Підвищення ефективності аналізу структур та алгоритмів функціональної і надійнісної поведінки радіоелектронних комплексів

53. Мандзий Б.А., Волочий Б.Ю., Малиновский А.В., Улыбин Д.А. Программное средство интерактивного надежностного проектирования отказоустойчивой системы с комбинированным резервированием замещением // Надежность и качество. Труды международного симпозиума / Под ред. Н.К. Юркова. Россия, Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2005. С. 252 255.

54. Mandziy B., Volochiy B., Kolodiy A., Matichyn O. Program model of the procedure of adaptive service of informational torrents in the commutating knots of telecommunication networks // Prace IV sympozyum modelowanie i symulacja komputerowa w technice. Poland, Lodz, 2005. S. 151 156.

55. Volochiy B. Modeling Technology of Functional and Reliable Behavior Algorithms in Electronic Complexes // Матеріали VII Міжнародної науково-технічної конференції TCSET 2006 „Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій та комп'ютерної інженерії”, Львів. Вид-во Нац. ун-ту „Львівська політехніка”, 2006. С. 27.

Анотація

Волочій Б.Ю. Підвищення ефективності аналізу структур та алгоритмів функціональної і надійнісної поведінки радіоелектронних комплексів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.12.17 - радіотехнічні та телевізійні системи. - Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2008.

В дисертаційній роботі здійснено подальший розвиток методології аналітичного моделювання поведінки локальних радіоелектронних комплексів (РЕК) у вигляді дискретно-неперервних стохастичних систем (ДНСС) та методів розробки надійнісних моделей сіткових і ієрархічних структур інформаційних мереж регіональних РЕК для ефективного розв'язання задач аналізу, евристичного синтезу та оптимізації структур і алгоритмів функціональної та надійнісної поведінки на етапі системотехнічного проектування.

Серйозним обмеженням при використанні теорії марковських процесів для створення моделей структури та поведінки таких складних об'єктів проектування, як РЕК, залишається проблема розробки моделі у вигляді графа станів і переходів. Використання логіко-імовірнісних методів для надійнісного аналізу сіткових та ієрархічних структур інформаційних мереж РЕК обмежує проблема формування функції працездатності. Вказані проблеми суттєво знижують можливості ефективного використання цих методів аналізу, а відтак евристичного синтезу та оптимізації, при розв'язанні задач системотехнічного проектування РЕК. Для вирішення першої проблеми запропоновано: формалізовані методи побудови моделей структури і поведінки об'єктів проектування у вигляді графа станів і переходів на основі базових подій або на основі блок-схеми алгоритму поведінки для їх аналізу як ДНСС марковського типу; метод трансформації моделі об'єкту проектування у вигляді графа станів і переходів для його аналізу як ДНСС немарковського типу; формалізований метод представлення структури і поведінки об'єкту проектування у вигляді логіко-імовірнісної моделі. Вирішення другої проблеми забезпечено розвитком методів аналізу структурної живучості інформаційних мереж регіональних РЕК з сітковою структурою та з несиметричною ієрархічною структурою складного підпорядкування і на їх основі створено методи надійнісного синтезу та надійнісної оптимізації структур.

Ключові слова: радіоелектронний комплекс, функціональна поведінка, надійнісна поведінка, аналітичне моделювання дискретно-неперервних стохастичних систем, інформаційні мережі, сіткові структури інформаційних мереж, ієрархічні структури інформаційних мереж.

Аннотация

Волочий Б.Ю. Повышение эффективности анализа структур и алгоритмов функционального и надежностного поведения радиоэлектронных комплексов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.12.17 - радиотехнические и телевизионные системы. - Национальный университет “Львовская политехника”, Львов, 2008.

В диссертационной работе осуществлено дальнейшее развитие методологии аналитического моделирования поведения локальных радиоэлектронных комплексов (РЭК) в виде дискретно-непрерывных стохастических систем (ДНСС), а также методов разработки надежностных моделей сетевых и иерархических структур информационных сетей региональных РЭК для эффективного решения задач анализа, эвристического синтеза и оптимизации структур и алгоритмов функционального и надежностного поведения на этапе системотехнического проектирования.

Серьезным ограничением при использовании теории марковских процессов для создания моделей структуры и поведения таких сложных объектов проектирования, как РЭК, остается проблема разработки модели в виде графа состояний и переходов. Использование логико-вероятностных методов для надежностного анализа сетевых и иерархических структур информационных сетей РЭК ограничивает проблема формирования функции работоспособности. Указанные проблемы существенно снижают возможности эффективного использования этих методов анализа, а затем эвристического синтеза и оптимизации, при решении задач системотехнического проектирования РЭК.

Для решения первой проблемы осуществлено развитие методологии аналитического моделирования ДНСС, которое реализуют:

а) предложенные формализованные представления структуры и поведения объекта проектирования в виде структурно-автоматных моделей и методы их разработки на основе: базовых событий и соответствующего описания условий и обстоятельств или блок-схемы алгоритма поведения;

б) предложенный формализованный метод формирования моделей в виде графа состояний и переходов на основе структурно-автоматных моделей объекта проектирования.

В отличие от известной методологии аналитического моделирования ДНСС, усовершенствованная методология обеспечивает:

- возможность контролировать полноту (адекватность) модели в виде графа состояний и переходов на основе анализа структурно-автоматных моделей;

- безошибочное построение функциональной, надежностной или комплексной модели поведения объекта проектирования в виде графа состояний и переходов; возможность объединения функционального и надежностного поведения использованной отказоустойчивой конфигурации в одной комплексной модели объекта исследования снимает проблему учета влияния ненадежности аппаратных средств на его функциональные показатели;

- существенное уменьшение затрат времени на решение задач эвристического синтеза в сравнении с известной методологией аналитического моделирования ДНСС.

С использованием усовершенствованной методологии аналитического моделирования ДНСС для решения задач эвристического синтеза созданы:

а) надежностные модели отказоустойчивых конфигураций с комбинированным структурным резервированием для подсистем ретрансляторов радиорелейных линий связи, в которых вместе с аппаратной избыточностью учтены особенности их надежностного поведения, обусловленного использованием средств контроля, диагностики и переключения, а также стратегий восстановления (технического обслуживания и ремонта);

б) модель адаптивной процедуры выбора пакетов на обслуживание из совокупности буферных запоминающих устройств в бортовых телеметрических комплексах с иерархической структурой и модель цифровой системы коммутации ЕС-11 информационной сети при использовании протокола LAPD.

Для объектов проектирования, математическое представление которых соответствует ДНСС немарковского типа, предложен новый метод трансформации модели в виде графа состояний и переходов (метод эквивалентной интенсивности потока), в основу которого положена аппроксимация немарковского процесса неоднородным марковским процессом.

Предложен новый метод разработки логико-вероятностных моделей прицельных РЭК, представленных блок-схемой алгоритма поиска и обнаружения целей, на основе нового формализованного представления структуры и алгоритма поведения объекта проектирования в виде структурно-автоматной модели. Уровень формализации метода позволяет автоматизировать процесс разработки логико-вероятностных моделей и ее анализа.

Решение второй проблемы обеспечено развитием методов анализа структурной живучести информационных сетей региональных РЭК с сетевой структурой, а именно:

а) предложен метод формализованного построения логико-вероятностных моделей сетевых структур на основе логико-вероятностного траекторного моделирования; предложенный метод, в отличие от существующих, позволяет получать формулы для определения вероятности парной связности, в которых не отображаются члены, которые подлежат сокращению; благодаря высокому уровню формализации, метод позволяет автоматизировать процесс разработки логико-вероятностных моделей сетевых структур и дает выигрыш в скорости вычислений по сравнению с корреляционным методом и методом разложения структуры относительно ключевого элемента с маскировкой состояний более чем в 10 раз;

б) усовершенствован метод разложения структуры относительно ключевого элемента, в котором предложена процедура маскировки состояний;

в) предложен метод преобразования фрагмента структуры типа “многолучевая звезда” в “многоугольник”.

Для информационных сетей региональных РЭК с несимметричной иерархической структурой со сложным подчинением предложен метод структурного анализа на основе логико-вероятностного траекторного моделирования, который позволил автоматизировать процес анализа.

Получил дальнейшее развитие метод надежностной оптимизации состава структуры бортового телеметрического комплекса.

Ключевые слова: радиоэлектронный комплекс, функциональное поведение, надежностное поведение, аналитическое моделирование дискретно-непрерывных стохастических систем, информационные сети, сетевые структуры информационных сетей, иерархические структуры информационных сетей.

Summary

Bohdan Y. Volochiy. Enhancement of efficiency of the analysis of structures and algorithms of functional and reliable behaviour of radio-electronic complexes. Manuscript.