Модель функциональной отказоустойчивости процессов обеспечения потребителей навигационными сигналами в сложных условиях

Целью статьи является разработка модели, позволяющей получить количественную оценку функциональной отказоустойчивости процессов обеспечения потребителей навигационными сигналами в сложных условиях их приема с использованием навигационной аппаратуры потребителя (НАП). В материалах статьи представлено обоснование актуальности и важности оценки функциональной отказоустойчивости навигационной аппаратуры потребителя в тех случаях, когда на прием этих сигналов влияют промышленные помехи, псевдоспутники, переотражения от городской застройки и объектов рельефа местности. Под функциональной отказоустойчивостью процессов обеспечения потребителей навигационными сигналами (средств НАП) в сложных условиях понимается их свойство выполнять функции и сохранять предусмотренные значения параметров в условиях информационно-технических воздействий на заданном интервале времени. В качестве сложных условий процессов обеспечения потребителей навигационными данными (сигналами) рассматривается совокупность нежелательных событий и состояний приема и обработки навигационных данных с возможными искажениями. В статье разработан типовой паспорт уязвимостей навигационного сигнала (на примере искажения значений псевдодальности и псевдоскорости), который определяет исходные данные для анализа отказоустойчивости оборудования НАП. Модель основана на следующих подходах: параметрами навигационных сигналов являются псевдодальность и псевдоскорость, данные альманаха системы и эфемеридная информация; количественная оценка функциональной отказоустойчивости процессов обеспечения потребителей навигационными сигналами осуществляется вероятностью безотказной работы НАП в сложных условиях; функциональная отказоустойчивость указанных процессов обеспечивается комплексным использованием функциональной, аппаратной, программно-алгоритмической и временной избыточности; структура аппаратно-программных средств обеспечения отказоустойчивости НАП рассматривается в виде трехэлементной системы с нагруженным и ненагруженным резервом; допустимый уровень риска нарушения функциональной отказоустойчивости определяется по принципу ALARP. Показано, что обеспечение отказоустойчивости и помехозащищенности НАП основано на следующем: применении мультисистемных навигационных приемников; контроле целостности навигационных сигналов; пространственной и частотно-временной селекции сигналов; предкорреляционной обработке смеси сигналов и радиопомех; посткорреляционной обработке сигнала; обработке радиочастотных параметров и информационных параметров сигнала; криптографической аутентификации; комплексировании с внешними источниками навигационной информации и в едином приёмно-вычислительном комплексе нескольких методов противодействия радиопомехам и навигационным сигналам псевдоспутников. Предложенная модель определяет функциональную отказоустойчивость НАП в виде двух вариантов динамических моделей надежности, в которых показатели вероятности безотказной работы зависят от времени: система с нагруженным резервом из трех дополнительных модулей противодействия и система с ненагруженным резервом с переключателем на три дополнительных модуля противодействия. Разработанная модель позволяет наглядно представить процессы обеспечения потребителей навигационными сигналами в сложных условиях, количественно оценить вероятность безотказной работы для вариантов систем с нагруженным и ненагруженным резервом с тремя модулями противодействия информационно-техническим воздействиям, вероятность восстановления и коэффициент готовности НАП, а также допустимый риск нарушения функциональной отказоустойчивости НАП.

потребитель навигационных сигналов, навигационная аппаратура потребителя, сложные условия, функциональная отказоустойчивость, вероятность безотказной работы

1. Федеральная целевая программа «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на 2012 – 2020 годы», http://www.gost.ru.

2. Boeing и QinetiQ разработают военный БПЛА с высокой автономностью: беспилотный высотный летательный аппарат должен с полезной нагрузкой 500 кг (1 тыс. фунтов) находиться без посадки не менее пяти лет непрерывно, http://www.roscosmos.ru.

3. Яценков В.С. Основы спутниковой навигации. Системы GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС. – М: Горячая линия-Телеком, 2005. – 272 с: ил.

4. Шубинский И.Б. Надежные отказоустойчивые информационные системы. Методы синтеза/ И.Б. Шубинский. – Ульяновск: Областная типография «Печатный двор», 2016. – 544 с., ил. – («Журнал надежность»).

5. К. Капур, Л. Ламберсон. Надежность и проектирование систем. Под ред. И.А. Ушакова. Пер. с англ. – М.: «Мир», 1980. – 604 с., ил.

6. Бабич О. А. Обработка информации в навигационных комплексах. – М. Машиностроение, 1991. – 512 с.