежности элементов).

СИ подвергается распределению по структуре S' (n блоков по i модулям j-го типа) в соответствии с правилом .

Далее n блоков, поступивших на модуль накопителя (МН) mij подвергается распределению по страницам МН Pijk МН mij в соответствии с правилом . Параметры распределения СИ по МН и ЯП выбираются исходя из приоритета поступающей информации и текущего состояния СХД S' (в частности доступного объема свободной памяти и параметров надежности элементов).

При проведении сеанса связи с наземным комплексом управления (НАКУ) СИ выдается в канал «борт-земля». При этом, на выходе СХД существует возможность искажения битов целевой информации, вызванная неустранимыми искажениями исходной информации при хранении в СХД. Оценка возможности искажения битов происходит при расчете вероятности успешного чтения СИ Рчт. Очевидно, что Рчт прямо пропорциональна избыточности , вносимой помехоустойчивым кодированием и зависит от распределения , СИ по структурным элементам СХД.

Таким образом, предложенный подход позволяет провести дальнейшую детальную проработку моделей СХД и модели процесса хранения данных в СХД. Представленный показатель живучести учитывает, как технические параметры СХД (энергопотребление, время доступа, надежность системы), так и целевые показатели функционирования системы (вероятность успешного проведения процессов записи и чтения специальной информации).

Литература

1. Черкесов Г.Н. Методы и модели оценки живучести сложных систем. М.: Знание, 1987 г.

2. Кирилин А.Н. Методы обеспечения живучести низкоорбитальных автоматических КА зондирования Земли / А.Н. Кирилин, Р.Н. Ахметов, А.В. Сологуб, В.П. Макаров. М.: Машиностроение, 2010. 66 с.

3. И.В. Захаров, Г.В. Кремез, В.А. Максимов / Построение распределенных запоминающих устройств бортовых вычислительных систем космических аппаратов дистанционного зондирования земли // Труды военно-космической академии имени А.Ф. Можайского. СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2016. Вып. 652. С. 160-166.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Определение базы данных и банков данных. Компоненты банка данных. Основные требования к технологии интегрированного хранения и обработки данных. Система управления и модели организации доступа к базам данных. Разработка приложений и администрирование.

    презентация [17,1 K], добавлен 19.08.2013

  • Разработка информационной системы для хранения информации о результатах экзаменов студентов. Описание сервисов, разработка логической и физической модели системы. Выбор системы хранения данных. Схема работы сервиса, принципы безопасности доступа.

    курсовая работа [560,6 K], добавлен 09.09.2012

  • Разработка информационно-аналитической системы агентства недвижимости. Обоснование выбора архитектуры базы данных и СУБД. Моделирование потоков данных (DFD диаграмм). Проектирование инфологической модели данных с использованием модели "сущность-связь".

    дипломная работа [5,4 M], добавлен 06.06.2013

  • Разработка информационной системы для хранения данных для предметной области "Самолеты аэропорта". Формат хранения исходных данных, их загрузка в табличный процессор. Тестирование программного комплекса. Возможности пакета MS Excel по обработке данных.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 23.04.2014

  • Даталогическая и инфологическая модели системы управления базой данных футбольного клуба. Обоснование выбора даталогической модели данных. Разработка структуры и системы управления базой данных. Выбор системы программирования, создание форм ввода.

    курсовая работа [406,0 K], добавлен 24.12.2014

  • Выполнение операций, хранения, редактирования, систематизации данных. Рассмотрение подсистем разрабатываемой системы управления базами данных продуктового магазина. Разработка алгоритма функционирования системы и приложения для работы с базой данных.

    курсовая работа [399,1 K], добавлен 26.08.2019

  • Модели данных как формальный аппарат для описания информационных потребностей пользователей. Структура информационной базы. Типы взаимосвязей. Разработка логической структуры базы для хранения данных о пяти поставщиках. Детализация реляционной модели.

    презентация [28,9 K], добавлен 07.12.2013

  • Понятие медицинской информационной системы, принципы и подходы ее формированию и организации. Структура хранения данных, их ввод и предоставление. Программные способы формализации и проверки. Реализация и концептуальная модель базы данных, ее интерфейс.

    дипломная работа [1,0 M], добавлен 19.06.2015

  • Цели универсальной системы хранения данных о производственном изделии. Описание предметной области программы и технические требования к ней. Стадии и этапы разработки, методика испытаний. Работа с главным меню и справочниками, руководство оператора.

    дипломная работа [4,6 M], добавлен 27.08.2012

  • Проведение системного анализа предметной области и разработка проекта по созданию базы данных для хранения информации о перевозках пассажиров и грузов. Обоснование выбора системы управления базой данных и разработка прикладного программного обеспечения.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 18.07.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.