Моделі для оцінки ризику експлуатації системи радіоуправління безпілотним літальним апаратом

ЗМІСТ
ЗМІСТ ........................................................................................................................... 2
РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ МЕТОДІВ ТА МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ОЦІНКИ РИЗИКУ
ЕКСПЛУАТАЦІЇ ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ ............................................................. 19
1.1 Узагальнена структурна схема навігаційно-обчислювальної системи
безпілотного літального апарата ............................................................................. 21
1.2 Особливості навігаційно-обчислювальної системи безпілотним
літальним апаратом з точки зору оцінки ризику експуатації ............................... 24
1.3 Моделі систем управління безпілотним літальними апаратами................. 26
1.4 Загальна характеристика технологій моделювання для аналізу ризику
експлуатації технічних систем відповідального призначення ............................. 27
1.4.1 Аналіз оцінки безпечності методами логіко - імовірнісного моделювання
..................................................................................................................................... 29
1.4.2 Аналіз оцінки ризику за допомогою дерев відмов ....................................... 30
1.4.3 Аналіз оцінки ризику за допомогою дерев подій ......................................... 34
1.4.4 Аналіз оцінки ризику методом простору станів ........................................... 34
1.4.5 Порівняльний аналіз сучасних технологій побудови моделей для оцінки
ризику, придатних для застосування на етапі системотехнічного проектування
технічних систем відповідального призначення .................................................... 36
Висновки до розділу 1 .............................................................................................. 39
РОЗДІЛ 2. РОЗРОБКА МОДЕЛІ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ПІДСИСТЕМИ З
ВИКОРИСТАННЯМ МАЖОРИТАРНОЇ СТРУКТУРИ ...................................... 42
2.1 Узагальнена структура обчислювальної підсистеми .................................. 42
2.3 Удосконалення методу вибору непрацездатних станів з графу станів і
переходів для побудови моделей оцінки ризику ................................................... 45
2.3 Отримання мінімальних січень обчислювальної підсистеми безпілотного
літального апарата на основі графу станів та переходів ....................................... 48 3



2.3.1 Розробка бінарної структурно-автоматної моделі ........................................ 49
2.3.2 Отримання мінімальних січень обчислювальної підсистеми безпілотного
літального апарата ..................................................................................................... 51
2.4 Розробка бінарної структурно-автоматних моделі обчислюваної
підсистеми безпілотного літального апарата ..................................................... 52
2.4.1 Визначення базових подій для бінарних структурно-автоматних моделей
обчислюваної підсистеми безпілотного літального апарата ............................ 52
2.4.2 Допущення прийняті при розробці моделей обчислюваної підсистеми
безпілотного літального апарата ......................................................................... 54
2.4.3 Параметри обчислювальної пісистеми безпілотного літального апарата,
які відображені в моделі ....................................................................................... 54
2.4.4 Структура вектора обчислювальної підсистеми безпілотного літального
апарата .................................................................................................................... 55
2.5 Отримання ймовірностей виникнення мінімальних січень обчислювальної
підсистеми безпілотного літального апарата ......................................................... 58
2.6 Можливості розроблених моделей .................................................................... 61
2.7 Висновки .............................................................................................................. 63
РОЗДІЛ 3. РОЗРОБКА МОДЕЛІ НАВІГАЦІЙНОЇ ПІДСИСТЕМИ
БЕЗПІЛОТНОГО ЛІТАЛЬНОГО АПАРАТА ........................................................ 66
3.1 Розробка математичної моделі навігаційної підсистеми безпілотного
літального апарата ................................................................................................. 67
3.1.1 Перелік процедур, які визначають поведінку навігаційної підсистеми
після відмов її складових. ..................................................................................... 67
3.1.2 Розробка бінарної структурно-автоматної моделі навігаційної підсистеми
безпілотного літального апарата. ........................................................................ 68
3.1.3 Визначення базових подій для бінарної структурно-автоматної моделі
навігаційної підсистеми безпілотного літального апарата. .............................. 69
3.1.4 Допущення прийняті при розробці бінарної структурно-автоматної
моделі навігаційнрї підсистеми безпілотного літального апарата .................. 70
3.1.5 Параметри навігаційної підсистеми безпілотного літального апарата, які
відображені в моделі ............................................................................................. 71 4



3.1.6 Структура вектора стану навігаційної підсистеми безпілотного
літального апарата. ................................................................................................ 71
3.1.7 Знаходження мінімальних січень моделі навігаійної підсистеми
безпілотного літального апарата ............................................................................. 74
3.2 Побудова ймовірнісних значень мінімальних січень навігаійної підсистеми
безпілотного літального апарата ......................................................................... 75
3.3 Висновки до розділу 3 .................................................................................... 76
РОЗДІЛ 4. АВТОМАТИЗАЦІЯ ПРОЦЕДУР ОТРИМАННЯ ОЦІНКИ
РИЗИКУ ЕКПЛУАТАЦІЇ НАВІГАЦІЙНО-ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ
ПІДСИСТЕМИ БЕЗПІЛОТНИМ ЛІТАЛЬНИМ АПАРАТОМ ............................ 78
4.1 Алгоритм автоматизованого отримання мінімальних січень на основі
структурно-автоматної моделі ................................................................................. 78
4.1.1 Етап знаходження мінімальних січень .......................................................... 80
4.1.2. Знаходження ймовірнісних значень мінімальних січень системи. ............ 84
4.2 Алгоритм автоматизованої побудови моделі БпЛА у вигляді дерева відмов
на основі мінімальних січень ................................................................................... 86
4.2 .1 Алгоритм отримання логічної функції дерева відмов................................. 87
4.2.2 Алгоритм побудови графічного представлення дерева відмов ................... 89
4.3 Врахування особливостей навігаційно-обчислювальної підсистеми
безпілотним літальним апаратом в структурно-автоматної моделі ..................... 89
4.4 Методика визначення кількісних показників ризику обчислювальної та
навігаційної підсистем безпілотного літального апарата у вигляді мінімальних
січень .......................................................................................................................... 90
4. 5. Валідація підходу отримання мінімальних січень ......................................... 94
4.5 Висновки до розділу 4 ........................................................................................ 97
РОЗДІЛ 5. ОБГРУНТУВАННЯ ВИМОГ ДО НАДІЙНОСТІ СКЛАДОВИХ
НАВІГАЦІЙНО-ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ПІДСИСТЕМИ ДЛЯ ЗМЕНШЕННЯ
РИЗИКУ ЇЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ................................................................................. 100 5



5.1 Аналіз відмов та можливих наслідків складових навігаційно-
обчислювальної системи безпілотного літального апарата ................................ 101
5.2 Визначення рівня ризику експлуатації навігаційно-обчислювальної
підсистеми безпілотного літального апарата ....................................................... 105
5.3 Визначення значення пріоритету рівня ризику навігаційно-обчислювальної
системи безпілотного літального апарата. ........................................................... 108
5.4 Проведення повторної оцінки ризику експлуатації навігаційно-
обчислювальної системи безпілотного літального апарата для кількісного
підтвердження рекомендацій із зменшення рівня ризику .................................. 112
5.5 Оцінка ризику експлуатації навігаційно-обчислювальної системи після
застосування запропонованих рекомендацій. ...................................................... 115
5.6. Визначення значення пріоритету рівня ризику навігаційно-обчислювальної
системи безпілотного літального апарата ............................................................ 116
5.7. Візуалізація результатів аналізу ризику експлуатації навігаційно-
обчислювальної системи безпілотного літального апарата. ............................... 119
Висновки до розділу 5 ............................................................................................ 120
ВИСНОВКИ ............................................................................................................. 122
Список використаної літератури: .......................................................................... 125
ДОДАТКИ ................................................................................................................ 144
Додаток А Код програми алгоритму ..................................................................... 145
Додаток Б Талиці рангування факторів ризику ................................................... 155
Додаток В Акти про впровадження результатів дисертаційного дослідження 158