火控技術中容錯技術運用

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根據可靠性原理和容錯技術,分析了容錯技術在火控系統中的應用,并用實際火控系統:飛機軍械檢測系統、平顯自檢系統,分別分析了故障檢測技術、屏蔽技術和動態冗余技術,最后對火控計算機實現容錯式硬件和容錯軟件進行了分析和研究。

1可靠性和容錯技術可靠性是火控系統的一項主要指標,因此,可靠性設計是火控系統設計的重要內容。在實時應用系統中,通常度量系統的可靠性用系統在時間區間[0,T]內連續正確運行的概率,即系統的可靠度。容錯技術是提高系統可靠性的重要途徑。

容錯技術的實質是通過資源的冗余配置使系統在內部發生故障時,仍然能夠正確執行預定任務,從而提高系統的可靠性。容錯技術通過冗余結構提供的信息來克服故障的影響,它不依賴工藝水平等因素而僅與系統的結構有關,只要提供足夠的冗余,就可以把系統的失效概率減少到任意希望的程度。

2容錯技術應用分析容錯技術對故障的處理方式,常采用故障檢測、故障屏蔽和動態冗余。

2.1故障檢測技術為了檢測故障,必須提供冗余的信息來指示故障是否發生。因此,系統的輸出向量應由兩部分組成,一部分是系統的功能輸出,另一部分是用于指示系統內部是否發生故障的檢測輸出。抽象地,把無故障情況下的一次功能輸出和檢測輸出所構成的向量稱為碼向量,所有碼向量組成的集合稱為碼。于是,對于一個系統的輸出碼,如果存在一個故障集,使得故障集中的任意故障發生將使系統的輸出向量不屬于該碼,則稱該碼是對故障集的一個檢錯碼。

故障檢測電路的設計實質上就是上述定義的直接應用。如果一個電路的無故障輸出空間構成一個檢錯碼,則稱該電路是自檢測電路。飛機航空軍械檢測系統、火控平顯系統都設置有自檢測系統。在正常工作狀態下,能不斷地反復進行測試,系統95%以上的故障、錯誤都能被檢測出來,并能查到每一個大的工作部件。TOW型電源的機內測試系統是一個典型的自檢系統。

該電源的功能是將24.5V直流電壓變換成三種隔離輸出的直流電壓:24V,+50V,-50V。該電源的機內測試系統的功能是連續監測電源有關參數,被測電源輸出電壓由J2送到自檢系統,控制器通過模擬數據采集板對電源輸出電壓連續取樣,測量比較,以判斷電源輸出電壓是否在標稱值之內。若超差則發生視覺顯示或合成音響告警。

2.2屏蔽技術屏蔽技術通過冗余資源來隔離或校正故障的影響,從而達到容錯的目的。屏蔽技術使系統結構固定不變,因此,屏蔽技術也稱靜態冗余技術。與故障檢測類似,有些屏蔽技術可以看成是糾錯碼的電路實現。但是,與檢測技術不同,屏蔽技術不要求一定要把冗余信息送到系統的輸出端,它可以在故障出現時立即把它屏蔽掉。例如,四重冗余二極管電路中,一旦有一個二極管發生開路或短路故障,立即被別的二極管上的信號屏蔽掉。

2.3動態冗余技術動態冗余的思想是,當故障發生時,通過系統內部的一次重組來切除或替換故障部件。如果系統具有屏蔽能力,重組可推遲到耗盡屏蔽冗余時再進行。重組實際上起著補充冗余、延長系統壽命的作用。

重組須由故障的檢測來激活,因此檢測是動態冗余的基礎。動態冗余中的檢測有三項使命:限制故障的影響,以免發生災難性后果;故障檢測;診斷發生故障的位置,使故障部件,也僅僅是故障部件被切除或替換。由此可見,在動態冗余技術中,檢測覆蓋率和診斷分辨率至關重要。它們決定了動態冗余的故障處理能力。

3火控計算機的容錯技術現代兵器裝備了以計算機為核心的火控系統,其自動化程度和射擊效率有了顯著提高。隨著計算機在火控系統的不斷發展,對計算機的依賴越來越強,火控計算機的可靠性變得越來越重要,容錯技術在火控計算機中的應用得到了發展。