火控技术中容错技术运用

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根据可靠性原理和容错技术,分析了容错技术在火控系统中的应用,并用实际火控系统:飞机军械检测系统、平显自检系统,分别分析了故障检测技术、屏蔽技术和动态冗余技术,最后对火控计算机实现容错式硬件和容错软件进行了分析和研究。

1可靠性和容错技术可靠性是火控系统的一项主要指标,因此,可靠性设计是火控系统设计的重要内容。在实时应用系统中,通常度量系统的可靠性用系统在时间区间[0,T]内连续正确运行的概率,即系统的可靠度。容错技术是提高系统可靠性的重要途径。

容错技术的实质是通过资源的冗余配置使系统在内部发生故障时,仍然能够正确执行预定任务,从而提高系统的可靠性。容错技术通过冗余结构提供的信息来克服故障的影响,它不依赖工艺水平等因素而仅与系统的结构有关,只要提供足够的冗余,就可以把系统的失效概率减少到任意希望的程度。

2容错技术应用分析容错技术对故障的处理方式,常采用故障检测、故障屏蔽和动态冗余。

2.1故障检测技术为了检测故障,必须提供冗余的信息来指示故障是否发生。因此,系统的输出向量应由两部分组成,一部分是系统的功能输出,另一部分是用于指示系统内部是否发生故障的检测输出。抽象地,把无故障情况下的一次功能输出和检测输出所构成的向量称为码向量,所有码向量组成的集合称为码。于是,对于一个系统的输出码,如果存在一个故障集,使得故障集中的任意故障发生将使系统的输出向量不属于该码,则称该码是对故障集的一个检错码。

故障检测电路的设计实质上就是上述定义的直接应用。如果一个电路的无故障输出空间构成一个检错码,则称该电路是自检测电路。飞机航空军械检测系统、火控平显系统都设置有自检测系统。在正常工作状态下,能不断地反复进行测试,系统95%以上的故障、错误都能被检测出来,并能查到每一个大的工作部件。TOW型电源的机内测试系统是一个典型的自检系统。

该电源的功能是将24.5V直流电压变换成三种隔离输出的直流电压:24V,+50V,-50V。该电源的机内测试系统的功能是连续监测电源有关参数,被测电源输出电压由J2送到自检系统,控制器通过模拟数据采集板对电源输出电压连续取样,测量比较,以判断电源输出电压是否在标称值之内。若超差则发生视觉显示或合成音响告警。

2.2屏蔽技术屏蔽技术通过冗余资源来隔离或校正故障的影响,从而达到容错的目的。屏蔽技术使系统结构固定不变,因此,屏蔽技术也称静态冗余技术。与故障检测类似,有些屏蔽技术可以看成是纠错码的电路实现。但是,与检测技术不同,屏蔽技术不要求一定要把冗余信息送到系统的输出端,它可以在故障出现时立即把它屏蔽掉。例如,四重冗余二极管电路中,一旦有一个二极管发生开路或短路故障,立即被别的二极管上的信号屏蔽掉。

2.3动态冗余技术动态冗余的思想是,当故障发生时,通过系统内部的一次重组来切除或替换故障部件。如果系统具有屏蔽能力,重组可推迟到耗尽屏蔽冗余时再进行。重组实际上起着补充冗余、延长系统寿命的作用。

重组须由故障的检测来激活,因此检测是动态冗余的基础。动态冗余中的检测有三项使命:限制故障的影响,以免发生灾难性后果;故障检测;诊断发生故障的位置,使故障部件,也仅仅是故障部件被切除或替换。由此可见,在动态冗余技术中,检测覆盖率和诊断分辨率至关重要。它们决定了动态冗余的故障处理能力。

3火控计算机的容错技术现代兵器装备了以计算机为核心的火控系统,其自动化程度和射击效率有了显著提高。随着计算机在火控系统的不断发展,对计算机的依赖越来越强,火控计算机的可靠性变得越来越重要,容错技术在火控计算机中的应用得到了发展。