Функциональное диагностирование сетей из цифровых автоматов состояний

The problem of functional diagnosis of digital devices forming a network of state automata is considered. This task for the network components is supposed to be solved, and the corresponding diagnostic devices for them are provided. The possibility of their population transformation into the tools for the entire network diagnostics is shown. The result of the transformation with the restrictions on the number of components with errors is simplified in compare with the original population. A procedure is proposed allowing to find analytical expressions defining an auxiliary control and an error discriminator for the most probable case of error localization (all errors are concentrated in a certain component of the network). The first part of the article provides a solution of the functional diagnosis problem for the case when the parity functions of all components are scalar, and the class of detectable errors is given by unit multiplicity. Next, the result generalizes for the case of vector functions, where multiple errors can occur. The procedure minimizes the sought for functional diagnosis devices with respect to the order when preserving the initial detecting ability within any network component. The obtained results are illustrated by an example of construction of functional diagnosis equipment for ranging signal processing device in broadband short-range radio engineering navigation system.Рассмотрена задача функционального диагностирования цифровых устройств, образующих сеть из автоматов состояний. Предполагается, что эта задача для компонентов сети решена и соответствующие средства диагностирования для них построены. Показана возможность преобразования их совокупности в средства диагностирования всей сети, причем результат преобразования при наличии ограничений на число компонентов с ошибками упрощается по сравнению с исходной совокупностью. Предложена процедура, позволяющая для наиболее вероятного случая локализации ошибок (все ошибки сосредоточены в некотором компоненте сети) найти аналитические выражения, задающие вспомогательный контрольный автомат и дискриминатор ошибок. В первой части статьи решение задачи функционального диагностирования дано для случая, когда функции соответствия всех компонентов скалярны, а класс обнаруживаемых ошибок задан единичной кратностью. Далее результат обобщается для случая векторных функций, при котором возможно появление многократных ошибок. Процедура минимизирует искомые устройства функционального диагностирования по критерию порядка при сохранении исходной обнаруживающей способности в рамках любого компонента сети. Полученные результаты иллюстрируются примером построения средств функционального диагностирования для устройства обработки дальномерного сигнала широкополосной радиотехнической системы ближней навигации

Функциональное диагностирование узлов радиосистем со статическими нелинейностями

The problem of diagnosis of functional nodes that are part of radio systems with a static nonlinearity and allowing for the decomposition into components with scalar inputs and outputs. It is shown that in this case it is possible to construct means of functional diagnosis in the form of a Bank of observers, allowing to solve the task not only of detection but also the localization of errors to the maximum possible depth. Offered an appropriate synthesis algorithm means of diagnosis, which is illustrated by an example.Рассмотрена задача функционального диагностирования узлов, входящих в состав радиотехнических систем, имеющих статическую нелинейность и допускающих декомпозицию на компоненты со скалярными входами и выходами. Показано, что в этом случае можно построить средства функционального диагностирования в виде банка наблюдателей, позволяющего решить задачу не только обнаружения, но и локализации ошибок с максимально возможной глубиной. Предложен алгоритм синтеза средств диагностирования, работа которого проиллюстрирована примером

Локализация ошибок в сетях из цифровых автоматов состояний

Introduction. In the paper a fault isolation problem in the devices combining digital unit by functional diagnostics methods is considered. Networks of state automates are accepted as mathematical models of the devices. Assumed, that functional diagnostics devices for each network component are preliminarily constructed in an optimal way and they consist of a control automata and of a fault discriminator of unit dimension.Aim. To develop functional diagnostics method based on theoretical analysis allowing to decide fault isolation problem in networks of state automation and to reduce computational complexity and hardware redundancy.Materials and methods. An analysis of mathematical description of a network of state automation and functional diagnostics devices for each network component was presented in terms of algebraic theory of functional diagnosis of dynamic systems. A possibility to transform the set of known functional diagnostics devices of the network was demonstrated. The possibility provided a localization of the network component with an error, if the component was unique.Results. A searching procedure of the analytical equations determining supervision automata and fault discriminator for the whole network was proposed. The case when initial functional diagnostics devices for each network component were defined by scalar functions was considered. The obtained result was generalized to the case, when mentioned devices were defined by vector functions. The application of the described method was demonstrated in the example of construction functional diagnostics devices for simplified fragment of the device for forming priorities of mutual aircraft navigation system.Conclusion. Estimation of results by an order criterion was obtained. It was established that with an increase in the number of network components, the reduction of intentioned redundancy by functional diagnostics devices compared with the original version increased significantly.Введение. Для повышения достоверности выходной информации систем радиолокации и радионавигации нередко требуется локализация узлов с ошибками в режиме реального времени. Один из самых эффективных способов решения задачи локализации состоит во введении в состав систем средств функционального диагностирования. Однако для систем, имеющих большое количество функциональных узлов, на применение этого способа накладываются ограничения: сложность решения диагностической задачи и необходимость сокращения введенной аппаратной избыточности. Пути редукции этих ограничений при решении задачи локализации в упомянутых системах исследованы в настоящей статье.Цель работы. Разработка метода синтеза средств функционального диагностирования, решающего задачу локализации ошибок систем радиолокации и радионавигации и позволяющего снизить вычислительную трудоемкость и уменьшить аппаратные затраты.Материалы и методы. В качестве математических моделей систем приняты сети из цифровых автоматов состояний. Представлен анализ математического описания сети из цифровых автоматов состояний, а также средств функционального диагностирования каждого компонента сети. Показана возможность преобразования совокупности известных средств функционального диагностирования сети, обеспечивающая локализацию компонента сети с ошибкой при условии его единственности.Результаты. Предложена процедура поиска аналитических выражений, задающих контрольный автомат и дискриминатор ошибок для всей сети. Рассмотрен случай, когда исходные средства функционального диагностирования компонентов заданы скалярными функциями. Полученный результат обобщен на случай векторного задания функций упомянутых средств.Заключение. Анализ полученных результатов при помощи оценки по критерию порядка показывает, что при увеличении числа компонентов сети выигрыш по избыточности, вносимой средствами функционального диагностирования, по сравнению с исходным вариантом, существенно растет для сети, состоящей из семи компонентов. Возможность практического применения результатов исследования показана на примере решения задачи локализации для упрощенного фрагмента устройства формирования приоритетов системы взаимной навигации летательных аппаратов

Fault Isolation in Network of State Automates

Introduction. In the paper a fault isolation problem in the devices combining digital unit by functional diagnostics methods is considered. Networks of state automates are accepted as mathematical models of the devices. Assumed, that functional diagnostics devices for each network component are preliminarily constructed in an optimal way and they consist of a control automata and of a fault discriminator of unit dimension.Aim. To develop functional diagnostics method based on theoretical analysis allowing to decide fault isolation problem in networks of state automation and to reduce computational complexity and hardware redundancy.Materials and methods. An analysis of mathematical description of a network of state automation and functional diagnostics devices for each network component was presented in terms of algebraic theory of functional diagnosis of dynamic systems. A possibility to transform the set of known functional diagnostics devices of the network was demonstrated. The possibility provided a localization of the network component with an error, if the component was unique.Results. A searching procedure of the analytical equations determining supervision automata and fault discriminator for the whole network was proposed. The case when initial functional diagnostics devices for each network component were defined by scalar functions was considered. The obtained result was generalized to the case, when mentioned devices were defined by vector functions. The application of the described method was demonstrated in the example of construction functional diagnostics devices for simplified fragment of the device for forming priorities of mutual aircraft navigation system.Conclusion. Estimation of results by an order criterion was obtained. It was established that with an increase in the number of network components, the reduction of intentioned redundancy by functional diagnostics devices compared with the original version increased significantly

The Diagnosis of Functional Nodes of Radio Systems with Static Nonlinearities

The problem of diagnosis of functional nodes that are part of radio systems with a static nonlinearity and allowing for the decomposition into components with scalar inputs and outputs. It is shown that in this case it is possible to construct means of functional diagnosis in the form of a Bank of observers, allowing to solve the task not only of detection but also the localization of errors to the maximum possible depth. Offered an appropriate synthesis algorithm means of diagnosis, which is illustrated by an example

Functional Diagnosis of Digital State Automation Networks

The problem of functional diagnosis of digital devices forming a network of state automata is considered. This task for the network components is supposed to be solved, and the corresponding diagnostic devices for them are provided. The possibility of their population transformation into the tools for the entire network diagnostics is shown. The result of the transformation with the restrictions on the number of components with errors is simplified in compare with the original population. A procedure is proposed allowing to find analytical expressions defining an auxiliary control and an error discriminator for the most probable case of error localization (all errors are concentrated in a certain component of the network). The first part of the article provides a solution of the functional diagnosis problem for the case when the parity functions of all components are scalar, and the class of detectable errors is given by unit multiplicity. Next, the result generalizes for the case of vector functions, where multiple errors can occur. The procedure minimizes the sought for functional diagnosis devices with respect to the order when preserving the initial detecting ability within any network component. The obtained results are illustrated by an example of construction of functional diagnosis equipment for ranging signal processing device in broadband short-range radio engineering navigation system