Алешин Г.В., Богданов Ю.А. Эффективность сложных радио-технических систем

Подождите немного. Документ загружается.

131

Таким образом, обработка изображений биологическими и бионическими системами пред-

ставляет собой линейную фильтрацию сигналов (изображений) соответствующей природы. Та-

кая обработка сигналов по типу оконтуривания предназначена по существу как для повышения

точности оценки положений фронтов, так и для распознавания объектов по контурам их изобра-

жений.

132

8. Оптимизация специфических показателей качества радиотехнических систем

Речь идет о тех показателях качества РТС, которые оказалось возможным изучать отдельно

от остальных, несмотря на наличие их связи с ними. Далее рассматриваются показатели и задачи

оптимизации электромагнитной совместимости РЭС, оптимизация надежности РТС и проблема

оптимизации стандартов функциональных элементов.

8.1. Оптимизация электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств

Следует заметить, что в [30] и в основных чертах в данном подразделе создан такой матема-

тический аппарат для оценки качества электромагнитной совместимости радиоэлектронных

средств, который адекватно отражает физические процессы и природу явлений в РТС, прост для

применения и органически сочетается с общей задачей оптимизации РТС.

Научно-технический прогресс, сопровождаемый ростом числа радиоэлектронных средств

(РЭС) и ростом мощности их излучений, обостряет проблему их электромагнитной совместимо-

сти (ЭМС), т. е. меры качества их одновременной работы. Физической причиной возникновения

проблемы ЭМС, как известно [13, 14, 29, 30, 31], является наличие неосновных побочных излу-

чений передатчиков РЭС, излучений электроустановок и наличие побочных каналов приема

РЭС.

Существует обилие задач анализа ЭМС РЭС [13, 14, 29, 31 и др.] и инженерное понимание

важности решения проблемы ЭМС. Однако, до сих пор отсутствует приемлемая мера качества

ЭМС РЭС и поэтому отсутствуют четкое понимание сущности проблемы, оценка связи меры

качества ЭМС с техническими параметрами и характеристиками РЭС и, как следствие, ответы

на насущные вопросы: как оценить качество ЭМС, какие показатели побочных каналов излуче-

ний и приема считать допустимыми для некоторых условий и оптимальными, как оптимально

распределить усилия элементов РЭС в достижении их ЭМС с заданным качеством функциони-

рования.

Цель таких исследований — ответить на эти вопросы и создать для этого соответствующий

математический аппарат.

В существующей литературе предлагается в качестве критериев ЭМС РЭС: вероятность

ЭМС РЭС, критерии помехоустойчивости, вероятность достижений цели и т. д. Вероятность

достижения цели трудно формализовать, т. е. получить в аналитическом виде. Существующие

критерии помехоустойчивости непригодны (особенно для негауссовых помех), в произвольной

электромагнитной обстановке (ЭМО), поскольку каждому виду сигнала и помехи соответствует

свой вид оптимального критерия помехоустойчивости. Поэтому нецелесообразно использовать

указанные критерии для оценки ЭМС РЭС. Монотонность зависимости критериев помехоустой-

чивости от отношения

сигнал / суммарная помеха в i-м канале позволяет использовать его

(отношение

) как показатель качества РЭС [29, 30, 31]. Однако известные методики расчета

отношения

сигнал / суммарная помеха в i-м канале не позволяют учесть фазовые спектры

НЭМП и сигналов, связь отношения

с частотными характеристиками и показателями качест-

ва радиоприемных и радиопередающих устройств и выявить существенные законы ЭМС РЭС.

Бесполезно также вычислять, а тем более измерять мгновенные мощности составляющих вы-

ходного суммарного процесса ввиду наличия неопределенного и помехового флуктуационного

процесса.

Поэтому будем вычислять среднее по времени значение мощности

на единичном сопро-

тивлении на выходе i-го канала и мощности составляющих выходного процесса, тем более что

реальные измерители полей ЭМО используют неизбежно инерционные пик-детекторы [13, 29,

30, 31].

y t dt

вых i

∫

−

( )

, (8.1.1)

где суммарное напряжение

y t

вых i

( )

на выходе радиоприемного устройства равно

y t K f S f S f e df

вых i i i k

j ft

( ) ( ) ( ) ( )= +

∑













∫

≠

−∞

∞

2π

, (8.1.2)

133

— время усреднения (наблюдения), превышающее наименьший период частоты модуля-

ции,

f — частота,

t — время,

K t

( )

— частотная характеристика i-го канала,

S t

( )

— спектр излучения k-го канала.

Поскольку

y t y t y t

вых i вых i вых i

( ) ( ) ( )

, (8.1.3)

где звездочка означает величину, сопряженную

y t

вых i

( )

, подставим в формулу (8.1.1) выра-

жение (8.1.2) и его сопряженное значение. Получим соответственно 3-х кратный интеграл.

Заметив, что

( )

j f f t

e dt f f

→∞

−

∫

= −

lim

1 2

где

( )

δ f f

1 2

−

— это δ-функция Дирака, и

ωT

>>1

, а также учитывая фильтрующее свойство

δ-функции, получим в результате

P K f S f S f df

i i i i

j i

= +

∑

∫

≠

−∞

∞



( )



( )



( )

. (8.1.4)

Представляя квадрат модуля суммы аналогично (8.1.3), получим соответственно

P P P P

i i i i

= + +

1 2 3

, (8.1.5)

где

P K S f

i i i i1 0

= ∆

, (8.1.6)

— наибольшее значение соответствующего коэффициента передачи рецептора и

спектра сигнала i-го канала

∆f k f S f df

i i i1

∫

−∞

∞



( )



( )

, (8.1.7)



( )



( )

k f

K f



( )



( )

s f

S f

P K S f

i i i2 0

= ∆

, (8.1.8)

∆ ∆f f

i j

j i

2 2

∑

≠

∆f k f s f s f s f s f df

j i i j i j2

= +

∫

−∞

∞



( )



( )



( )



( )



( )

* *

, (8.1.9)



( )



( )

s f

S f

P K S f

i i i3 0

= ∆

, (8.1.10)

∆f k f s f df

i i j

j i

∑

∫

≠

−∞

∞



( )



( )

. (8.1.11)

Несложно показать, что для флуктуационного шума на входе канала, ширина спектра кото-

рого существенно больше ширины спектра сигнала, составляющая

∆f

существенно меньше

∆f

. Поэтому мощность

флуктуационного шума на выходе i-го канала можно счи-

тать отдельным слагаемым в сумме (8.1.5). При этом

P N П Ш K

шi i i i

0 0

, (8.1.12)

где

134

П k f df

i i

∫

−∞

∞



( )

Определим отношение

сигнал / суммарная помеха на выходе i-го канала.

P P P

шi i i

+ +

2 3

. (8.1.13)

Учитывая выражения (8.1.6—8.1.11), получим

i i

1 1

, (8.1.14)

шi

— отношение сигнал / флуктуационный шум,

где

i i

f f

∆

∆ ∆

2 3

— показатель качества электромагнитной совместимости (ЭМС), кото-

рый учитывает как электромагнитную обстановку (ЭМО), и так и соответствующее качество

радиоприемной и радиопередающей аппаратуры и других электроустановок.

Из формулы (8.1.14) следует, что параметр качества ЭМС

влияет на отношение сигнал /

результирующая помеха

точно так же, как и отношение сигнал / флуктуационный шум

Отсюда следует основной вывод теории ЭМС: бесполезно увеличивать энергетический потенци-

ал радиолинии (

) при низкой ЭМС (

i i

). Конкурирующим владельцам радиолиний одной

протяженности бесполезно также увеличивать мощности их передатчиков, потому что это при-

ведет к предельному, технически реализуемому максимальному значению мощности в соперни-

чающих радиолиниях. Поскольку при этом мощность флуктуационного шума

шi

станет мень-

ше мощности побочных излучений и каналов, то мощность сигнала

растет так же, как и

P P

i i2 3

. Значит, согласно (8.1.14) отношение сигнал / суммарная помеха практически не изме-

нится. Поэтому владельцам радиолиний рациональней не увеличивать энергетический потенци-

ал радиолиний, а договориться о допустимых уровнях побочных излучений радиолиний и о рас-

пределении рабочих частот. Вот почему существует множество международных организаций,

МККР и других, решающих эти проблемы.

Кроме идей важности обеспечения ЭМС и требуемого качества

работы радиолинии из

формулы (8.1.14) следует также, что неприемлема существующая практика расчета радиолинии,

исходя только из ее энергетического потенциала

— отношения мощности сигнала к мощно-

сти шума на выходе канала.

Изложенный метод оценки качества радиолиний для частотной селекции можно обобщить и

на другие параметры селекции: по пространственным углам, по поляризации, по времени, по

структуре и для их комбинаций.

В большинстве случаев пространственная и поляризационная селекция независимы от дру-

гих. Это позволяет в соотношениях (8.1.5—8.1.11) учесть указанные виды селекции, в том числе

временную селекцию в обобщенной оценке качества i-й радиолинии

. Отношение сиг-

нал/суммарная помеха

в этом случае имеет тот же вид

i i

0 0

, (8.1.15)

где

i i

f f

1 0

2 0 3 0

∆

∆ ∆

При этом

∆ ∆f a g g f

i i i прм(i) i прд(i) i1 0

2 2

= ж

, (8.1.16)

где

( )

a rect t t

i T k

= −

∑

135

[ ]

rect t

t T

( )

, ,

∈

∉











1 0

0 0

— число, k — номер,

— продолжительность, а

— момент включения приемника i-

й радиолинии. Аналогично

— расписание стробирующих функций включения j-го передат-

чика,

a a t a t

i j i j( )

( ) ( )=

— результат временной селекции i-го приемника от j-го передатчика, обыч-

но

a a

ii i

— относительный уровень сигнала, учитывающий потери за счет несовпадения поляри-

зации в i-м радиоприемном устройстве при приеме излучения от j-го радиопередающего устрой-

ства,

i прм(j)

— коэффициент направленного действия (КНД) i-й приемной антенны в направле-

нии j-го излучателя,

i прд(j)

— КНД i-й передающей антенны в направлении на j-ю приемную антенну,

обычно

i прм(j)

i прд(j)

Аналогично

∆ ∆f f

i ij

j i

2 0 2 0

∑

≠

, (8.1.17)

где

∆ ∆f a g g g g f

ij ij i прм(i) i прд(i) j прд(i) i прм(j) ij2 2

= ж

(8.1.18)

∆f a k f g g s f df

i i j

j i

i i прм(j) j прд(i) j

j i

3 0

∏

∑

∫

≠

−∞

∞

( )



( ) ( )ж

. (8.1.19)

Соотношения (8.1.15—8.1.19) учитывают практически все виды селекции и позволяют оце-

нить качество ЭМС и качество работы радиолиний. Они отражают связь критериев качества с

соответствующими параметрами радиолиний. Поэтому полученные результаты могут служить

основанием для постановки задач синтеза информационно-измерительных систем с учетом кри-

терия ЭМС и заданной ЭМО и для решения в принципе проблемы ЭМС.

К составу радиолинии принято относить среду распространения радиоволн, радиопередаю-

щее и радиоприемное устройства соответствующего радиоканала. Ранее было показано, что

принятие решения о параметрах ЭМС и требуемом отношении сигнал / флуктуационная помеха

возможна на любых допустимых множествах

. Важно лишь, чтобы выполнялось

условие ЭМС.

q q

вых i вых i доп

≥

, (8.1.20)

где

вых i доп

— допустимое (требуемое) с точки зрения качества ЭМС (численное) значение

отношения сигнал / суммарная помеха на выходе i-го канала,

вых i

— достигаемое значение отношения сигнал / суммарная помеха на выходе i-го канала

при заданных

Все это должно быть справедливо для любого (i-го) канала. В векторной форме условие

(8.1.20) имеет вид

q q

вых вых доп

≥

, (8.1.21)

dim dimq q m

вых вых доп

= =

К тому же

∀ ∈i m[ , ]1

Удовлетворение условиям (8.1.21) обычно проблем не вызывает, поскольку несложно до-

биться их выполнения для достаточно широких множеств

, т. е. выполнение

0 0

i i

вых i

≥

∀ ∈i m[ , ]1

. (8.1.22)

Заметим, что задачи определения зависимости

( )

q k f s f

вых i i j

( ), ( )

, а, значит,

от па-

раметров избирательности и от величины побочных излучений называется обычно задачами

136

анализа, а задачи принятия решения по всем указанным параметрам по одному критерию каче-

ства, или по многим, при наличии ограничений или без них, называются задачами синтеза [2].

Поскольку показатель качества сформулирован (8.1.22), за критерий качества разумнее при-

нять наибольшее значение показателя качества, т. е.

{ }

η,

max

вых

— есть критерий качества ЭМС в

заданной ЭМО.

В случае, когда есть какие-либо ограничения, хотя бы эвристические, на

, напри-

мер, по стоимости

доп

очевидно требуется выполнить условие

C q C

i доп

( , )τ

≤

. (8.1.23)

Следует отметить достаточную универсальность показателя качества радиолинии — отно-

шение мощностей сигнал / суммарная помеха на выходе приемника. Влияние вида сигнала, его

модуляции и системы обработки на выходной эффект, а также вида помехи, ее характеристик

вполне могут быть учтены путем пересчета допустимых значений

вых доп

на соответствующий

вектор качественных параметров радиолиний, например, в вектор вероятностей правильного

обнаружения

( )

доп вых доп

. В этом случае условия можно преобразовать в следующие

( )

D q D

вых доп

≥

. (8.1.24)

Как отмечается в работе Князева А. Д. [13] и в других источниках, решение проблемы ЭМС

находится пока в состоянии анализа и накопления результатов. Однако при таком подходе какой

изложен выше, вполне разрешима задача синтеза. Под синтезом будем понимать такие задачи

оптимизации РЭС, участвующих в работе при заданной ЭМО, которые позволяют определить

оптимальный вектор параметров ЭМС и ЭМО по какому-либо обобщенному критерию, либо по

вектору критериев качества ЭМС. При этом лучшим вектором критериев качества считается

такой, у которого хотя бы одна компонента больше (или меньше) соответствующей компоненты

у других векторов в зависимости от того, как оценивается качество. Какие же критерии качества

помимо упомянутого

вых

присущи радиолиниям? Очевидно, что это — критерии качества,

присущие любым радиосистемам: надежность функционирования, время сеанса, точность на-

строек, масса и габариты аппаратуры, особенно бортовой, ее стоимость и т. д. Существует мне-

ние, что стоимость является только лишь ограничением и ей обычно приписывается второсте-

пенная роль. На самом деле стоимость — равноправный критерий, влияющий на технические

возможности систем. При увеличении правильно используемой стоимости критерий качества

растет. Например, при удвоении стоимости, то есть, при закупке двух измерительных систем

дисперсия случайной погрешности измерений при независимых оценках уменьшается в 2 раза.

Живучесть, помехоустойчивость и т. д. тоже растет, если используются две радиосистемы и т. д.

Однако, стоимость системы неустойчива во времени, имеет различный смысл и другие недос-

татки. Тем не менее, этот критерий учитывают всегда, хотя бы интуитивно. Причем ясно, что

стоимость равноправный, полноценный, а не лексикографический, и не второстепенный крите-

рий. Конечно, с ним неудобно работать. Однако, использовать его можно следующим образом.

Имеются уже изготовленные образцы техники разных лет. Стоимость образцов разных лет мож-

но пересчитать к одному времени изготовления по известным зависимостям. Собранную стати-

стику на плоскостях параметр-стоимость использовать методом перебора для отыскания лучше-

го решения по критерию качества

maxq

вых

(при ограничении на стоимость) невозможно в тече-

ние морального срока службы системы, поскольку велико время счета. Поэтому целесообразно

сгладить статистику линиями среднеквадратической регрессии стоимости на параметр и решить

задачу оптимизации РЭС, как это описано в разделах 3, 4. Покажем принципиальную разреши-

мость проблемы ЭМС в своей заключительной стадии — в синтезе. Для этого задачу сформули-

руем для одной радиолинии по двум показателям качества: по

( )

q q

вых i i i

η ,

и по

( )

C q

i i

η ,

{ }

( )

{ }

η η

i i i i

i i

q q

, ,

max

0 0

, (8.1.25)

при

( ) ( )

C q C C

i i i доп1 0 2

+ ≤η

, (8.1.26)

где

— полная стоимость радиолинии,

( )

C q

i1 0

— стоимость аппаратуры, влияющей на отношение сигнал / флуктуационный шум,

( )

— стоимость селективной части аппаратуры приемника и выхода передатчика.

137

Задача решается аналогично [21]: 1) Линеаризуется показатель (8.1.26), 2) Определяется оп-

тимальное аналитическое решение упрощенной задачи, 3) Решение используется итеративно,

если показатель (8.1.26) нелинейный. Если

( )

C q

i i i

η ,

— выпуклая функция, то решение единст-

венное.

Для упрощения решения часто удобнее использовать двойственные задачи, которые имеют

то же решение.

Аналогично вместо требования

( )

max ,q q

i i

потребуем условия

{ }

( )

{ }

η η

i i i i

i i

q q q

, ,

min

0 0

1 1 1

0 0

= +













(8.1.26)

при

( ) ( )

C q C C

i i i доп1 0 2

+ ≤η

(8.1.27)

1) Линеаризуем (8.1.27)

′

≤C

q C C

q i i i доп

i i0

0 η

η ∆

, (8.1.28)

где

( )

∆C C C q C q C

i доп i доп i i i q i i

i i

= − +

′

0 0 0 0 0 0

0 0 0

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( )

η η

. (8.1.29)

2) Определяем оптимальное аналитическое решение задачи

{ }

i i

min

1 1













(8.1.30)

при

′

≤C

q C C

q i i i доп

i i0

0 η

η ∆

. (8.1.31)

Задача проста и решается любым способом, например, подстановкой уравнения (8.1.31) в

(8.1.30):

{ }

( )

η η

i i

i доп i

i доп

C С

С C

min

′

−

′













′

∆ ∆

. (8.1.32)

Причем оптимальное решение следующее:

i opt

i доп

2С

′

∆C

i opt

i доп

′

∆

. (8.1.33)

При этом

{ }

( )

i i

вых i i i

i доп

q q

max

′

∆

2 C C

i 0i

. (8.1.34)

3) Если

( )

C q

i i

η ,

— выпукло и нелинейно, то решение (8.1.33) используется итеративно.

При этом значения

′

вычисляются для предыдущих значений

( )k−1

i k0 1( )−

, по-

скольку частные производные (градиент) меняются обычно незначительно. Учитывая последнее

предположение, пересчитываются оптимальные технические параметры прежней линии уровня

∆C

, каков бы ни был исходный вектор параметров

( )

i k i k

( ) ( )

− −1 0 1

Если условие малой изменяемости градиента принять в форме малой изменяемости направ-

ления вектора параметров с компонентами

( )

i k i k

( ) ( )

− −1 0 1

в предыдущей

( )k −1

-й точке и

( )

i k i k

( ) ( )

в последующей k-й, то получим следующее уравнение для пересчета:

( ) ( ) ( ) ( )

( )

C X C X C C q q C X

k k i k i k q i k i k k

i k i k

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( )

= +

′

− +

′

− + ≡

− − − −

− −

1 1 0 0 1 1

1 0 1

η η 

. (8.1.35)

Т. е., если разложить

( )

C X

k( )

в ряд Тейлора в окрестности

( )k −1

-й точки

k( )−1

и по опре-

делению (знак тождества «≡») приравнять к исходному значению

( )

C X

k( )−1

, то это и будет урав-

нением для определения такой искомой точки, или такого

k( )

, в котором

( )

C X C X

k k( )

−1

Ввиду изложенного

X X

k k( ) ( )

−

. Подставляя

αX

k( )−1

вместо

k( )

из (8.1.35), получим

138

( ) ( )

( )

! !

( ) ( )

− +













∑

= −

−

k k

C q

C X C X

i i

, (8.1.36)

где

( )

— k-я частная производная

( )

C X

k( )

, в известной точке

k( )−1

При

1 01

− <

′

′′

−

( )

i k

значение α рассчитывается с точностью до 10 % по формуле

( )

= −

−

′

−

′

−

− −

1 0

1 0 1

C X C X

C C q

i k q i k

i i

( )

( ) ( )

. (8.1.37) (8.1.38)

Получив значение

X X

k k( ) ( )

−

, подставляют в формулу (8.1.38) для получения уточнен-

ного значения оптимума и так далее, как описано до тех пор, пока значения

i opt

i opt0

не

установятся.

Таким образом, удалось показать, что общая задача синтеза РЭС в условиях заданной ЭМО

в принципе разрешима. Причем, показан путь, как это сделать. В более общем случае, при син-

тезе РЭС, когда требуется определить оптимальную систему с учетом заданной ЭМО по множе-

ству показателей, взятому из ТТТ, задачу можно решить, используя изложенную методику ре-

шения, описанную в [21].

Разрешима и более общая задача оптимизации РЭС во всем диапазоне частот.

При этом задача ставится следующим образом

{ }

( )

min

C q

(8.1.39)

1 1 1

i i

q q

+ ≤

вых i доп

∀ ∈i m[ , ]1

где

( )

C qη,

— ассигнования на m систем.

Основным достоинством изложенных методов оценки и синтеза ЭМС по заданным показа-

телям качества является то, что во-первых, они непосредственно не связаны с фазовыми соот-

ношениями излучений, во-вторых, они сравнительно инвариантны к качеству и смыслу стати-

стики электромагнитной установки. Действительно, если под излучениями

y t

вых i

( )

понимать

среднее по времени на определенном интервале, то и результаты

вых i

следует понимать в

том же смысле.

При наличии случайных параметров ЭМО задача синтеза РЭС в условиях неопределенной

ЭМО также может быть поставлена и решена известными математическими приемами: когда

параметры ЭМО и ЭМС берутся в среднем, по времени, либо при использовании математиче-

ского ожидания, или, когда используются другие статистические критерии и моменты, или когда

решается задача, в условия которой вносятся случайные возмущения и т. д. Случайный и много-

факторный характер ЭМО чаще всего делает нецелесообразным или даже невозможным детер-

минированное рассмотрение проблемы ЭМС. Поэтому, кроме изложенного, заслуживают вни-

мания также существующие методы постановки и решения задач ЭМС и т. д. [13, 14]. Приве-

денный выше путь решения проблемы ЭМС при соответствующей интерпретации пригоден для

широкого класса исходных данных.

139

8.2. Оптимальная стандартизация функциональных элементов радиотехнических систем

Выполнив оптимизацию РТС на всех множествах с учетом всех показателей качества как на

основе предложенных методов и идей, так и на основе известных ранее, и учтя все эксплуатаци-

онные расходы, мы получим действительно оптимальную систему. Учитывая динамику цен эле-

ментов и интенсивность эксплуатации РТС, мы можем вычислить оптимальный физический и

моральный срок службы системы.

Но такие оптимальные системы производить нецелесообразно, как это ни покажется стран-

ным. Одну, две, три оптимальные системы еще, может, производить целесообразно. А если

больше? Все дело в учете результатов совершенствования технологии в производстве систем,

которое сказывается на снижении себестоимости производства от серии к серии, от номера из-

делия к номеру почти по экспоненциальному закону. Правда, конъюнктура рынка — дело тон-

кое. Снижения цены на изделие можно не дождаться, несмотря на снижение себестоимости. Од-

нако учет снижения себестоимости полезен как для изготовителя, так и для страны в целом, т. к.

влияние низких цен все равно будет заметно.

Как учесть серийность производства? Нужны ли тогда задачи оптимизации? Ответы на эти

вопросы содержатся в данном подразделе.

Такие задачи нужны, хотя, как свидетельствует вся книга, мало кто знает, как достигать оп-

тимума для сложных РТС. Получить оптимальный облик всех разрабатываемых систем — это

полдела. Теперь следует правильно (оптимально) определить стандарты на функциональные

элементы РТС, что также никогда не делалось. Идея оптимизации стандартов заключается в

следующем. Зная все оптимальные технические параметры всех РТС, можно рассчитать плот-

ность всех требуемых параметров по всему диапазону. Расставлять стандарты по техническому

параметру следует реже в несколько раз, чем там лежат оптимальные параметры. За счет этого

на один стандарт будет приходиться несколько элементов разных систем, число которых и обоз-

начают серийность. Качественно допустим крайности. Если серийность мала, то интервал между

стандартами равен интервалу между параметрами двух оптимальных систем. При этом нет се-

рийности и, значит, нет выигрыша в себестоимости двух элементов. Другая крайность — серий-

ность очень велика. Снижение себестоимости велико, но стоимость всех систем будет существо-

енно расти за счет значительного уклонения параметров элементов систем от своих оптималь-

ных значений. Чувствуется оптимум, который изложен далее.

Общеизвестно, что стандартизация аппаратуры, в том числе радиотехнической, имеет сле-

дующие преимущества по сравнению с аппаратурой с нестандартными элементами:

-существенно ниже себестоимость изготовления за счет серийности элементов,

- лучше взаимозаменяемость элементов,

-лучше сопряжение, или соединение элементов,

-шире возможность использования стандартных элементов в любой аппаратуре другого или

того же назначения и класса,

-быстрый прогресс унифицированных узлов и элементов,

-быстрый прогресс систем со стандартными элементами.

Однако существующая практика эвристического назначения стандартов не позволяет полу-

чить максимального эффекта от стандартизации элементов аппаратуры. Необходимо использо-

вать не только экспертные оценки, предшествующий опыт с методом «проб и ошибок», но и

результаты решения глобальной задачи стандартизации аппаратуры и элементов для того, чтобы

выработать корректное решение о значениях и числе стандартов. Для радиотехнических систем

такая задача чрезвычайно сложна. Однако для ряда простых, но типовых случаев такую задачу

поставить и решить можно. Поставим и решим такую задачу для случая, когда радиотехническая

система имеет один канал для измерения параметра движения или для передачи информации.

Такая постановка задачи охватывает также случаи принятия решения о стандартах элементов

одного канала несовмещенной многоканальной системы с последующим решением задачи (на-

пример, методом динамического программирования) для других каналов, либо случаи принятия

решения о стандартах элементов канала многоканальной совмещенной системы с последующим

решением задачи для других каналов, использующим оптимизацию параметров совмещения.

Поставленная задача должна отражать следующие физические и организационные процессы при

стандартизации элементов:

-дискретизацию (стандартизацию) параметров

элементов i-х систем (рис. 8.3.1),

-повышение за счет этого серийности элементов,

140

-повышение себестоимости всей системы за счет отклонения значений стандартов от опти-

мальных параметров, обеспечивающих минимум ассигнований на систему при требуемом каче-

стве выполнения задачи,

-снижение себестоимости элементов аппаратуры за счет серийности производства.

Рис. 8.3.1

Теоретически задача ставится следующим образом. Пусть имеем элементные ряды (рис.

8.3.1), параметры которых имеют ограниченный диапазон

xij

(j-го элемента i-й системы). Если

бы потребность была в системе одного типа с определенными качественными показателями, то

каждый элементный ряд вырождался бы в точку, определяемую в задаче оптимизации РТС [23].

Стандарты следовало бы выбирать в стационарной точке на множестве параметров системы.

Однако, всегда имеется потребность во множестве разнотипных систем, либо систем с различ-

ными показателями качества, которые в совокупности должны обеспечиваться элементными

рядами по типу рис. 8.3.1, причем,

∀ ∈i N[ , ]1

, а

∀ ∈j N

[ , ]1

. В этом случае имеется возможность

повысить серийность элементов определенного типа, которые могут использоваться одновре-

менно в нескольких системах. Это позволит снизить себестоимость изготовления таких элемен-

тов. Более того, серийность элементов целесообразно повышать, отступая даже от оптимально-

сти параметров. Чем больше отступление от оптимальности параметров, тем, с одной стороны,

меньше число стандартов и выше серийность элементов, т. е. снижается себестоимость элемен-

тов. С другой стороны, увеличение интервала между оптимальными и стандартными значениями

приводит к росту требуемых ассигнований на системы и к резкому ухудшению качественных

показателей всех РТС и, в результате, к существенному увеличению ассигнований на все РТС

при сохранении требуемых качественных показателей. Очевидно, что должно существовать оп-

тимальное значение отступления от стационарной векторной точки какой-либо системы, которое

является компромиссом указанных технико-производственных противоречий и которое, собст-

венно, и должно быть стандартным значением параметра элемента РТС. Рассмотрим простей-

ший случай равномерного распределения стандартов j-го элемента по всему диапазону

xij

реа-