автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Обеспечение межсистемной электромагнитной совместимости мобильных комплексов оперативной обработки и передачи информации с использованием системы менеджмента качества

На правах рукописи

Сергеева Мария Викторовна

ОБЕСПЕЧЕНИЕ МЕЖСИСТЕМНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ МОБИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ОПЕРАТИВНОЙ ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИСТЕМЫ МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА

05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: д.т.н. А.В. Царегородцев

Москва-2009

003481297

Работа выполнена на предприятии ФГУП «Московский ордена Трудового Красного Знамени научно - исследовательский радиотехнический институт»

Научный руководитель - доктор технических наук

Царегородцев Анатолий Валерьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Фоминич Эдуард Николаевич

доктор технических наук, профессор Солодихин Герман Михайлович

Ведущая организация: ОАО «Научно - исследовательский центр

электронной вычислительной техники»

Защита состоится " 19 " ноября 2009 г в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.133.06 Московского государственного института электроники и математики (технический университет) по адресу: 109028, Москва, Большой Трехсвятительский пер., д. 3/12, зал Ученого Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного института электроники и математики (технического университета)

Автореферат разослан "16 " октября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к. т. я., профессор

Н. Н. Грачев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Современное развитие средств телекоммуникаций (ТКС) характеризуется постоянно повышающимся быстродействием, миниатюризацией, возрастающей сложностью, интеграцией в единые комплексы связи, что физически сближает источники и рецепторы помех. Это приводит к ужесточению требований по обеспечению электромагнитной совместимости (ЭМС) и к необходимости ее учета на стадии проектирования устройств и систем телекоммуникаций, поскольку неполный или неверный учет этих требования приводит к значительному росту временных и материальных затрат производителя на последующую доработку создаваемой электронной аппаратуры и снижению ее конкурентоспособности. Все это и обострило проблему обеспечения ЭМС.

При оценке электромагнитной совместимости средств ТКС должны рассматриваться задачи внутрисистемной оценки ЭМС, когда учитываются непреднамеренные помехи, создаваемые средствами и устройствами конкретного объекта, а также задачи межсистемной оценки ЭМС, когда в качестве источников помех рассматриваются различные типы РЭС уже существующей группировки. В то же время, обеспечение функционирования отдельных подсистем в одной системе также является задачей обеспечения межсистемной ЭМС.

Это особенно актуально для мобильных комплексов оперативной обработки и передачи информации (МКООПИ), в составе которых могут использоваться одновременно различные средства связи и телекоммуникаций, представляющие собой сложную многоуровневую иерархическую многомерную систему. Отсюда следует необходимость их системного рассмотрения, базирующегося на едином подходе ко всем их составным частям с учетом взаимного влияния друг на друга, в части обеспечения ЭМС, и на систему в целом.

В связи с этим, для обеспечения конкурентоспособности изготовляемой продукции на внутреннем и внешнем рынке на промышленных предприятиях требуется создание систем управления процессами обеспечения ЭМС (менеджмента в области ЭМС), которая на промышленном предприятии должна

ся составной частью системы менеджмента качества (СМК). Ее требования и рекомендации по разработке, внедрению, функционированию и контролю установлены в семействе стандартов ISO серии 9000.

Существующий комплекс международных стандартов ISO 9000 регламентирует, прежде всего, комплекс необходимых организационных действий и мероприятий по менеджменту качества, не давая никаких количественных оценок и не учитывая скрытых резервов качества сложных и больших систем. Руководство комитетов ISO, понимая несовершенство такого отношения, основное внимание уделило рассмотрению процессов обеспечения качества. Основной задачей при этом является изменение идеологии процесса проектирования с включением методов проектирования с использованием системы менеджмента качества'. На практике это предполагает использование системного подхода к обеспечению ЭМС изделий, начиная с ранних этапов жизненного цикла, а именно, при выборе их концепции построения, в ходе схемотехнического, конструкторского и технологического проектирования, а также в ходе процесса производства с учетом использования средств активного контроля.

Определенные успехи были достигнуты в решении задач обеспечения ЭМС различных ТКС, создании методов оценки электромагнитной обстановки (ЭМО) и ЭМС, методов разработки и гармонизации национальных и международных стандартов и технического регулирования. Большой вклад в области разработки методов, алгоритмов и программ, обеспечивающих выполнение требований ЭМС при проектировании ТКС, внесли отечественные ученые: Ке-чиев Л.Н., Князев А.Д., Князь А.И., Гурвич И.С. и др.; в области разработки НТД: Кармашев B.C., Балюк Н.В. и др. Вопросам менеджмента в области ЭМС посвящены работы зарубежных ученых: Т. Уильямса, Д. Уайта и др.

Однако, проведенный анализ методов обеспечения ЭМС РЭС показал, что в имеющихся работах в основном уделяется внимание вопросам, связанными с обеспечением внутрисистемной ЭМС, в то же время, эффективность функционирования мобильных радиоэлектронных комплексов в большей степени определяется межсистемной ЭМС. А именно эти вопросы сегодня в от-

крытой печати отражены слабо. В связи с чем назрела необходимость разработки эффективных подходов к обеспечению межсистемной ЭМС мобильных радиоэлектронных комплексов, особенно локализованных в ограниченном пространстве.

Кроме того, анализ состояния исследований за рубежом свидетельствует, что научные организации США, Франции, Германии, Китая и др. сегодня уделяют этому вопросу большое внимание. В частности, эффективную систему осуществления технического регулирования в области ЭМС имеют государства - члены Европейского Союза. В РФ после вступления в силу Федерального Закона «О техническом регулировании» для всех разрабатываемых и изготовляемых элементов и устройств телекоммуникаций различных назначений и видов должны быть установлены обязательные требования ЭМС и изготовители технических средств (ТС), в том числе ТКС, должны будут подтвердить соответствие своей продукции этим требованиям с использованием форм обязательной сертификации или декларирование соответствия. Это обстоятельство предъявляет более высокие требования к организации работ на отечественных промышленных предприятиях-разработчиках и изготовителях средств ТКС, что и обострило актуальность поставленной в работе задачи.

В тоже время, сегодня в России отсутствует основной документ в области ЭМС - регламент по ЭМС. Это принципиально изменяет действующий в РФ порядок технического регулирования в области ЭМС, в соответствии с которым изготовители не несут ответственности за соответствие разрабатываемых и изготовляемых ТКС требованиям ЭМС, если эти требования не приведены в государственных стандартах или иных нормативных документах, имеющих обязательный характер. Проблема заключается в том, что на сегодняшний момент имеются документы (стандарты), регламентирующие требования ЭМС. Но при этом в РФ отсутствуют соответствующие документы, регламентирующие требования по порядку их реализации. Поэтому, сегодня главный конструктор решает сам, каким образом он будет обеспечивать выполнение требований по ЭМС, заложенные в ТЗ, при условии, что они вообще заданы. Но при этом у

нас есть ограничения, которые также заложены в ТЗ - материальные ресурсы и сроки. Для выгоды предприятия и то, и другое должно быть минимальным. Эта самостоятельность дает главному конструктору свободу выбора, которая не связывает его конкретными способами и методами обеспечения ЭМС, но с другой стороны, не гарантирует, что ЭМС будет обеспечена при учете заданных ограничений. Именно все это и определило важность и практическую значимость решаемой в диссертации научно-технической задачи - обеспечение межсистемной электромагнитной совместимости МКООПИ, в том числе его подсистем, локализованных в ограниченном пространстве, с использованием системы менеджмента качества.

Целью настоящей диссертационной работы является повышение качества разработки радиоэлектронных средств и эффективного обеспечения межсистемной ЭМС мобильных комплексов оперативной обработки и передачи информации, в том числе его подсистем, локализованных в ограниченном пространстве, с использованием системы менеджмента качества при ограничении на временные, технические и финансовые ресурсы.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

- анализ методов обеспечения ЭМС при разработке РЭС;

-обоснование использования СМК для обеспечения ЭМС;

-выбор критериев эффективности обеспечения ЭМС МКООПИ с использованием СМК;

- обоснование алгоритма оценки электромагнитной обстановки (ЭМО) в местах предполагаемой дислокации МКООПИ;

- разработка методики оценки ЭМС МКООПИ с радиоэлектронными средствами, размещенными в заданном районе дислокации;

- разработка алгоритма реализации систематизированных мероприятий, обеспечивающих ЭМС при разработке РЭС с использованием СМК;

- разработка проекта стандарта организации, регламентирующего требования по порядку реализации, предъявляемых к продукции, требований по ЭМС.

Методы исследований

При решении поставленных задач использовались принципы системного анализа, методы теории больших систем, методы математического моделирования, элементы теории экранирования, методы и средства обеспечения электромагнитной совместимости, принципы теории СМК.

На защиту выносятся:

1. Алгоритм реализации систематизированных мероприятий, обеспечивающих ЭМС при разработке РЭС;

2. Критерии эффективности обеспечения ЭМС МКООПИ с использованием СМК.

3. Требования к интегральному критерию качества элементов АФУ МКООПИ.

4. Алгоритм оценки электромагнитной обстановки в местах предполагаемой дислокации МКООПИ.

5. Методика обеспечения ЭМС МКООПИ с радиоэлектронными средствами, размещенными в заданном районе дислокации.

Основные научные результаты:

1. Проведено обоснование использования СМК для эффективного обеспечения ЭМС на всех этапах его ЖЦ.

2. Разработан алгоритм реализации систематизированных мероприятий по обеспечению ЭМС при разработке РЭС с использованием СМК.

3. Предложен комплексный подход к решению задачи ЭМС МКООПИ.

4. Разработан проект стандарта организации, регламентирующего требования по порядку реализации, предъявляемых к продукции, требований по ЭМС.

Практическая значимость результатов работы:

Использование полученных в работе результатов позволяет:

- обеспечить эффективное управление процессом разработки, производства и испытаний РЭС;

- снизить затраты и сократить сроки их разработки за счет более полного учета, существенно влияющих факторов;

- снизить объем последующих доработок, вызванных отсутствием требований ЭМС, на самых ранних этапах проектирования и систематизированных мероприятий, оформленных в виде проекта стандарта организации, регламентирующего порядок выполнения этих требований.

Реализация результатов. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы в ОКР «Агитпункт», выполненные при непосредственном участии автора, при разработке МКООПИ. Они нашли практическое применение на ряде предприятий при проектировании перспективных помехоустойчивых средств и устройств систем связи, а также реализованы при разработке мероприятий по обеспечению ЭМС элементов ТКС и в ТЗ на разработку новых перспективных помехоустойчивых видов аппаратуры (ООО «НИИИСТ»). Результаты внедрены в нормативные документы ФГУП «МНИР-ТИ» (СТП ИУЯШ 460004.001-2003). Результаты также внедрены в учебный процесс МИЭМ на кафедре «Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы». Имеются 3 Акта внедрения.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в рецензируемых научно-технических журналах. Докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях: 10-й Российской НТК по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности, 2008 г., г. Санкт-Петербург; 6-й международной конференции по информационным и телекоммуникационным технологиям в интеллектуальных системах, 2007г., Греция; международной НТК «Инноватика -2007», г. Сочи; международной НТК «Инноватика -2008», г. Сочи.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 1 статья в журнале из Перечня ВАК РФ.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 78 наименований. Основной текст диссертации изложен на 154 страницах и содержит 39 рисунков и 33 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность и значимость исследований по обеспечению электромагнитной совместимости устройств и систем телекоммуникаций. Определены цель, задачи исследований и приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен обзор состояния проблемы обеспечения электромагнитной совместимости перспективных ТКС. Выполнен анализ современного состояния вопроса по обеспечению электромагнитной совместимости, который показал, что в настоящее время существует крайняя необходимость принятия обязательных мер для обеспечения электромагнитной совместимости ТКС. При этом уделяется особое значение в обеспечении требований ЭМС ТКС к воздействию электромагнитных помех с учетом электромагнитной обстановки, создаваемой источниками электромагнитных помех.

Установлено, что для снижения стоимости проекта задача обеспечения ЭМС должна решаться на максимально ранних этапах проектирования систем.

Выявлены следующие причины возникновения проблемы обеспечения ЭМС ТКС: возрастание общего числа ТКС; возрастание общего уровня помех, главным образом от индустриальных источников; усложнение функций, состава и пространственной протяженности ТКС; сосредоточение различных видов РЭС и средств телекоммуникаций в ограниченном пространстве (например, в одном помещении, на одной транспортной базе и т.д.); несовершенство технических характеристик устройств телекоммуникаций, от которых зависит ЭМС; снижение энергии полезных сигналов и уменьшению отношения сигнал/помеха, а также несовершенство методов обеспечения межсистемной ЭМС.

Для того чтобы устранить указанные причины в главе сформулированы основные направления, требующие комплексного решения: разработка организационно-технических методов обеспечения межсистемной ЭМС ТКС; экранирование зданий и помещений; экранирование оборудования; снижение уровня индустриальных помех и разработка методов защиты от них; защита оборудования от воздействия электростатических разрядов; рациональная прокладка

цепей питания и коммуникаций, которая обеспечивает минимальный уровень взаимных помех; организация заземления.

Отображена динамика развития работ по разработке и гармонизации национальных и международных стандартов и показано, что техническое регулирование в области ЭМС является необходимым условием существования и устойчивого развития современного общества. Из этого следует, что они должны осуществляться на основе положений законодательных актов.

Перечислены основные элементы, входящие в область технического регулирования в области электромагнитной совместимости: установление, применение и соблюдение обязательных требований к ТКС по обеспечению ЭМС; обязательное подтверждения соответствия ТКС требованиям ЭМС; государственный контроль (надзор) за соблюдением обязательных требований ЭМС.

Проанализирована тенденция развития современных методов оценки ЭМС ТКС, которая показывает, что основной особенностью развития ТКС на сегодняшний день является повышение быстродействия устройств телекоммуникаций, что в свою очередь влечет за собой необходимость повышения помехоустойчивости и помехозащищенности устройств телекоммуникаций. Для этого необходим поиск более эффективных методов обеспечения межсистемной ЭМС, одним из которых может быть использование СМК. В связи с этим приведены сведения о возможностях использования СМК в решении поставленной задачи и обосновывается необходимость ее внедрения на предприятия. Обоснован состав документации, описывающей СМК, функционирующую на ФГУП «Московский научно-исследовательский радиотехнический институт».

На основании проведенного анализа в главе обоснованы задачи и цель исследования, проведена декомпозиция цели на проблемные задачи, что полностью определило структуру диссертации.

Во второй главе проводится структуризация методов обеспечения ЭМС: организационно-технические методы; конструктивно-технологические; схемотехнические. Приведены возможные пути восприимчивости ТКС к взаимным помехам, включая помехи от других РЭС; виды электромагнитных полей, об-

разующихся при работе телекоммуникационного средства. Выявлено, что решение проблемы ЭМС ТКС в целом сводится к созданию условий, при которых оно идеально совместимо с окружающей его средой или, другими словами, невосприимчиво к внешним помехам и не создает помехи для других устройств.

Обоснованы методы снижения межсистемных электромагнитных помех (рис.1).

Показано, что не учет требований по ЭМС при разработке продукции может оказать отрицательное влияние на сроки готовности изделий к реализации на рынке., т.к. для многих видов продукции сроки проведения маркетинговых операций могут быть ограничены короткими периодами, а потери

Методы снижения МЭМП

Т

Частотная избирательность

Временная избирательность

Передатчики

1

Приемники

Ограничение полосы частот модулируемого сигнала

Выбор крутизны фронта и среза импульса

Фильтрация гармоник

Выбор

рабочей

частоты

Ограничение полосы частот иа входе

Фильтрация

Использование Корреляционного приема

Пространственная избирательность

Прерывистая работа

(представление одного канала нескольким абонентам)

Временной разнос

(уплотнение во времени)

Синхронизация РЛС

Использование схем

совпадения

Избирательность по направлению

Разнесение по дальности

Выбор позиции (местоположения)

Использование естественных препятствий в качестве экранов

Защита от

прямой

видимости

(установка

экрана

Учет

азимутальных углов

Затемнение

секторов

обзора

(сбдансироватге)

Учет углов места

Использование антенны как пространственного фильтра

Выбор поляризации

Рис. 1 Методы снижения межсистемных электромагнитных помех

времени при размещении изделий на рынке, в свою очередь, приводят к потерям при их сбыте и как следствие - к меньшей прибыли.

Определены условия, которые необходимо выполнять, чтобы предотвратить такое положение.

Обоснована необходимость комплексного управления процессами по обеспечению ЭМС в деятельности предприятия, ведения политики в этой области, которая может быть эффективно обеспечена использованием СМК.

Рассмотрены состав и структура плана обеспечения ЭМС, цель и лица, ответственные за его подготовку. Также обоснована необходимость разработки плана испытаний в области ЭМС: план содержит сведения, на основе которых могут быть определены стадии разработки и подготовки изделия к производству, обеспечивающие достижение соответствия требованиям ЭМС при минимальных затратах.

Рассмотрены технические методы обеспечения ЭМС на всех этапах жизненного цикла ТКС. Показано, что решение проблемы обеспечения ЭМС РЭС является многогранной коллективной и комплексной задачей, которая может быть эффективно решена на основе данного подхода к обеспечению электромагнитной совместимости на всех этапах проектирования, производства и эксплуатации РЭС, основанного на использовании системы менеджмента качества.

Для оценки эффективности обеспечения ЭМС с использованием СМК, обоснован показатель эффективности, который в общем виде записывается как:

УУ = ШО.Ьрпду, 1*А,ЬСР, ЬА,ЬРПУ,Ьу ), где Цг- множество ПЭ СМК; ? - время; 1РПДУ - множества параметров, влияющих на обеспечение ЭМС, радиопередающего устройства, (ЬА ) - передающей антенны, (Ьсг) - среды передачи радиосигнала, (ЬА) - принимающей антенны, (ЬРПУ) - радиоприемного устройства, условий функционирования РЭС (Ьу), соответственно.

В соответствии с конкретизацией понятия эффективности, показатели множества разделены на три группы:

где ¥ц - показатели целевой эффективности, - показатели технической эффективности, Wэ - показатели экономической эффективности.

Полученные показатели позволяют провести оценку эффективности обеспечения ЭМС ТКС с использованием СМК.

В третьей главе проведен анализ объекта исследования (разработка ФГУП «МНИРТИ»)- мобильного комплекса оперативной обработки и передачи информации (МКООПИ), на примере которого, при непосредственном участии автора, решаются вопросы обеспечения ЭМС. Мобильный комплекс представляет собой очень сложную систему и включает в себя: средства телевизионных съемок, обработки информации и монтажа телепрограмм (студийное оборудование); средства мультимедийной спутниковой связи, состоящие из возимого и носимого комплектов; средства загоризонтной связи; средства радиорелейной связи; средства УКВ-радиосвязи; средства телевизионного и радиовещания (система широкополосного радиодоступа). В качестве важнейшей составной части МКООПИ являются АФУ, которые обеспечивают связь с внешними радиоканалами, выполняют селекцию объектов (целей) в окружающем пространстве и оказывают доминирующее влияние на межсистемную ЭМС объектов. Структурная схема МКООПИ представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Структурная схема МКООПИ

Исходя из особенностей построения и организации связи средствами МКООПИ необходимо решение задачи оценки его электромагнитной совместимости с радиоэлектронными средствами уже функционирующей группировки в заданном районе. Вследствие чего предложена методика оценки условий ЭМС средств связи МКООПИ с радиоэлектронными средствами в местах его дислокации, которая предусматривает обеспечение беспомеховой работы информационных радиоэлектронных средств в районах их дислокации в условиях сложной электромагнитной обстановки. Она может быть использована как при проектировании, так и в ходе его эксплуатации. Это должно привести к помехоустойчивому функционированию МКООПИ и РЭС, без ухудшения качества выполняемых ими функций, либо существенному снижению затрат на устранение возникающих в процессе функционирования средств непреднамеренных радиопомех. Данная методика базируется на вычислении суммарного уровня помех на входе каждого из приёмников группировки, в соответствии с (1.1):

N N

р^урурт

п} / 1 га] / 1 сщ у 1=1 ¡=1

Ь> '*•> , (1.1) где Рщ - мощность непреднамеренной помехи, создаваемой на входе приёмного устройствау'-го РЭС передатчиком г'-го средства группировки.

Значение Р„у определяется следующим образом:

Р -Р г -р у д.™.

"У , (1.2)

где коэффициент усиления приёмной антенны /-го РЭС; т^ - КПД фидерного тракта ]-то РЭС; - коэффициент усиления передающей антенны г'-го РЭС; т^ - КПД фидерного тракта /-го РЭС; ^(а,, Д) -значение нормированной диаграммы направленности приёмной антенны у'-го РЭС, соответствующее угловым отклонениям азимута а: и угла места Д оси главного лепестка данной антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях от направления на г'-е РЭС; /¡(а;,Д,) - значение нормированной диаграммы направленности передающей антенны

/-го РЭС, соответствующее угловым отклонениям а1 и Д оси главного лепестка данной антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях от направления на/ -е РЭС; У1; - множи-

тель ослабления, характеризующий ослабление радиоволны при распространении в реальных условиях от ¿-го до _/-го РЭС по сравнению с ослаблением в свободном пространстве; Ц; - коэффициент поляризационной защиты, определяющий дополнительное ослабление уровня непреднамеренной помехи за счёт различия поляризаций полезного и мешающего сигналов;

- потери мощности сигнала на входе приёмника у'-го РЭС относительно мощности излучаемого г'-м РЭС сигнала при распространении радиоволны в свободном пространстве; -частотный коэффициент, учитывающий разнос частот и несовпадение ширины спектра излучаемого г'-м РЭС сигнала с полосой пролусканпя приёмника /то РЭС.

В дифракционной зоне, то есть при отсутствии прямой видимости между источником сигнала помех и точкой его приёма, значение Уу зависит от протяжённости трассы распространения, частоты, количества и формы препятствий, а также от их взаимного расположения. Одним из видов препятствий распространения сигнала является гладкая сферическая поверхность Земли, которая образует, так называемую, зону тени и ограничивает дальность прямой видимости. В связи с этим, выражение для определения дальности прямой видимости выглядит следующим образом:

где II- значение радиуса земного шара, равное 6,37 тыс. км; /¡.- высота фазового центра антенны г-го РЭС, м; й,- высота фазового центра антенны_/'-го РЭС, м.

В зоне теш (на расстояниях больших гпр), при условии гладкой сферической поверхности Земли, дифракционная формула для определения множителя ослабления имеет вид

Первое слагаемое в выражении (1.4) является функцией расстояния между РЭС, второе и третье - высоты подвеса их антенн (высотные множители). Аргументы указанных функций рассчитываются по формулам:

, км,

(1.3)

' > дБ.

(1.4)

'У ~

2,2 -¡л- г у -ЗЦ

^ , (1.7)

где г.- расстояние между /-м и /-м РЭС, км; значение эквивалентного радиуса Земли, км; частота радиоволны, МГц; ц,- параметр, зависящий от ха-рактеристшс поверхности Земли и поляризации сигнала.

Полученные расчетные выражения использованы при оценке условий ЭМС средств связи МКООПИ с радиоэлектронными средствами в местах его дислокации. Одновременно обобщены основные факторы (климатические, географические, технические, загруженность района РЭС и т.д ), влияющие на условия ЭМС средств связи МКООПИ, которые должны быть на практике учтены при расчетах ЭМС.

Предложен алгоритм (рис.3) оценки электромагнитной обстановки в районах применения МКООПИ, позволяющий проводить оценку ЭМО в рамках предполагаемого района размещения МКООПИ для всех средств дислоцируемых в нем, а также проводить оценку ЭМО для средств связи МКООПИ при размещении его в конкретной территориальной позиции. Особенностью данного алгоритма является возможность моделирования электромагнитной обстановки, которое является основой в обеспечении процедуры оценки ЭМС конкретных радиоэлектронных средств. Это позволяет обеспечивать внесение в базу данных необходимой информации о средствах группировки и оценку степени взаимного влияния их друг на друга, а также обеспечение включения в состав группировки новых РЭС с корректировкой оценок степени взаимного влияния средств. Разработанный обобщенный алгоритм оценки ЭМО в районах применения МКООПИ является основополагающим.

Сформулированы предложения по оценке влияния излучений существующих в заданном регионе группировки РЭС на качество функционирования РЭС

Ввод данных о всех РЭС группировки, г. - О

Цикл по веем РЭС группировки

Цикл по N-1 РЭС (исключая текущее 1-е РЭС), /:=; +1

Фиксация и запись в базу данных Р,\

Ввод данных о новом РЭС, N N +1; ¡:= 0

Цикл по N-1 РЭС

группировки,

¡ + 1

1 да г

Расчёт Рцу,

*

Цикл по N-1 РЭС

группировки,

1 := 1 + 1

•

Фиксация и запись в базу данных и Рг?

Расчёт Рк,

Конец

Рис. 3. Алгоритм оценки ЭМО в районах дислокации МКООПИ

МКООПИ. При проведении данной оценки проверяется, каким образом средства существующей группировки РЭС влияют на средства связи МКООПИ при размещении его в различных точках заданного географического района, т.е. осуществляется поиск наиболее благоприятных, с точки зрения помехового фона, районов возможного размещения МКООПИ с сохранением требуемого качества выполнения функциональных задач. Сложность этой оценки определяется использованием в ней различных средств связи и сложной схемой ее организации. Кроме того, сформулированы предложения по оценке влияния излучений РЭС МКООПИ на качество функционирования РЭС, дислоцируемых в заданном регионе. Проведенная оценка позволяет выявить районы размещения, в границах которых МКООПИ приведёт к созданию неприемлемого уровня помех хотя бы для одного из средств существующей группировки. С учетом полученных результатов сформулированы предложения по определению условий ЭМС РЭС МКООПИ с другими РЭС, функционирующими в заданном регионе.

В четвертой главе проводится оценка эффективности функционирования мобильных радиоэлектронных комплексов, которая в значительной степени определяется качеством разработки и изготовления используемых в них АФУ. Перечислены последствия отказа или частичной деградации характеристик АФУ. Во избежание последствий обосновывается использование системной методологии обеспечения эксплуатационной стабильности АФУ на ранних этапах жизненного цикла, а именно при выборе концепции построения АФУ, в ходе его схемотехнического, конструкторского и технологического проектирования, а также в ходе процесса производства АФУ с учетом использования средств активного контроля. Устойчивость антенных устройств мобильных радиоэлектронных комплексов по отношению к возмущающим факторам означает наделение создаваемых устройств свойствами структурно-функциональной целостности. Создание таких антенных устройств основано на системной методологии обеспечения их качества при выборе концепции их построения. Наиболее эффективными инструментами такого подхода являются интенсивно разрабатываемые в последнее время методы СМК.

Для АФУ, которые присутствуют в МКООПИ, предложен подход к обеспечению их эффективного функционирования, позволяющий на основе многоуровневого модельного представления создавать системы, технические средства и устройства с заданными системными свойствами, а именно: формализация АФУ МКООПИ с использованием СМК достигается для полного жизненного цикла путем их многоуровневого представления, структурирования элементов описания, декомпозицией оптимизационных и информационных моделей. Разработанные методы и модели обеспечивают формирование и выбор вариантов АФУ с требуемыми показателями качества изделия.

Обосновано, что такое описание АФУ МКООПИ представляет широкие возможности гибкого покрытия локальных целей и создает необходимые условия для декомпозиции, как более структурированного подхода. Декомпозиция указанной модели осуществляется как "по вертикали", так и "по горизонтали", описание которых приведено в диссертации.

При многоуровневом представлении антенных устройств мобильных комплексов возникает последовательность моделей, свойственная методу структурирования функции качества. Использование методов СФК основано на едином руководстве маркетингом, проектированием и производством. Обосновано, что СФК реализуется на основе последовательности 4 документов: плановая матрица, которая переводит запросы потребителя в контрольные характеристики-двойники; матрица структурирования характеристик продукции, которая переводит выходные данные плановой матрицы в характеристики продукции на предыдущих этапах, т. е. задает требования к продукции в точках контроля при проектировании и производстве; план процесса и контрольные карты, предусматривающие планируемые характеристики и средства их контроля; технологические инструкции, основанные на параметрах продукции или процесса и определяющие те операции, которые надо проводить персоналу при измерениях в точках контроля. Описание этих документов приведено в диссертации.

Обосновывается выбор интегрального критерия качества и сформулированы основные требования к интегральному критерию качества элементов

АФУ МКООПИ. В рамках обеспечения качества АФУ МКООПИ, рассмотрены те особенности систем, которые определяют изменение интегрального критерия качества (ИКК) при их функционировании. В данном случае это ЭМС. В ТКС нарушения в каналах связи, вызванные сбоями или отказами в антенных устройствах или в линии связи, могут привести к снижению скорости обмена управляющей информацией и данными, к уменьшению достоверности контроля и эффективности управления. Формирование интегрального критерия применительно к АФУ МКООПИ составляет самостоятельную проблему, поскольку практически все радиотехнические характеристики антенного устройства определяются точностью воспроизведения заданных геометрических размеров и форм элементов конструкции и их взаимного расположения. Выявлено, что при невозможности применения одного критерия кз множества частных критериев образуется векторный критерий. Решение многокритериальной задачи определяется условием: для каждого из частных критериев должно быть достигнуто экстремальное значение

На основании всех полученных в работе результатов разработан алгоритм (рис. 4) реализации систематизированных мероприятий по обеспечению ЭМС РЭС, который позволяет эффективно обеспечить межсистемную ЭМС МКООПИ с использованием СМК при ограничении на временные, технические и финансовые ресурсы, что в свою очередь повышает качество и эффективность разработки ТКС.

Полученные результаты легли в основу проекта стандарта предприятия, регламентирующего требования по порядку реализации, предъявленных к РЭС требований по ЭМС.

В заключении сформулированы основные выводы по диссертационной работе в целом.

Рис. 4. Алгоритм реализации систематизированных мероприятий обеспечения ЭМС с использованием СМК

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В процессе решения задач, поставленных в диссертационной работе, получены следующие наиболее значимые научные и практические результаты:

1. Проведен анализ методов обеспечения ЭМС ТКС, который показал, что на сегодняшний день вопросы обеспечения межсистемной ЭМС мобильных комплексов отражены слабо, в связи с чем назрела необходимость разработки эффективных подходов к обеспечению их межсистемной ЭМС, особенно подсистем, локализованных в 01раниченном пространстве.

2. Проведено обоснование использования СМК для эффективного обеспечения ЭМС на всех этапах ЖЦ продукции.

3. Предложен комплексный подход к решению задачи ЭМС МКООПИ, на основе учета характеристик ЭМС всех составляющих элементов изделия (в том числе и покупаемых) на всех этапах ЖЦ.

4. Разработан алгоритм реализации систематизированных мероприятий по обеспечению ЭМС при разработке ТКС с использованием СМК, который позволяет эффективно обеспечить межсистемную ЭМС МКООПИ с использованием СМК при ограничении на временные, технические и финансовые ресурсы, что в свою очередь повышает качество разработки РЭС.

5. Обоснован выбор критериев эффективности обеспечения ЭМС МКООПИ с использованием СМК.

6. Обоснован выбор интегрального критерия качества, который позволяет оценивать эффект целевого функционирования, а его показатели обладают свойствами измеримости, полноты и достоверности. Сформулированы основные требования к ИКК элементов АФУ МКООПИ.

7. Предложен алгоритм оценки ЭМО в районах дислокации МКООПИ, позволяющий проводить оценку ЭМО в рамках предполагаемого района размещения МКООПИ для всех средств дислоцируемых в нем, а также проводить оценку ЭМО для средств связи МКООПИ .при размещении его в конкретной территориальной позиции.

8. Предложена методика оценки условий ЭМС МКООПИ с радиоэлектронными средствами, размещенными в заданном районе дислокации, которая может быть применена как при проектировании РЭС, так и в ходе эксплуатации и, которая предусматривает обеспечение беспомеховой работы информационных радиоэлектронных средств в районах их дислокации в условиях сложной электромагнитной обстановки.

9. Разработан проект стандарта организации, регламентирующий требования по порядку реализации, предъявляемых к продукции, требований по ЭМС.

Личный вклад автора. Все результаты, составившее основное содержание диссертации, получены автором самостоятельно.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Сергеева М.В. Методология использования СМК для управления характеристиками ЭМС // Технологии ЭМС. - 2008.- №3 (26). - С.62-67.

2. Сергеева М.В. Анализ состояния проблемы обеспечения ЭМС устройств телекоммуникаций средствами СМК // Международная академия наук информации, информационных процессов и технологий. -2007.- № 3. - С.14-18.

3. Сергеева М.В. Причины неэффективности систем менеджмента качества внедренных на предприятиях, разрабатывающих технику связи // Международная НТК «Инноватика - 2007»: Сборник трудов конференции, 1-12 октября. - г. Сочи, 2007. - С. 101-107.

4. Сергеева М.В. Результативность процедур обеспечения ЭМС телекоммуникационного оборудования за счет внедрения системы менеджмента качества // ЭМС и проектирование электронных средств: Сб. трудов кафедры РТУиС. МИЭМ, - 2007. - С. 83-88.

5. Сергеева М.В. Обоснование критериев оценки результативности СМК для повышения качества разрабатываемых средств связи // Электромагнитная совместимость технических средств и электромагнитная безопасность: Сб.докл. X Рос. науч. тех. конф. 20-22 сентября. - СПб., 2008 - С. 447-456.

6. Сергеева М.В. Разработка предложений по формированию СМК на всех стадиях жизненного цикла разрабатываемой техники связи // Информа-

ционные и телекоммуникационные технологии в интеллектуальных системах: Сб. трудов 6-й межд. конф. 2-6 июня. - Греция., 2008. - С. 127-135.

7. Сергеева М.В. Методы обеспечения ЭМС телекоммуникационного оборудования средствами системы менеджмента качества// Международная НТК «Инноватика - 2008»: Сборник трудов конференции. 1-12 октября. -г. Сочи, 2008.-С. 127-135.

8. Сергеева М.В. Трудности внедрения СМК на предприятия // Информационные, сетевые и телекоммуникационные технологии: Сборник научных трудов, под ред. проф. д.т.н. Жданова B.C. - МИЭМ, 2009г. - С.253-258.

Подписано в печать 14.10.2009. Формат 60x84/8. Бумага типографская № 2. Печать - ризография. Усл. печ. л. 1,5 Тираж 110 экз. Заказ МОЧ.

Московский государственный институт электроники и математики 109028, Москва, Б.Трехсвятительский пер., 3.

Центр оперативной полиграфии (495) 916-88-04, 916-89-25

Список принятых сокращений.

Введение.

Глава 1. Обзор состояния проблемы обеспечения электромагнитной совместимости перспективных систем и устройств телекоммуникаций.

1.1 Анализ состояния проблемы обеспечения ЭМС в современных условиях.

1.2 Тенденции развития методов оценки и анализа ЭМП.

1.3 Динамика развития работ по разработке и гармонизации национальных и международных стандартов по ЭМС.

1.4 Анализ использования СМК для обеспечения ЭМС.

1.5 Выводы по главе.

Глава 2. Анализ методов обеспечения ЭМС ТКС.

2.1 Методы управления процессом обеспечения ЭМС.

2.2 Организационно- технические методы обеспечения ЭМС.

2.3 Конструктивно-технологические методы обеспечения ЭМС.

2.4 Схемотехнические методы обеспечения ЭМС.

2.5 Эффективность обеспечения ЭМС с использованием СМК.

2.6 Выводы по главе.

Глава 3. Разработка методов оценки ЭМС мобильного комплекса оперативной обработки и передачи информации (МКООПИ).

3.1 Выбор и анализ объекта исследования.

3.2 Методика оценки обеспечения ЭМС МКООПИ с радиоэлектронными средствами в местах его дислокации.

3.2.1 Задачи методики обеспечения ЭМС средств связи МКООПИ с радиоэлектронными средствами.

3.2.2 Факторы, влияющие на условия обеспечения ЭМС средств связи МКООПИ с радиоэлектронными средствами в местах его размещения.

3.2.3 Критерий оценки обеспечения ЭМС средств связи МКООПИ с радиоэлектронными средствами в местах его размещения.

3.2.4 Алгоритм оценки условий ЭМС средств связи МКООПИ с радиоэлектронными средствами в местах его размещения.

3.3 Методика оценки электромагнитной обстановки (ЭМО) в местах предполагаемого размещения МКООПИ.

3.4 Методика оценки влияния излучений группировки РЭС существующей в заданном регионе на качество функционирования МКООПИ.

3.5 Методика оценки влияния излучений МКООПИ на качество функционирования ^ РЭС, расположенных в заданном регионе.

3.6 Рекомендации по определению условий ЭМС МКООПИ с другими РЭС, функ- ^ ционирующими в заданном регионе.

3.7 Выводы по главе.

Глава 4. Реализация комплексного подхода к обеспечению ЭМС с использованием системы менеджмента качества.

4.1 Технология проектирования антенных устройств мобильных комплексов применительно к задаче обеспечения качества.

4.2 Критерии обеспечения качества.

4.3 Методика проектирования антенных устройств мобильных комплексов с использованием системы менеджмента качества.

4.4 Структурирование конструкторско-технологических параметров с использованием системы менеджмента качества.

4.5 Методика робастного проектирования антенных устройств с использованием системы менеджмента качества.

4.6 Разработка алгоритма реализации систематизированных мероприятий по обеспечению ЭМС при разработке ТКС с использованием СМК.

4.7 Рекомендации по разработке РЭС с использованием СМК.

4.8 Выводы по главе.

Современное развитие средств телекоммуникаций (ТКС) характеризуется постоянно повышающимся быстродействием, миниатюризацией, возрастающей сложностью, интеграцией в единые комплексы связи, что физически сближает источники и рецепторы помех. Это приводит к ужесточению требований по обеспечению электромагнитной совместимости (ЭМС) и к необходимости ее учета на стадии проектирования устройств и систем телекоммуникаций, поскольку неполный или неверный учет этих требования приводит к значительному росту временных и материальных затрат производителя на последующую доработку создаваемой электронной аппаратуры и снижению ее конкурентоспособности. Все это и обострило проблему обеспечения ЭМС.

При оценке электромагнитной совместимости средств ТКС должны рассматриваться задачи внутрисистемной оценки ЭМС, когда учитываются непреднамеренные помехи, создаваемые средствами и устройствами конкретного объекта, а также задачи межсистемной оценки ЭМС, когда в качестве источников помех рассматриваются различные типы РЭС уже существующей группировки. В то же время, обеспечение функционирования отдельных подсистем в одной системе также является задачей обеспечения межсистемной ЭМС. В настоящее время задача обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств является очень важной и носит системный характер. Решение этой задачи позволяет обеспечить необходимое качество функционирования радиоэлектронных средств в условиях воздействия непреднамеренных помех различного типа. Оценка электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств является общей задачей, с которой приходится сталкиваться на различных этапах жизненного цикла радиоэлектронных средств различного предназначения и типа.

Так, на стадии планирования и проектирования РЭС актуальность проблемы электромагнитной совместимости все возрастает. Это обусловлено увеличением концентрации РЭС в ограниченных пространствах, расширением их типажа и повышением роли радиоэлектронных средств при решении самых разнообразных задач. При этом отсутствие учета требований ЭМС на стадии планирования и проектирования изделия приводит к серьезным трудностям в обеспечении беспомеховой работы РЭС на последующих стадиях их жизненного цикла.

В частности, на этапе планирования требуется проводить предварительную оценку электромагнитной совместимости средств и формировать требования в тактико-технические задания по электромагнитной совместимости.

На стадии проектирования изделия должна проводиться всесторонняя оценка ЭМС разрабатываемых средств со всеми существующими, которые могут использоваться совместно на одной территории. При этом оценка ЭМС должна проводиться с учетом всего комплекса РЭС объекта и с учетом условий их применения по назначению.

При испытаниях образцов РЭС, в основном, используется экспериментальный метод оценки ЭМС. Однако используются также и теоретические методы оценки электромагнитной совместимости РЭС. Они используются при планировании испытательных работ, позволяя правильно выбирать состав РЭС для проведения экспериментальных работ и режимы их работы, которые потенциально опасны с точки зрения возникновения и воздействия непреднамеренных помех.

На этапе эксплуатации радиоэлектронных средств наиболее остро ощущается проблема электромагнитной совместимости ЭМС. На этом этапе возникают многочисленные задачи по обеспечению беспомеховой работы РЭС. К таким задачам можно отнести оценку степени обеспечения ЭМС при размещении РЭС на объектах и местности, прогнозирование ЭМС при перемещении РЭС и изменении условий их эксплуатации, отработку вариантов мероприятий по обеспечению ЭМС РЭС и т.д.

Это особенно актуально для мобильного комплекса информационного обеспечения, в составе которого предполагается использовать одновременно различные средства связи и телекоммуникаций: средства телевизионных съемок, обработки информации и монтажа телепрограмм; средства мультимедийной спутниковой связи, состоящие из возимого и носимого комплектов; средства загоризонтной связи; средства радиорелейной связи; средства УКВ-радиосвязи; средства телевизионного и радиовещания (система ШРД). Исходя из особенностей построения и организации связи средствами МКООПИ задача оценки его ЭМС с РЭС уже функционирующей группировки является очень важной и, несомненно, имеет место при создании рассматриваемого мобильного комплекса.

Исходя из того, что МКООПИ представляет собой сложную многомерную систему, следует необходимость системного рассмотрения, базирующегося на едином подходе ко всем его составным частям с учетом взаимного влияния друг на друга, в части обеспечения ЭМС, и на систему в целом. В связи с этим, для обеспечения конкурентоспособности изготовляемой продукции на внутреннем и внешнем рынке на промышленных предприятиях требуется создание систем управления процессами обеспечения ЭМС (менеджмента в области ЭМС), которая на промышленном предприятии должна являться составной частью системы менеджмента качества (СМК). Требования и рекомендации по разработке, внедрению, функционированию и контролю установлены в семействе стандартов ISO серии 9000. Данное семейство стандартов ISO 9000 регламентирует, прежде всего, комплекс необходимых организационных действий и мероприятий по менеджменту качества, не давая никаких количественных оценок и не учитывая скрытых резервов качества сложных и больших систем. Руководство комитетов ISO, понимая несовершенство такого отношения, основное внимание уделило рассмотрению процессов обеспечения качества. Основной задачей при этом является изменение идеологии процесса проектирования с включением методов проектирования с использованием системы менеджмента качества. На практике это предполагает использование системного подхода к обеспечению ЭМС изделий, начиная с ранних этапов жизненного цикла, а именно, при выборе их концепции построения, в ходе схемотехнического, конструкторского и технологического проектирования, а также в ходе процесса производства с учетом использования средств активного контроля.

Определенные успехи были достигнуты в решении задач обеспечения ЭМС различных ТКС, создании методов оценки электромагнитной обстановки (ЭМО) и ЭМС, методов разработки и гармонизации национальных и международных стандартов и технического регулирования. Большой вклад в области разработки методов, алгоритмов и программ, обеспечивающих выполнение требований ЭМС при проектировании ТКС, внесли отечественные ученые: Кечиев JI.H., Князев А.Д., Князь А.И., Гурвич И.С. и др.; в области разработки НТД: Кармашев B.C., Балюк Н.В. и др. Вопросам менеджмента в области ЭМС посвящены работы зарубежных ученых: Т. Уильямса, Д. Уайта и др.

В тоже время, сегодня в России отсутствует основной документ в области ЭМС -регламент по ЭМС. Это принципиально изменяет действующий в РФ порядок технического регулирования в области ЭМС, в соответствии с которым изготовители не несут ответственности за соответствие разрабатываемых и изготовляемых ТКС требованиям ЭМС, если эти требования не приведены в государственных стандартах или иных нормативных документах, имеющих обязательный характер. Проблема заключается в том, что на сегодняшний момент имеются документы (стандарты), регламентирующие требования ЭМС. Но при этом в РФ отсутствуют соответствующие документы, регламентирующие требования по порядку их реализации. Поэтому, сегодня главный конструктор решает сам, каким образом он будет обеспечивать выполнение требований по ЭМС, заложенные в ТЗ, при условии, что они вообще заданы. Но при этом у нас есть ограничения, которые также заложены в ТЗ - материальные ресурсы и сроки. Для выгоды предприятия и то, и другое должно быть минимальным. Эта самостоятельность дает главному конструктору свободу выбора, которая не связывает его конкретными способами и методами обеспечения ЭМС, но с другой стороны, не гарантирует, что ЭМС будет обеспечена при учете заданных ограничений. Именно все это и определило важность и практическую значимость решаемой в диссертации научно-технической задачи - обеспечение межсистемной электромагнитной совместимости МКООПИ, в том числе его подсистем, локализованных в ограниченном пространстве, с использованием системы менеджмента качества.

Целью настоящей диссертационной работы является повышение качества разработки радиоэлектронных средств и эффективного обеспечения межсистемной ЭМС мобильных комплексов оперативной обработки и передачи информации, в том числе его подсистем, локализованных в ограниченном пространстве, с использованием системы менеджмента качества при ограничении на временные, технические и финансовые ресурсы.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

- анализ методов обеспечения ЭМС при разработке РЭС;

- обоснование использования СМК для обеспечения ЭМС;

- выбор критериев эффективности обеспечения ЭМС МКООПИ с использованием СМК;

- обоснование алгоритма оценки электромагнитной обстановки (ЭМО) в местах предполагаемой дислокации МКООПИ;

- разработка методики оценки ЭМС МКООПИ с радиоэлектронными средствами, размещенными в заданном районе дислокации;

- разработка алгоритма реализации систематизированных мероприятий, обеспечивающих ЭМС при разработке РЭС с использованием СМК;

- разработка проекта стандарта организации, регламентирующего требования по порядку реализации, предъявляемых к продукции, требований по ЭМС.

На защиту выносятся:

1. Алгоритм реализации систематизированных мероприятий, обеспечивающих ЭМС при разработке РЭС;

2. Критерии эффективности обеспечения ЭМС МКООПИ с использованием СМК.

3. Требования к интегральному критерию качества элементов АФУ МКООПИ.

4. Алгоритм оценки электромагнитной обстановки в местах предполагаемой дислокации МКООПИ.

5. Методика обеспечения ЭМС МКООПИ с радиоэлектронными средствами, размещенными в заданном районе дислокации.

Основные научные результаты:

1.Проведено обоснование использования СМК для эффективного обеспечения ЭМС на всех этапах его ЖЦ.

2.Разработан алгоритм реализации систематизированных мероприятий по обеспечению ЭМС при разработке РЭС с использованием СМК.

3.Предложен комплексный подход к решению задачи ЭМС МКООПИ.

4. Разработан проект стандарта организации, регламентирующего требования по порядку реализации, предъявляемых к продукции, требований по эмс.

Практическая значимость результатов работы:

Использование полученных в работе результатов позволяет:

- обеспечить эффективное управление процессом разработки, производства и испытаний РЭС;

- снизить затраты и сократить сроки их разработки за счет более полного учета, существенно влияющих факторов;

- снизить объем последующих доработок, вызванных отсутствием требований ЭМС, на самых ранних этапах проектирования и систематизированных мероприятий, оформленных в виде проекта стандарта организации, регламентирующего порядок выполнения этих требований.

Реализация результатов. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы в ОКР «Агитпункт», выполненные при непосредственном участии автора, при разработке МКООПИ. Они нашли практическое применение на ряде предприятий при проектировании перспективных помехоустойчивых средств и устройств систем связи, а также реализованы при разработке мероприятий по обеспечению ЭМС элементов ТКС и в ТЗ на разработку новых перспективных помехоустойчивых видов аппаратуры (ООО «НИИИСТ»). Результаты внедрены в нормативные документы ФГУП «МНИРТИ» (СТП ИУЯШ 460004.001-2003). Результаты также внедрены в учебный процесс МИЭМ на кафедре «Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы». Имеются 3 Акта внедрения.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в рецензируемых научно-технических журналах. Докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях: 10-й Российской НТК по электромагнитной совместимости технических средств и электромагнитной безопасности, 2008 г., г. Санкт-Петербург; 6-й международной конференции по информационным и телекоммуникационным технологиям в интеллектуальных системах, 2007г., Греция; международной НТК «Инноватика -2007», г. Сочи; международной НТК «Инноватика -2008», г. Сочи.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, в том числе 1 статья в журнале из Перечня ВАК РФ.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 78 наименований. Основной текст диссертации изложен на 154 страницах и содержит 39 рисунков и 33 таблицы.

Выводы по главе

В четвертой главе проводится оценка эффективности функционирования мобильных радиоэлектронных комплексов, которая в значительной степени определяется качеством разработки и изготовления используемых в них АФУ. Перечислены последствия отказа или частичной деградации характеристик АФУ. Во избежание последствий обосновывается использование системной методологии обеспечения эксплуатационной стабильности АФУ на ранних этапах жизненного цикла, а именно при выборе концепции построения АФУ, в ходе его схемотехнического, конструкторского и технологического проектирования, а также в ходе процесса производства АФУ с учетом использования средств активного контроля. Устойчивость антенных устройств мобильных радиоэлектронных комплексов по отношению к возмущающим факторам означает наделение создаваемых устройств свойствами структурно-функциональной целостности. Создание таких антенных устройств основано на системной методологии обеспечения их качества при выборе концепции их построения. Наиболее эффективными инструментами такого подхода являются интенсивно разрабатываемые в последнее время методы СМК. Для АФУ, которые присутствуют в МКООПИ, предложен подход к обеспечению их эффективного функционирования, позволяющий на основе многоуровневого модельного представления создавать системы, технические средства и устройства с заданными системными свойствами, а именно: формализация АФУ МКООПИ с использованием СМК достигается для полного жизненного цикла путем их многоуровневого представления, структурирования элементов описания, декомпозицией оптимизационных и информационных моделей. Разработанные методы и модели обеспечивают формирование и выбор вариантов АФУ с требуемыми показателями качества изделия.

Обосновано, что такое описание АФУ МКООПИ представляет широкие возможности гибкого покрытия локальных целей и создает необходимые условия для декомпозиции, как более структурированного подхода. Декомпозиция указанной модели осуществляется как "по вертикали", так и "по горизонтали", описание которых приведено в диссертации.

При многоуровневом представлении антенных устройств мобильных комплексов возникает последовательность моделей, свойственная методу структурирования функции качества. Использование методов СФК основано на едином руководстве маркетингом, проектированием и производством.

Обосновано, что СФК реализуется на основе последовательности 4 документов: плановая матрица, которая переводит запросы потребителя в контрольные характеристики-двойники; матрица структурирования характеристик продукции, которая переводит выходные данные плановой матрицы в характеристики продукции на предыдущих этапах, т. е. задает требования к продукции вточках контроля при проектировании и производстве; план процесса и контрольные карты, предусматривающие планируемые характеристики и средства их контроля; технологические инструкции, основанные на параметрах продукции или процесса и определяющие те операции, которые надо проводить персоналу при измерениях в точках контроля. Описание этих документов приведено в диссертации.

Обосновывается выбор интегрального критерия качества и сформулированы основные требования к интегральному критерию качества элементов АФУ МКООПИ. В рамках обеспечения качества АФУ МКООПИ, рассмотрены те особенности систем, которые определяют изменение интегрального критерия качества (ИКК) при их функционировании. В данном случае это ЭМС. В ТКС нарушения в каналах связи, вызванные сбоями или отказами в антенных устройствах или в линии связи, могут привести к снижению скорости обмена управляющей информацией и данными, к уменьшению достоверности контроля и эффективности управления. Формирование интегрального критерия применительно к АФУ МКООПИ составляет самостоятельную проблему, поскольку практически все радиотехнические характеристики антенного устройства определяются точностью воспроизведения заданных геометрических размеров и форм элементов конструкции и их взаимного расположения. Выявлено, что при невозможности применения одного критерия из множества частных критериев образуется векторный критерий.

Критический параметр, критический уровень

Требования ТЗ

Требования по радиоэлектронной защите

Требования ЭМС

Последствия

Увеличение н 1 : стоимости, времени, ШТРАФЫ

Требования для источников помех

Требования для уязвимых устройств

- программа и методики испытаний;

- математический аппарат;

- экспериментальный ' аппарат.

Испытания И макетов

Испытания макетов

00 и ПИ 3/4

Опытное ПИ -Ъ ги производство ¿к

Лшии3 причин I порычи пш.им ф.ЧО» I и I' |

Рис.4.13. Детальное представление алгоритма реализации систематизированных мероприятий обеспечения ЭМС при разработке РЭС с использованием СМК

Решение многокритериальной задачи определяется условием: для каждого из частных критериев должно быть достигнуто экстремальное значение. На основании всех полученных в работе результатов разработан алгоритм реализации систематизированных мероприятий по обеспечению ЭМС РЭС, который позволяет эффективно обеспечить межсистемную ЭМС МКООПИ с использованием СМК при ограничении на временные, технические и финансовые ресурсы, что в свою очередь повышает качество и эффективность разработки ТКС. Полученные результаты легли в основу проекта'" стандарта предприятия, регламентирующего требования по порядку реализации, предъявленных к РЭС требований по ЭМС.

Заключение

В процессе решения задач, поставленных в диссертационной работе, получены следующие наиболее значимые научные и практические результаты:

1. Проведен анализ методов обеспечения ЭМС ТКС, который показал, что на сегодняшний день вопросы обеспечения межсистемной ЭМС мобильных комплексов отражены слабо, в связи с чем назрела необходимость разработки эффективных подходов к обеспечению их межсистемной ЭМС, особенно подсистем, локализованных в ограниченном пространстве.

2. Проведено обоснование использования СМК для эффективного обеспечения ЭМС на всех этапах ЖЦ продукции.

3. Предложен комплексный подход к решению задачи ЭМС МКООПИ, на основе учета характеристик ЭМС всех составляющих элементов изделия (в том числе и покупаемых) на всех этапах ЖЦ.

4. Разработан алгоритм реализации систематизированных мероприятий по обеспечению ЭМС при разработке ТКС с использованием СМК, который позволяет эффективно обеспечить межсистемную ЭМС МКООПИ с использованием СМК при ограничении на временные, технические и финансовые ресурсы, что в свою очередь повышает качество разработки РЭС.

5. Обоснован выбор критериев эффективности обеспечения ЭМС МКООПИ с использованием СМК.

6. Обоснован выбор интегрального критерия качества, который позволяет оценивать эффект целевого функционирования, а его показатели обладают свойствами измеримости, полноты и достоверности. Сформулированы основные требования к ИКК элементов АФУ МКООПИ.

7. Предложен алгоритм оценки ЭМО в районах размещения МКООПИ, позволяющий проводить оценку ЭМО в рамках предполагаемого района размещения МКООПИ для всех средств дислоцируемых в нем, а также проводить оценку ЭМО для средств связи МКООПИ при размещении его в конкретной территориальной позиции.

8. Предложена методика оценки условий ЭМС МКООПИ с радиоэлектронными средствами, размещенными в заданном районе размещения, которая может быть применена как при проектировании РЭС, так и в ходе эксплуатации и, которая предусматривает обеспечение беспомеховой работы информационных радиоэлектронных средств в районах их размещения в условиях сложной электромагнитной обстановки.

9. Разработан проект стандарта организации, регламентирующий требования по порядку реализации, предъявляемых к продукции, требований по ЭМС.

1. ЭМС для разработчиков продукции / Т. Уильяме М.: Издательский Дом «Технологии», 2003г. -540с.

2. ЭМС для систем и установок / Т. Т. Уильяме, К. Армстронг М.: Издательский Дом «Технологии», 2004г. -508с.

3. Князев А.Д. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. М.: Радио и связь, 1984. - ЗЗбс.

4. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи /Составитель Д.Р.Ж. Уайт; В 3-х выпусках. Вып. 1 .-общие вопросы ЭМС. Межсистемные помехи /Сокр. пер. с англ.; Под ред. А.И. Сапгира. М.: Сов. Радио, 1977. - 352с.

5. Ott Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах /Пер. с англ. Б.Н. Бронина; Под ред. М.В. Гальперина. М.: Мир. 1979. - 320с.

6. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств инепреднамеренные помехи /Составитель Д.Р.Ж. Уайт; В 3-х выпусках. Вып.2:внутрисистемные помехи и методы их уменьшения /Сокр. Пер. с англ.; Под ред. А.И. Сапгира. М.: Сов. Радио, 1978. - 272с.

7. Князев А.Д., Кечиев JI.H., Петров Б.В. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совместимости. -М.: Радио и связь, 1989г. 224с.

8. ГОСТ Р ИСО 9000-2008 Система менеджмента качества. Основные положения и словарь

9. ГОСТ Р ИСО 9001-2008 Система менеджмента качества. Требования

10. Директива Совета о телекоммуникационном оконечном оборудовании (98/13/ЕС)

11. Директива Совета от 9 марта 1999г. о радио- и телекоммуникационном оборудовании (99/5/ЕС)

12. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Роль и значении стандартов Международной электротехнической комиссии (МЭК) // Технологии ЭМС. 2002.- №1, 2002, №2

13. Кармащев B.C., Водопьянов Г.В., Мартынов JIM. О работах по пересмотру международных стандартов в области устойчивости технических средств к электромагнитным помехам // Технологии ЭМС. 2002.- №3 .-С.43-47.

14. Вопросы электромагнитной совместимости. Требования новой Директивы

15. Евросоюза // Новости электротехники №1(31). 2005. С.21-26.

16. Братухин П.И., Кармашев B.C., Протасов С.Н. Альтернативный проект общего технического регламента ЭМС. Технологии ЭМС, № 3,2005

17. Кечиев Л.Н. Проблемы обеспечения ЭМС при конструировании электронных средств //Сборник докладов 9-й научной конференции по ЭМС. 2006. - С. 30-34.19. МНИРТИ. Отчет МКООПИ.

18. Кравченко В.И., Болотов Е.А., Латунова Н.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи. М.: Радио и связь, 1987.

19. Балюк Н.В., Болдырев В.Г., Булеков В.П., Кечиев Л.Н., Кириллов В.Ю., Литвак И.И., Постников В.А., Резников С.Б. Электромагнитная совместимость технических средств подвижных объектов. Учебное пособие М.: МАИ, 2004.

20. Глудкин О. П. и др. Всеобщее управление качеством. М.: Радио и связь, 1999.600 с

21. Носов В.В. "Подход МЭК к международной стандартизации по проблеме ЭМС". "Технологии ЭМС" N1, N2,2002.

22. Системы управления. Инжиниринг качества/А. Г. Варжапетян, В. А. Анохин, Е. Г. Семенова и др.; Под ред. А. Г. Варжапетяна. М.: Вузовская книга, 2001. 320 с.

23. Кармашев. B.C. Проблемы обеспечения ЭМС технических средств в условиях членства РФ во Всемирной торговой организации. Технологии ЭМС, № 1, 2002

24. Кармашев B.C. Электромагнитная совместимость технических средств. Справочник, 2001.

25. Михайлов М.К., Фоминич Э.Н., Хромов В.В.Испытания технических средств на стойкость к электромагнитным импульсам естественного и искусственного происхождения. Технологии ЭМС, №1, 2005.

26. Балюк Н.В., Якушин С.П. Устойчивость технических средств к воздействию импульсных электромагнитных полей. Сб. научн. трудов/Под ред. Л. Н. Кечиева. М.: МИЭМ, 2003с. 17-32.

27. Тухас В.А., Пожидаев С.В. Комплекс оборудования для испытаний на электромагнитную совместимость. Технологии ЭМС, № 1 2002, стр. 41

28. Кечиев Л.Н. Современные проблемы обеспечения электромагнитной совместимости быстродействующих цифровых электронных средств. Сборник докладов Российской научно-технической конференции по ЭМС, С-Пб,2004.

29. Акбашев Б.Б., Михеев О.В., Ольшевский А.Н., Степанов П.В. Основные направления исследований по проблеме ЭМС устройств телекоммуникаций. Сборник научных трудов МИЭМ под ред. Кечиева Л.Н.,2006.

30. Соколов A.A. Подосеев С.А. Излучение и измерение импульсных электромагнитных полей, М. 2000.

31. Проблемы качества, безопасности и диагностики в условиях информационногообщества: Материалы научно-практической конференции/Под ред. В.Г. Домрачева, С.У. Увайсова. М. МИЭМ, 2004. - 247 с.

32. Основы организации и сертификации системы менеджмента качества. Часть 1. Философия и методология менеджмента качества. Учебное пособие ИнИС ВВТ. Москва -2007.

33. ГОСТ Р 51319-99 "Совместимость технических средств электромагнитная. Приборы для измерения индустриальных радиопомех. Технические требования и методы испытаний"

34. ГОСТ Р 51320-99 "Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустриальные. Методы испытаний технических средств-источников индустриальных радиопомех".

35. МЭК 61000-1-1 (1992) "Электромагнитная совместимость (ЭМС)-Часть 1: Основы-Раздел 1 ¡Применение и интерпретация фундаментальных определений и терминов"

36. МЭК 61000-1-2 (2001) "Электромагнитная совместимость (ЭМС)-Часть 1-2: Основы-Методология достижения функциональной безопасности электрического и электронного оборудования с учетом электромагнитной совместимости"

37. МЭК 61000-2-3 (1992) "Электромагнитная совместимость (ЭМС)-Часть 2: Электромагнитная обстановка -Раздел 3: Описание электромагнитной обстановки -Излучаемые и кондуктивные помехи, не связанные с частотой сети

38. МЭК 61000-4-1 (2000) "Электромагнитная совместимость (ЭМС)-Часть 4-1: Методы испытаний и измерений Обзор стандартов МЭК серии 61000-4

39. МЭК 61000-6-1 (1997) "Электромагнитная совместимость (ЭМС)-Часть 6: Общие стандарты -Раздел 1: Помехоустойчивость технических средств, применяемых в жилых, коммерческих зонах и производственных зонах с малым энергопотреблением

40. МЭК 61000-4-13 (2002) "Электромагнитная совместимость (ЭМС)-Часть 4-13: Методы испытаний и измерений Гармоники и интергармоники, включая подачу сигналов на входной порт сети переменного тока; испытания на устойчивость к низкочастотным помехам

41. МЭК 61000-4-14 (2002) "Электромагнитная совместимость (ЭМС)-Часть 4-14: Методы испытаний и измерений Испытания на устойчивость к колебаниям напряжения

42. ФЗ № 184 «О техническом регулировании» от 27 декабря 2002 г. (с изменениями от 8 августа 2005 г., 1 мая, 1 декабря 2007 г., 23 июля 2008 г.)

43. МЭК 61000-2-5 (1995) "Электромагнитная совместимость (ЭМС)-Часть 2:

44. Электромагнитная обстановка -Раздел 5: Классификация электромагнитных обстановок. Базовая публикация ЭМС

45. Соколов A.A. Подосеев С.А. Излучение и измерение импульсных электромагнитных полей, М. 2000.

46. Подосенов С.А., Потапов A.A., Соколов A.A. Импульсная электродинамика широкополосных радиосистем и поля связанных структур. Радиотехника, М.,2003.

47. Сахаров К.Ю. Излучатели сверхкоротких электромагнитных импульсов и методы измерений их параметров. Монография, Москва, 2006

48. Мырова J1.0. Попов В.Д., Верхотуров В.И. Анализ стойкости систем связи к воздействию излучений. М.: "Радио и связь", 1993. 268 с.

49. Мырова Л.О., Чепиженко А.З., «Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям», М.: «Радио и связь», 1988.

50. Кечиев Л.Н., Степанов П.В., Арчаков О.Н. Предотвращение катастроф электромагнитного характера в информационных системах // Технологии электромагнитной совместимости № 4(15). М., Издательский Дом «Технологии», 2005г., с. 7-19.

51. Балюк Н.В., Болдырев В.Г., Булеков В.П., Кечиев Л.Н., Кириллов В.Ю., Литвак И.И., Постников В.А., Резников С.Б. Электромагнитная совместимость технических средств подвижных объектов. Учебное пособие М.: МАИ, 2004.

52. Грачев H.H., Аврамов Ю.С., Шляпин А.Д. Защита человека от электромагнитных излучений. М., 2002.

53. Грачев H.H., Мырова Л.О. Защита человека от опасных излучений. М., 2005

54. Матюхевич С.Н., Бзыта В.И., Сидорюк П.А. Методы и средства воспроизведения действия ЭМП РПС и РЛС. Сборник докладов Российской научно-технической конференции по ЭМС, С-Пб,2004.

55. Мырова Л.О. Попов В.Д., Верхотуров В.И. Анализ стойкости систем связи к воздействию излучений. М.: "Радио и связь", 1993. 268 с.

56. Акбашнев Б.Б., Захарьина О.С., Кечиев Л.Н. Экранирование оптически прозрачных апертур. М.: Изд. МИЭМ, 2005. - 54 с.

57. Управление движущимися объектами: Учеб. пособие/Под ред. А. А. Елисеева и А. А. Оводенко. М.: Изд-во МГАП "Мир книги", 1994. 427 с.

58. Балашов В. М., Семенова Е. Г., Трефилов Н. А. Технология производства антенн и устройств СВЧ. М.: Изд-во МГАП "Мир книги", 1992. 185 с.61. 4. Коршунов Г. И. Обеспечение качества сложных систем. СПб.: СПГУВК, 2001.83 с.

59. Варжапетян А. Г., Коршунов Г. И. Обеспечение качества технических средств автоматизации. Л.: Машиностроение, 1984. 232 с.

60. Антенны: современное состояние и проблемы/Под ред Л. Д. Бахраха, Д. И. Воскресенского. М.: Советское радио, 1979. 208 с.

61. Фикс М. Е. Зеркальные антенны//Радиоэлектроника за рубежом. 1985. № 4. С.1.22.

62. Самойленко В. И., Шишов Ю. А. Управление фазированными антенными решетками/МФТИ. М., 1984. 240 с.

63. Робастность в статистике. Подход на основе функций влияния: Пер. с англ. М.: Мир, 1989.512 с.

64. Борисов Ю. П. Математическое моделирование радиосистем. М.: Советское радио, 1976. 220 с.

65. Дубов Ю. А., Травкин С. И., Якимец В. Н. Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем. М.: Наука, 1986. 287 с.

66. Семенова Е. Г. Критерий качества антенных отражателей//Радиотехнические устройства в системах измерения, контроля и автоматизации. Ульяновск: Изд-во УлПИ, 1994. С. 81-86.

67. Гуткин Л. С. Оптимизация радиоэлектронных устройств по совокупности показателей качества. М.: Советское радио, 1975. 368 с.

68. Сулливан Л. П. Структурирование функции качества. Курс на качество. 1992, №3-4. С. 156-157.

69. Крутько А. Т., Яманов С. А. Полимерные материалы в зеркальных антеннах СВЧ диапазона. Обзор//Зарубежная радиоэлектроника. 1978. № 4. С. 123-134.

70. Семенова Е. Г., Балашов В. М. Особенности проектирования тонкостенных конструкций из полимерных композитов // Многофункциональные радиоэлектронные комплексы перспективных летательных аппаратов. СПб., 2001. 53 с.

71. Принятие решений о качестве, управляемом заказчиком/А.Г. Варжапетян, Е. Г. Семенова, В. М. Балашов, А. А. Варжапетян. М.: Вузовская книга, 2003. 328 с.

72. Армстронг Дж. Р. Моделирование цифровых систем. М.: Мир, 1992. 174 с.

73. Варжапетян А. Г., Глущенко В. В. Системы управления: исследование и компьютерное проектирование. М.: Вузовская книга, 2000. 328 с.

74. Системы управления. Инжиниринг качества/А. Г. Варжапетян, В. А. Анохин, Е.Г. Семенова и др.; Под ред. А. Г. Варжапетяна. М.: Вузовская книга, 2001. 320 с.