Arbre de d faillance d un gps
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4°Année 3 novembre 2008. Arbre de défaillance d’un GPS. Sureté de fonctionnement Jean-Charles BADOCHE Pierre DAVY Maxime LE CADRE. Soutenance projet s ureté de fonctionnement Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE. PLAN. 1 . Introduction - Présentation

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Arbre de défaillance d’un GPS

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Presentation Transcript


Arbre de d faillance d un gps

4°Année

3 novembre 2008

Arbre de défaillance d’un GPS

Sureté de fonctionnement

Jean-Charles BADOCHE

Pierre DAVY

Maxime LE CADRE


Arbre de d faillance d un gps

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

PLAN

1 . Introduction

- Présentation

- Théorie

- Technique

2 . Analyse fonctionnelle

- Actigrammes A0………A6

3 . Arbre de défaillance

- 11 étapes de l’analyse

4 . Conclusion

- Analyse

- Organisation

- Apport


Introduction

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

INTRODUCTION

1 . Introduction

- Présentation

- Théorie

- Technique

2 . Analyse fonctionnelle

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion

  • Système électronique en relation avec les S.E.

  • Le GPS : un composant transversal dans les dominantes

  • Découvrir un produit utilisé dans la vie courante


Pr sentation g n rale

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Présentation générale

1 . Introduction

- Présentation

- Théorie

- Technique

2 . Analyse fonctionnelle

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion

  • Un système de positionnement mondial

  • Opérationnel pour l’armée américaine en 1978

    • Espionnage/Surveillance d’un territoire

    • Guidage de missiles (+ précis, - de dommages collatéraux)

    • Positionnement des forces tactiques

  • Accessible aux civils depuis 1991

    • Guidage des aéronefs

    • Calcul d’itinéraires routiers, maritimes, pédestres…

    • Localisation de véhicules volés (idSat)

  • Précision de l’ordre de 10 m

  • Constellation de 32 satellites

  • Des systèmes alternatifs

    • (GLONASS, běidǒu, IRNSS, QZSS, Galileo, DORIS)

    • ( Russe Chinois Indien Japonais Européen Français)


Th orie math matique

B

C

Terre

A

R

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Théorie mathématique

1 . Introduction

- Présentation

- Théorie

- Technique

2 . Analyse fonctionnelle

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion

  • « Principe d’une onde radio qui avance à la vitesse de la lumière qui met un certain temps à parcourir une distance de A vers B »

  • Avec 3 satellites on peut trianguler la position

  • Cependant les horloges ne sont pas synchrones

    • On mesure alors la différence tAB entre le temps d’arrivé du top venant de A et le top venant de B

    • On obtient le lieu LAB des points R possible dAR - dBR = c.tAB (ellipsoïde dans l’espace)

    • Avec 4 satellites, on a les coordonnées de R dans les 3 dimensions


Th orie math matique1

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Théorie mathématique

1 . Introduction

- Présentation

- Théorie

- Technique

2 . Analyse fonctionnelle

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion

  • Système de coordonnées géodésique: le WGS 84

  • Terre aplatie aux pôles  Ellipsoïde

  • Surface équipotentielle de pesanteur  Géoïde

  • Un récepteur GPS utilise :

    • L’ellipsoïdepour déterminer sa position mathématique (latitude, longitude et altitude)

    • Le géoïdepour déterminer la hauteur (Z)


Th orie math matique2

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Théorie mathématique

1 . Introduction

- Présentation

- Théorie

- Technique

2 . Analyse fonctionnelle

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion

  • Vitesse et effet Doppler

  • « Une source émettrice d’ondes en déplacement comprime les ondes dans le sens du mouvement et les étire dans le sens inverse »

  • On souhaite obtenir la vitesse du récepteur GPS : vitesse du satellite et fréquence du signal émis effet Doppler

  • Relation de Doppler :

  • Relations pour GPS mobile et Satellite mobile :

  • En assemblant ces deux formules, on obtient :


Technique de transmission

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Technique de transmission

1 . Introduction

- Présentation

- Théorie

- Technique

2 . Analyse fonctionnelle

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion

  • Domaine de fréquence : L1 = 1.6GHz et L2 = 1.2 GHz

  • Deux signaux transmis :

    • Code Coarse/Acquisition (C/A) sur L1

    • Code Precision (P) sur L1 et L2 (annuler l’erreur induite par l’ionosphère)

  • Méthodologie de transmission : Code-Division Multiple Access (CDMA)

  • Plusieurs émetteurs diffusent sur le même canal par étalement de spectre (+ résistant aux interférences)

  • Intercorrélation de 2 signaux très faible : un signal ne peut donc pas être pris pour une autre

Signal à transmettre data (50 bit/s)

Porteuse

Signal réellement transmis (1023 Mbit/s)


Technique de d codage

Signal transmis

1 bit de donnée (20460 bits supposés constants)

Signal reçu

Erreurs durant la transmission

Signal final après intégration

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Technique de décodage

1 . Introduction

- Présentation

- Théorie

- Technique

2 . Analyse fonctionnelle

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion

  • Pour faire réapparaître le signal d’origine :XOR entre la porteuse générée localement et le signal reçu

  • La porteuse locale doit être la bonne (sur 32) et en phase :Le récepteur teste tous les C/A possibles avec plusieurs décalages

  • Fiabilité du codage grâce à l’étalement de spectre et une intégration :

  • Méthode superhétérodyne pour diminuer la fréquence à fantenne- fLO


Analyse fonctionnelle

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Analyse fonctionnelle

1 . Introduction

2 . Analyse fonctionnelle

- SADT

- A0

- A1

- A2

- A3

- A4

- A5

- A6

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion

  • MéthodeSADT

  • Découpage en actigrammes :


Analyse fonctionnelle1

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Analyse fonctionnelle

1 . Introduction

2 . Analyse fonctionnelle

- SADT

- A0

- A1

- A2

- A3

- A4

- A5

- A6

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion

  • MéthodeSADT

  • Chaque actigramme se présente sous la forme :

  • Alimentation électrique sous-entendue

  • Bits enable non indiqués dans les actigrammes


Actigramme a0 orienter et donner la vitesse l utilisateur

Commande

Réceptionner le signal

A1

Signal GPS

Utilisateur orienté

Convertir la fréquence

A2

Traiter le signal

A3

Analyser le signal

A4

Afficher les données

A6

Acquérir la commande

A5

A0

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Actigramme A0Orienter et donner la vitesse à l’utilisateur

1 . Introduction

2 . Analyse fonctionnelle

- SADT

- A0

- A1

- A2

- A3

- A4

- A5

- A6

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion


Actigramme a1 r ceptionner le signal

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Actigramme A1Réceptionner le signal

1 . Introduction

2 . Analyse fonctionnelle

- SADT

- A0

- A1

- A2

- A3

- A4

- A5

- A6

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion


Actigramme a2 convertir la fr quence

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Actigramme A2Convertir la fréquence

1 . Introduction

2 . Analyse fonctionnelle

- SADT

- A0

- A1

- A2

- A3

- A4

- A5

- A6

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion


Actigramme a3 traiter le signal

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Actigramme A3Traiter le signal

1 . Introduction

2 . Analyse fonctionnelle

- SADT

- A0

- A1

- A2

- A3

- A4

- A5

- A6

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion


Actigramme a31 d moduler

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Actigramme A31Démoduler

1 . Introduction

2 . Analyse fonctionnelle

- SADT

- A0

- A1

- A2

- A3

- A4

- A5

- A6

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion


Actigramme a32 comparer les signaux

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Actigramme A32Comparer les signaux

1 . Introduction

2 . Analyse fonctionnelle

- SADT

- A0

- A1

- A2

- A3

- A4

- A5

- A6

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion


Actigramme a33 g n rer le code c a local

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Actigramme A33Générer le code C/A local

1 . Introduction

2 . Analyse fonctionnelle

- SADT

- A0

- A1

- A2

- A3

- A4

- A5

- A6

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion


Actigramme a4 analyser le signal

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Actigramme A4Analyser le signal

1 . Introduction

2 . Analyse fonctionnelle

- SADT

- A0

- A1

- A2

- A3

- A4

- A5

- A6

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion


Actigramme a5 acqu rir la commande

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Actigramme A5Acquérir la commande

1 . Introduction

2 . Analyse fonctionnelle

- SADT

- A0

- A1

- A2

- A3

- A4

- A5

- A6

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion


Actigramme a6 afficher les donn es

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Actigramme A6Afficher les données

1 . Introduction

2 . Analyse fonctionnelle

- SADT

- A0

- A1

- A2

- A3

- A4

- A5

- A6

3 . Arbre de défaillance

4 . Conclusion


Objectifs de l tude

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Objectifs de l’étude

1 . Introduction

2 . Analyse fonctionnelle

3 . Arbre de défaillance

- Objectifs

- Choix des normes

- Evénement redouté

- Définition / Limites

- Evénements initiateurs

- Analyse de fonctnt

- Création de l’arbre

- Données de fiabilité

- Probabilité

- Facteurs d’importance

- Synthèse

4 . Conclusion

  • « Calculer la probabilité d’un évènement redouté en fonction des probabilités d’occurrence de non fonctionnement des composants élémentaires. »

  • Déterminer et visualiser l'ensemble des causes et des défauts qui pourraient entraîné l'apparition d'un événement redouté.

  • Analyser et réduire les risques.

  • Appliquer une certification sur un produit


Choix des normes

  • Soutenance projet sureté de fonctionnement

  • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

Choix des normes

1 . Introduction

2 . Analyse fonctionnelle

3 . Arbre de défaillance

- Objectifs

- Choix des normes

- Evénement redouté

- Définition / Limites

- Evénements initiateurs

- Analyse de fonctnt

- Création de l’arbre

- Données de fiabilité

- Probabilité

- Facteurs d’importance

- Synthèse

4 . Conclusion

  • Méthode de type déductif avec représentation du système en statique

  • Partir d’un évènement redouté et remonter l’arbre pour trouver l’origine du problème

  • Norme d’arbre de défaillance CEI 61025(Analyse par Arbre de Panne)

  • Logiciel RELEX®

    • Créer un arbre de défaillance

    • Calculer la probabilité de l’évènement redouté

  • Définition des icônes :

    • La porte OU :

    • Le rectangle : Evènement sommet ou intermédiaire

    • Le cercle : Evènement initiateur


  • Ev nement redout

    • Soutenance projet sureté de fonctionnement

    • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

    Evénement redouté

    1 . Introduction

    2 . Analyse fonctionnelle

    3 . Arbre de défaillance

    - Objectifs

    - Choix des normes

    - Evénement redouté

    - Définition / Limites

    - Evénements initiateurs

    - Analyse de fonctnt

    - Création de l’arbre

    - Données de fiabilité

    - Probabilité

    - Facteurs d’importance

    - Synthèse

    4 . Conclusion

    « Non fonctionnement du système de réception GPS »


    D finition du syst me et de ses limites

    • Soutenance projet sureté de fonctionnement

    • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

    Définition du systèmeet de ses limites

    1 . Introduction

    2 . Analyse fonctionnelle

    3 . Arbre de défaillance

    - Objectifs

    - Choix des normes

    - Evénement redouté

    - Définition / Limites

    - Evénements initiateurs

    - Analyse de fonctnt

    - Création de l’arbre

    - Données de fiabilité

    - Probabilité

    - Facteurs d’importance

    - Synthèse

    4 . Conclusion

    • Récepteur GPS :

      • composants électroniques

      • Interface homme-machine (LCD, boutons)

    • Nous considérons que :

      • les satellites n’ont jamais de désagréments

      • les stations américaines de contrôle ne tombent pas en panne

      • Pas de perturbation des éléments extérieures (tunnel, champ électromagnétique élevé…)

      • Aucune défaillance de la batterie ni du transformateur électrique


    Ev nements initiateurs

    • Soutenance projet sureté de fonctionnement

    • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

    Evénements initiateurs

    1 . Introduction

    2 . Analyse fonctionnelle

    3 . Arbre de défaillance

    - Objectifs

    - Choix des normes

    - Evénement redouté

    - Définition / Limites

    - Evénements initiateurs

    - Analyse de fonctnt

    - Création de l’arbre

    - Données de fiabilité

    - Probabilité

    - Facteurs d’importance

    - Synthèse

    4 . Conclusion

    • A1

      • Antenne multidirectionnelle

      • Connecteur BNC

      • Amplificateur LNA

    • A2

      • Oscillateur

      • Convertisseur HF/IF

    • A4

      • CPU

    • A6

      • Module LCD

    • A3

      • Inverseur

      • Bascule D

      • Compteur programmable

      • Porte XOR

      • Compresseur d’adresse

      • 2 x Multiplexeur

      • RAM

      • Verrou

    • A5

      • 8 x Boutons Poussoirs

      • Encodeur d’adresse


    Ev nement redout analyse de fonctionnement

    • Soutenance projet sureté de fonctionnement

    • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

    Evènement redouté :Analyse de Fonctionnement

    1 . Introduction

    2 . Analyse fonctionnelle

    3 . Arbre de défaillance

    - Objectifs

    - Choix des normes

    - Evénement redouté

    - Définition / Limites

    - Evénements initiateurs

    - Analyse de fonctnt

    - Création de l’arbre

    - Données de fiabilité

    - Probabilité

    - Facteurs d’importance

    - Synthèse

    4 . Conclusion

    • Résultat d’un dysfonctionnement de un ou plusieurs composants

    • Des évènements sont liés sans faire appel aux événements du milieu extérieur

    • Données de fiabilités d’un récepteur GPS à la première utilisation : neuf et synchronisé avec au moins 4 satellites


    Trac de l arbre

    • Soutenance projet sureté de fonctionnement

    • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

    Tracé de l’arbre

    1 . Introduction

    2 . Analyse fonctionnelle

    3 . Arbre de défaillance

    - Objectifs

    - Choix des normes

    - Evénement redouté

    - Définition / Limites

    - Evénements initiateurs

    - Analyse de fonctnt

    - Création de l’arbre

    - Données de fiabilité

    - Probabilité

    - Facteurs d’importance

    - Synthèse

    4 . Conclusion

    • Niveau 0


    Trac de l arbre1

    • Soutenance projet sureté de fonctionnement

    • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

    Tracé de l’arbre

    1 . Introduction

    2 . Analyse fonctionnelle

    3 . Arbre de défaillance

    - Objectifs

    - Choix des normes

    - Evénement redouté

    - Définition / Limites

    - Evénements initiateurs

    - Analyse de fonctnt

    - Création de l’arbre

    - Données de fiabilité

    - Probabilité

    - Facteurs d’importance

    - Synthèse

    4 . Conclusion

    • Niveau 1

      • A1 A2

      • Réception Conversion

      • A3

      • Traitement


    Trac de l arbre2

    • Soutenance projet sureté de fonctionnement

    • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

    Tracé de l’arbre

    1 . Introduction

    2 . Analyse fonctionnelle

    3 . Arbre de défaillance

    - Objectifs

    - Choix des normes

    - Evénement redouté

    - Définition / Limites

    - Evénements initiateurs

    - Analyse de fonctnt

    - Création de l’arbre

    - Données de fiabilité

    - Probabilité

    - Facteurs d’importance

    - Synthèse

    4 . Conclusion

    • Niveau 1

    • A5

    • A4 Commande A6

    • Analyse Affichage


    Trac de l arbre3

    • Soutenance projet sureté de fonctionnement

    • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

    Tracé de l’arbre

    1 . Introduction

    2 . Analyse fonctionnelle

    3 . Arbre de défaillance

    - Objectifs

    - Choix des normes

    - Evénement redouté

    - Définition / Limites

    - Evénements initiateurs

    - Analyse de fonctnt

    - Création de l’arbre

    - Données de fiabilité

    - Probabilité

    - Facteurs d’importance

    - Synthèse

    4 . Conclusion

    • Niveau 2

    • A3 : Traitement


    Donn es de fiabilit

    • Soutenance projet sureté de fonctionnement

    • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

    Données de fiabilité

    1 . Introduction

    2 . Analyse fonctionnelle

    3 . Arbre de défaillance

    - Objectifs

    - Choix des normes

    - Evénement redouté

    - Définition / Limites

    - Evénements initiateurs

    - Analyse de fonctnt

    - Création de l’arbre

    - Données de fiabilité

    - Probabilité

    - Facteurs d’importance

    - Synthèse

    4 . Conclusion


    Calcul de la probabilit de l v nement redout

    • Soutenance projet sureté de fonctionnement

    • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

    Calcul de la probabilité de l’évènement redouté

    1 . Introduction

    2 . Analyse fonctionnelle

    3 . Arbre de défaillance

    - Objectifs

    - Choix des normes

    - Evénement redouté

    - Définition / Limites

    - Evénements initiateurs

    - Analyse de fonctnt

    - Création de l’arbre

    - Données de fiabilité

    - Probabilité

    - Facteurs d’importance

    - Synthèse

    4 . Conclusion

    • Après calcul avec le logiciel Relex®,

    • la probabilité de l’évènement redouté

    • « Non fonctionnement du récepteur GPS » est de :

    • 0,0230969 défaillances pour mille d’heures


    Calcul des facteurs d importances

    • Soutenance projet sureté de fonctionnement

    • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

    Calcul des facteurs d’importances

    1 . Introduction

    2 . Analyse fonctionnelle

    3 . Arbre de défaillance

    - Objectifs

    - Choix des normes

    - Evénement redouté

    - Définition / Limites

    - Evénements initiateurs

    - Analyse de fonctnt

    - Création de l’arbre

    - Données de fiabilité

    - Probabilité

    - Facteurs d’importance

    - Synthèse

    4 . Conclusion

    A0

    A1

    A2

    A3

    A4

    A5

    A6


    Synth se et recommandations

    • Soutenance projet sureté de fonctionnement

    • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

    Synthèse et recommandations

    1 . Introduction

    2 . Analyse fonctionnelle

    3 . Arbre de défaillance

    - Objectifs

    - Choix des normes

    - Evénement redouté

    - Définition / Limites

    - Evénements initiateurs

    - Analyse de fonctnt

    - Création de l’arbre

    - Données de fiabilité

    - Probabilité

    - Facteurs d’importance

    - Synthèse

    4 . Conclusion

    • En utilisation moyenne de 3h par semaine, le GPS subirait une défaillance au bout d’environ 11 années

    • Notre arbre étant séparé en plusieurs sous-arbres,le calcul des facteurs d’importance est quelque peu faussé

    • Tous les composants ont une fonction, aussi minime qu’elle soit celle-ci possède une importance

    • Il serait judicieux de redonder certains composants critiquesafin de réduire la probabilité de défaillance du système


    Conclusion

    • Soutenance projet sureté de fonctionnement

    • Jean-Charles BADOCHE - Pierre DAVY - Maxime LE CADRE

    Conclusion

    1 . Introduction

    2 . Analyse fonctionnelle

    3 . Arbre de défaillance

    4 . Conclusion

    • Recherche documentaire

      • Propriété industrielle

      • Modèle open-source non détaillé

  • Interprétation de schémas électroniques complexes

  • Autonomie

  • Coordination des tâches

  • Découverte de RELEX ®

  • Importance de la Sureté de fonctionnement


  • Questions r ponses

    Questions / Réponses


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