组合导航系统可靠性分析与研究

论文摘要

组合导航系统具有导航精度高、可靠性好、小型化等特点,是现代导航系统的发展方向之一。在组合导航系统中,需要高可靠性的保障。如何保证系统能快速、准确、可靠、持久的运行,是需重点解决的关键问题之一,这就需要系统具备冗余和容错能力。本论文以某型舰船综合导航系统为研究对象,研究了组合导航系统的组成及需求,针对舰船综合导航系统的特点,提出了组合导航系统的可靠性设计方案及容错设计方法。采用故障树分析法对系统进行可靠性分析,分析结果可以作为容错设计的参考。本文提出了综合导航系统容错总体方案及其设计,以网络通信为主、串口通信为辅进行信息冗余设计,导航系统内采用1553B总线网络,系统之间采用以太网进行通信,以太网采用具有容错的双网双冗余结构。本文对系统中采用的双CAN冗余通信和双机备份技术进行了研究,进一步增强了系统的可靠性。为了提高组合导航系统的应用软件的可靠性,组合导航应用软件的设计采用了两种容错设计方法:N文本程序设计方法(NVP)和恢复块设计方法(RBS),通过功能冗余来达到软件容错能力。通过实例分析验证了采用软件冗余设计的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 可靠性
• 1.3 组合导航系统
• 1.4 论文主要研究内容
• 第2章 可靠性综述
• 2.1 可靠性基本概念
• 2.1.1 可靠性定义
• 2.1.2 可靠性的特征量
• 2.1.3 故障曲线
• 2.2 典型系统可靠性模型
• 2.2.1 串联系统可靠性模型
• 2.2.2 并联系统可靠性模型
• 2.2.3 表决系统可靠性模型
• 2.3 容错系统
• 2.3.1 硬件冗余
• 2.3.2 软件冗余
• 2.3.3 时间冗余
• 2.3.4 信息冗余
• 2.3.5 容错处理技术
• 2.4 本章小结
• 第3章 组合导航系统故障树分析
• 3.1 组合导航系统组成
• 3.1.1 外部导航设备
• 3.1.2 综导显控台软硬件配置
• 3.2 故障树分析法
• 3.2.1 故障树及基本图元
• 3.2.2 故障树的分析步骤
• 3.3 组合导航系统故障树分析
• 3.3.1 INS/GPS/DR组合原理
• 3.3.2 INS/GPS/DR组合导航系统故障树分析
• 3.3.3 组合导航系统推位任务软件故障树分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 系统软硬件冗余设计
• 4.1 系统容错设计的功能
• 4.2 计算机局域网的比较
• 4.2.1 以太网
• 4.2.2 异步传输模式
• 4.2.3 1553B数据总线
• 4.3 系统总体容错方案设计
• 4.4 冗余技术在组合导航系统中的应用
• 4.4.1 系统硬件容错方案设计
• 4.4.2 CAN总线冗余设计
• 4.4.3 以太网冗余设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 冗余组合导航系统软件可靠性分析
• 5.1 软件可靠性与硬件可靠性的区别
• 5.2 软件冗余设计方法
• 5.2.1 异常处理
• 5.2.2 N文本程序设计
• 5.2.3 恢复块设计方法
• 5.2.4 版本自检
• 5.3 软件容错设计系统的可靠性模型
• 5.3.1 N文本设计的可靠性
• 5.3.2 恢复块设计的可靠性
• 5.4 组合导航容错软件的可靠性分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢