№ 5 (2019)

Проанализированы особенности временной синхронизации станций в системах кван-тового распределения ключа (КРК), учитывающие квантовую природу выходного сигнала фотодетектора. Подчёркивается, что реализация процесса синхронизации в многофотон-ном режиме потенциально упрощает злоумышленнику несанкционированный доступ (НСД) к конфиденциальной информации. Обсуждаются методы повышения защищённости под-системы синхронизации, среди которых выделен подход, ориентированный на использова-ние в качестве синхросигнала фотонного импульса со средним числом фотонов менее 1. Цель исследования направлена на установление функциональной зависимости протяжён-ности волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) от параметров используемых одномодо-вых оптических волокон и однофотонных лавинных фотодиодов (ОЛФД) для формулирова-ния перспектив применения двухэтапный алгоритм однофотонной синхронизации приёмо-передающей и кодирующей станций автокомпенсационной системы КРК без разбиения временных кадров на временные сегменты. В анализируемом алгоритме на приёмном конце известен период следования и длительность оптических синхросигналов. Аппаратура на этапе поиска регистрирует приём фотона или импульс темнового тока (ИТТ) в первом временном кадре. Если в кадре не зарегистрирован фотон, то поиск продолжается в по-следующих кадрах Если при анализе временного кадра принят фотон, то аппаратура пе-реходит к тестированию, где повторный опрос производится только во время стробиро-вания однофотонного фотодетектора. Исследование показывает перспективу использо-вания двухэтапного алгоритма синхронизации системы КРК с применением одномодовых оптических волокон с минимальным погонным затуханием и однофотонных лавинных фо-тодиодов с наменьшей частотой генерации ИТТ. Внедрение двухэтапного алгоритма воз-можно в локальных сетях при протяжённости ВОЛС 20…30 км практически на любых одномодовых оптических волокон в случае применения ОЛФД с частотой генерации ИТТ менее 10 Гц. Построение линий связи с протяжённостью более 50 км возможно только при ориентации на использование ОЛФД с частотой генерации ИТТ менее 1 Гц.

Удаление изображений облаков с фотографий подстилающей поверхности является необходимым условием для применения наборов данных со спутников Земли, поскольку та-кие спутниковые снимки используются для анализа изменений почвенного покрова, связан-ного с расширением городов, восстановлением лесов на заброшенных сельскохозяйственных землях, оценкой площади лесов, выявлением типов лесов и классификацией земного покрова, а эти данные чаще всего загрязнены облаками. В статье исследован алгоритм выделения и удаления изображений облаков и разработана его программная реализация. Показана эф-фективность нового подхода на нескольких примерах для различных областей поверхности земли с облаками. Предметом исследования являются методы и алгоритмы детектирова-ния и реконструкции объектов, скрывающих детали на изображениях, в частности изо-бражений облаков. Объектом исследования является набор из тестовых изображений. Результатом исследования является разработка метода удаления изображений облаков с целью восстановления области, перекрытой облаками. Новизной работы является алго-ритм, позволяющий повысить качество восстановления изображений на основе нейронной сети. Полученные результаты позволяют восстановить области, перекрытые облаками. Оценка эффективности метода восстановления изображений проводилась с помощью статистического критерия  среднеквадратического отклонения результата обработки от истинного изображения. В результате решения поставленных задач можно сделать выводы: – разработан метод удаления изображений облаков и восстановления изображе-ний на основе поиска похожих блоков с последующим их объединении нейронной сетью; – анализ результатов проведённого исследования показал, что предложенный метод позво-ляет улучшить качество реконструкции изображений.

Данная работа относится к области искусственного интеллекта. В ней рассматривает-ся задача коммивояжёра, которая активно используется на практике в логистике, социологии, интеллектуальном проектировании, робототехнике, для решения задач поисковой оптимиза-ции и во многих многих других областях научной деятельности. Задача коммивояжёра (ЗК) является фундаментальной, ввиду её теоретической и практической важности. Поскольку она является NP-полной, поиск решения ведется в пространстве, растущем от n экспоненциально. Разработка новых методов её решения и модификация существующих по-прежнему остается актуальной задачей для исследователей. При решении ЗК большой размерности целесообразно использовать различные приближенные методы поиска её решения. Целью данного исследова-ния является разработка гибридного меметического алгоритма решения ЗК и проверка его эффективности на современных бенчмарках. Меметические алгоритмы относятся к классу эволюционных методов решения, которые в общем случае доказывают свою эффективность при решении сложных оптимизационных задач. Основной методологической базой для проведе-ния исследования является общая теория эволюционных вычислений. Особенностью данной работы является то, что проверка гибридного меметического алгоритма проводилась с ис-пользованием облачных вычислений в сети Интернет, что позволило увеличить вычислитель-ную мощность и сократить время обработки данных. Время работы алгоритма составило , где – количество городов (вершин графа). Была разработана специальная программа и проведен вычислительный эксперимент на современных бенчмарках: Pr76, kroD100, Pr152, Pr439, Pr1002. Для задачи Pr 76 и Pr152 результаты решения совпали с лучшими известными решениями. Разработанный алгоритм показал свою эффективность для решения задачи ком-мивояжёра до 1000 вершин. Результаты исследования практически совпали с теоретическими предпосылками.

В вопросах обеспечения информационной безопасности важной задачей является ис-следование методов оценки защищенности конфиденциальной информации. Для многих систем защиты информации оценка защищенности информации может быть сведена к поиску решений систем булевых нелинейных уравнений и анализу трудоемкости различных методов решения подобных систем (алгебраическому методу анализа). Алгебраические методы анализа применяются, например, к следующим задачам, возникающим в сфере обеспечения информационной безопасности: – аудит состояния защищаемого объекта; – проверка корректности функционирования программ; – анализ надежности систем за-щиты конфиденциальной информации (в том числе при использовании криптографических преобразований). В данной статье представлен предлагаемый подход к применению поиска задачи выполнимости булевых формул (satisfiability problem, SAT) для анализа надежности блочных алгоритмов шифрования, на примере стандарта легковесного шифрования - шиф-ра PRESENT (ISO/IEC 29192-2:2019). Исследование надежности криптографических алго-ритмов к алгебраическим методам анализа заключается в представлении алгоритма шиф-рования в виде системы нелинейных уравнений, связывающей секретный ключ шифрования с открытым и зашифрованным текстом. В качестве метода решения нелинейной систе-мы уравнений в работе рассматривается метод сведения к поиску выполняющих наборов для соответствующей SAT-задачи. Для 3 раундов алгоритма шифрования PRESENT при использовании 6 известных пар текстов был найден секретный ключ шифрования за 1005,68 сек. (поиск выполняющего набора занял 5,01 сек.). Для 4 раундов алгоритма шифро-вания PRESENT при использовании 8 известных пар текстов были найдены 16 возможных ключей шифрования за 3268,42 сек. (для поиска всех выполняющих наборов потребовалось 527,51 сек.). Предложена методика проведения оценки надежности симметричных блоч-ных шифров на основе сведения к поиску SAT-решений с применением SAT-решателей Plingeling и CaDiCaL. Полученные на основе алгебраических методов анализа оценки на-дежности криптографических средств защиты информации целесообразно учитывать при разработке новых и усовершенствовании существующих криптографических систем.

Разработка систем электронного голосования является сложной и актуальной задачей. В основе безопасности любой системы, использующей сетевое взаимодействие, лежат крип-тографические протоколы. Их качество проверяется с помощью средств формальной верифи-кации. Однако средства формальной верификации работают с протоколами в абстрактном виде формата Alice-Bob, что не позволяет полностью проверить протокол на всевозмож-ные атаки. Кроме того, при реализации протокола на практике с помощью какого-либо языка программирования возможно изменение данного протокола относительно его пер-воначального вида. В итоге получается, что абстрактный первоначальный вид протокола, который был проверен средствами формальной верификации считается безопасным, но вот измененный реализованный протокол, имеющий другой вид уже не может быть при-знан безопасным. Таким образом актуальным является проведение верификации крипто-графического протокола системы электронного голосования по исходным кодам. В работе была описана система электронного голосования с применением множественного бросания бюллетеней. Описан парсер для извлечения структуры криптографического протокола, с помощью которого была получена структура протокола голосования. Произведена трансля-ция криптографического протокола электронного голосования с применением множественного бросания бюллетеней в язык спецификации CAS+ для автоматизированного верификатора Avispa для верификации безопасности протокола.

В основе безопасности любой защищенной системы, в которой используется переда-ча данных между двумя и более сторонами, лежат криптографические протоколы. Для оценки качества и безопасности разрабатываемых протоколов применяют различные инструменты формальной верификации. Инструменты, ориентированные на верификацию протоколов безопасности такие как Scyther tool, AVISPA, ProVerif, используются для вери-фикации стандартных свойств (конфиденциальности, аутентификации), в то время как универсальные средства применяются для верификации более сложных свойств. Универ-сальное средство формальной верификации SPIN использует проверку на моделях с приме-нением темпоральной логики. Он не был специально разработан для проведения верифика-ции безопасности протоколов. Этот инструмент более сложный, но гибкий и позволяет разработчику криптографического протокола создать модель своего протокола на тре-буемом ему уровне абстракций, и проверить его на соблюдение поставленных целей про-верки. Цель данной работы – описать верификацию протокола Нидхема-Шредера с помо-щью средства проверки модели SPIN. Задачи исследования: описать язык Promela, кото-рый используется для составления модели в рассматриваемом инструменте; показать модель протокола для определения атак на аутентификацию сторон; описать взаимодей-ствующие стороны, передаваемые данные, порядок передаваемых сообщений между сто-ронами. В работе описано проведение верификации безопасности протокола Нидхема-Шредера с помощью формального верификатора SPIN на предмет наличия атак на аутентификацию. В результате выполнения работы были обнаружены атаки на аутенти-фикацию сторон, показаны схемы взаимодействия сторон при данных атаках.

Статья посвящена проблеме измерения параметров гармонического колебания ум-ножительно-преобразовательным методом. Моделирование выполнено при помощи про-граммной среды LabVIEW, с применением цифрового умножительно-преобразовательного метода, основные этапы которого представлены в виде развивающей цепочки: а) генери-рование гармонического колебания и случайных процессов; б) фильтрация помехи с исполь-зованием полосовых фильтров, настроенных на первую гармонику; в) параллельное сумми-рование результирующих процессов, г) возведение результатов суммирования в шестую и седьмую степень; д) повторная фильтрация случайного процесса, с помощью полосовых фильтров, настроенных на шестую и седьмую гармонику, е) применяется операция умно-жения к выделенным старшим гармоникам, ё) очередная фильтрация для комбинационной гармоники с помощью полосового фильтра, настроенного на первую гармонику, ж) полу-ченный сигнал подвергается преобразованию Гильберта. Преобразование Гильберта от аналитического сигнала дает комплексный сигнал с реальной и мнимой частью, з) получен-ный комплексный сигнал преобразуется в полярную или экспоненциальную форму для после-дующего извлечения фазы, и) получение информации о частоте, путем применения произ-водной к фазе. Полученная, после применения умножительно-преобразовательных опера-ций, закономерность изменения частоты сравнивается с исходной частотой и определя-ются параметры: математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение. По полученным расхождениям делается вывод о нестабильности частоты. В результате применения нелинейных преобразований колебаний идентичных по нестабильности гене-раторов и получения тем же методом колебания исходной частоты формируется кон-тролируемая нестабильность по частоте. Применяя этот метод многократно к колеба-ниям высокостабильных генераторов, можно сформировать колебание с увеличенной не-стабильностью, а затем измерить ее обычными измерительными приборами, не прибегая к большим затратам при выполнении этой операции. Затем рассчитать исходную неста-бильность по приведенным формулам.

В настоящее время развитие новых информационных технологий не стоит на месте и движется вперед, создавая все новые и новые как теоретические, так и практические методы, и средства для решения различных задач. Стоящих на пути прогресса всего чело-вечества. На всех этапах развития информационных технологий уделялось и уделяется в настоящее время большое внимание вопросам моделирования функционирующих специали-зированных вычислительных систем, позволяющих обеспечивать необходимые показатели по быстродействию в сочетании с минимизированными затратами программных ресурсов и потребляемой энергии. В статье предложен квантовый алгоритм поиска и сортировки N элементов и отражена разработанная моделирующая система (компонент), способная решить задачу. Научная новизна данного направления в первую очередь выражается в по-стоянном обновлении и дополнении поля квантовых исследований по ряду направлений, а компьютерная симуляция квантовых физических явлений и особенностей, таких как осо-бенности квантовой пропускной способности достаточно слабо освещена в мире. Разра-ботанные алгоритмы для различных задач классов сложности могут дать существенный выигрыш по эффективности в сравнении с существующими классическими и обеспечить решение ряда сложных математических (в том числе криптографических) задач. Целью работы является разработка квантового алгоритма сортировки численных элементов, что позволит проанализировать быстродействие и преимущество квантовых алгоритмов наряду с классическими в рамках вычислительного процесса модели квантового вычислите-ля. А также заключается в разработке теоретических, алгоритмических и практических основ построения модульной системы для взаимодействия информационных процессов и алгоритмов с открытой архитектурой. Актуальность исследования заключается в по-строении модульной специализированной вычислительной системы для новых информационных технологий и алгоритмов, анализ их производительности и вычислительной слож-ности, реализации теоретических основ создания программных систем для новых инфор-мационных технологий квантовой направленности. А также заключается в разработке теоретических, алгоритмических и практических основ построения модульной системы для взаимодействия информационных процессов и алгоритмов с открытой архитектурой.

Для решения проблемы удовлетворения требований к псевдо-случайным функциям для легковесной электроники, среди которых, помимо обеспечения математической стойко-сти, является обеспечение нескольких взаимоисключающих свойств – максимизация скоро-сти обработки информации, минимизация затрачиваемых вычислительных ресурсов и ми-нимизация задержки при обработки информации, предлагается применение вместо фикси-рованных подстановок нового элемента – псевдо-динамических подстановок PD-sbox. На-личие дополнительного управляющего входа в PD-sbox затрудняет прямую замену фикси-рованных подстановок в структурах на основе SP-сетей. Проанализированы и предъявлены требования к псевдо-случайным функциям для легковесной электроники с учётом особен-ностей PD-sbox. Определены основные недостатки известной псевдо-случайной функции на основе PD-sbox – Collapser. По результатам научных изысканий предложена итераци-онная псевдо-случайная функция pCollapser, каждый раунд которой содержит слой из па-раллельно включенных PD-sbox и слои дополнительных простых линейных перемешивающих функций для обработки состояний PD-sbox. Эффектом от применения слоя из параллельно включенных PD-sbox, состоящих в свою очередь из параллельного набора фиксированных подстановок, является обеспечение экстремального параллелизма обработки информации. Тестовая 4 раундовая аппаратная реализация pCollapser для 64 битного входного блока информации позволяет за один раунд (такт) обрабатывать массив из 64 фиксированных подстановок, что в 6 раз больше аналогов, построенных на базе SP-сети (например, алго-ритма PRESENT). Результатом является кардинальное (в 6 раз) снижение критического пути прохождения сигнала.

Интернет вещей (IoT) – это одна из важнейших технологий будущего, позволяющая сде-лать окружающую инфраструктуру разумной и адаптируемой к потребностям пользователей. Один из типов подобных инфраструктур - транспорт. Связь между дорогами и городами оче-видна. Основными особенностями дорожной инфраструктуры являются длительный срок службы и высокая стоимость, а это значит, что эту проблему можно решить в настоящий момент, сохранив эти объекты в их первоначальном состоянии. Экономические расчеты пока-зывают, что эффективно управлять движением на существующих дорогах выгоднее, чем стро-ить новые, хотя это и не очень дешево с экономической точки зрения. Исследуя опыт многих крупных мегаполисов мира можно сделать вывод, что строительство новых и реконструкция существующих автомобильных дорог из-за постоянного увеличения количества транспортных средств не позволяет полностью сократить разницу между пропускной способностью дорог и уровнем спроса необходимого для автомобильного транспорта. Высокие затраты на строи-тельство новой дорожной инфраструктуры, постоянные транспортные заторы и экологиче-ские факторы подталкивают компании и правительство к поиску решений для более эффектив-ного управления транспортными потоками. Мы ищем возможности для минимизации негатив-ных последствий заторов и оптимизации использования ограниченных государственных средств. В этой статье рассматриваются существующие методы и алгоритмы для автоматического управления транспортными потоками с целью определения точек воздействия на них и методов для применения IoT в транспортном секторе. Обсуждаются преимущества и недостатки суще-ствующих методов, в том числе оценивается их эффективность.

Солнечный ветер оказывает сильное влияние в первую очередь на внешние оболочки Земли – магнитосферу и ионосферу, и как следствие на разность потенциалов между ио-носферой и земной поверхностью. Солнечный ветер – это поток полностью ионизованного водородного газа (плазмы) с примерно одинаковой плотностью электронов и протонов, который движется с ускорением от Солнца. Последствия действия солнечно-земных свя-зей могут оказывать заметное, а иногда и основное влияние на динамику суточных и се-зонных вариаций поля приземной атмосферы. Цель работы заключается в выявлении воз-действия солнечного ветра на динамику суточных и сезонных вариаций электрического поля в приземной атмосфере. В работе представлены результаты выполненного анализа взаимосвязей суточного хода характеристик солнечного ветра (значений скорости солнеч-ного ветра, концентрации ионов) и напряженности электрического поля приземной атмо-сферы. Вариации электрического поля в приземном слое атмосферы в течение суток обу-словлены как глобальными, так и локальными факторами. Их вклад в суточные и сезонные вариации электрического поля атмосферы изучен недостаточно. Долговременные назем-ные наблюдения вариаций параметров атмосферного электричества являются важной экспериментальной основой современных исследований. Для измерения суточных вариаций напряженности электрического поля атмосферы в данной работе использован аппаратно-программный комплекс для измерения и передачи на центральный сервер значений напря-женности электрического поля атмосферы на пике «Чегет». Мониторинг в высокогорных районах, характеризуется тем, что практически исключена антропогенная составляющая в формировании электрического поля атмосферы.

Предлагается иммунологический метод решения задачи текстонезависимой иден-тификации личности по голосу, основанный на принципах представления и обработки ин-формации, принятых в искусственных иммунных системах. Для идентификации личности по голосу используется модель Фанта, в которой, речевой сигнал образуется путем про-хождения через фильтр высокого порядка. В качестве векторов признаков используются кепстральные коэффициенты, полученные на основе линейного предсказателя речи. После-дующий анализ векторов признаков осуществляется на основе аппарата искусственных иммунных систем с использованием иммунологической модели отрицательного отбора. Модель реализует децентрализованное распознавание последовательно идущих фрагмен-тов речи, путем их сопоставления со специальными, предварительно созданными распо-знающими элементами – V-детекторами, представленными -мерными гиперсферами варь-ируемого размера. V-детекторы заполняют все свободное от точек голосового эталона рабочее пространство, имитируя иммунокомпетентные клетки иммунной системы. Со-поставление фрагментов голосового сигнала с V-детекторами осуществляется путем проверки их попадания в гиперсферы V-детекторов по принципу негативной селекции. Ис-пользование V-детекторов позволяет более эффективно покрыть рабочее пространство голосовых фрагментов существенно меньшим числом распознающих элементов, что по-зволяет сократить вычислительные затраты на реализацию процедуры верификации го-лоса. Принятие решения «свой»-«чужой» при анализе речевого сигнала реализуется на ос-нове статистического подхода по частоте срабатывания V-детекторов. Метод предна-значен для непрерывного верификационного контроля личности говорящего в темпе посту-пления голосовых данных при воспроизведении текста произвольного объема и содержания, что позволяет своевременно принимать решение о возможной подмене дикторов. Пре-имуществом метода является его полная защищенность от атак воспроизведения.

Предлагается метод решения задачи выделения максимальной клики в графе на осно-ве модифицированной модели адаптивного поведения роя частиц. Метод роя частиц явля-ется методом стохастической оптимизации в чем-то схожим с эволюционными алгорит-мами. Этот метод моделирует не эволюцию, а ройное и стайное поведение животных. В отличие от популяционных методов метод роя частиц работает с одной статической популяцией, члены которой постепенно улучшаются с появлением информации о про-странстве поиска. В качестве структуры данных, несущей информацию о решении, ис-пользуется последовательность, представляющую собой очередность формирования ре-шения, которая называется приоритетным списком. Приоритетный список – это кодиро-ванное решение, в терминах генетического алгоритма – «хромосома». Приоритетный список является косвенной схемой кодирования решения. Переход от приоритетного спи-ска к решению производится с помощью декодера. Декодер – оператор, позволяющий пе-рейти от косвенной (числовой) схемы кодирования решения задачи к фенотипу. Фактиче-ски приоритетный список является интерпретацией решения в конкретной предметной области. Описываются поисковые процедуры в пространстве решений, механизмы поведе-ния модернизированного роя частиц. Ключевая проблема, которая была решена в данной работе, связана с разработкой структуры аффинного пространства позиций, позволяю-щей отображать и осуществлять поиск интерпретаций решений с целочисленными значе-ниями параметров. В отличие от канонического метода роя частиц, для уменьшения веса аффинных связей, путем перемещения частицы в новую позицию аффинного пространства решений разработан оператор направленной мутации, суть которого заключается в изме-нении целочисленных значений генов в хромосоме. Временная сложность алгоритма, полученная экспериментальным путем, совпадает с теоретическими исследованиями и для рассмотренных тестовых задач составляет О(n2) – О(n3). Вероятность получения гло-бального оптимума составила 0,94. В среднем запуск программы обеспечивает нахождения решения, отличающегося от оптимального менее, чем на 1.5%. Результаты показыва-ют, что предлагаемый подход является приемлемой альтернативой для решения комбина-торных задач.

Данная статья посвящена решению важной и актуальной задачи представления зна-ний в сложных технических системах. Выполнен обзор существующих подходов к пред-ставлению знаний. Обосновано использование трехуровневой структуры представления знаний в заданной предметной области, выполнено ее формальное описание. Разработана трехуровневая модель представления знаний на основе графов, в которой на первом уровне формируются данные, на втором уровне – информация, а на третьем уровне производятся знания. Приведено формальное описание нечеткого графа, предназначенного для моделиро-вания сложных технических систем. В качестве сложной технической системы рассмат-ривается система охраны протяженного периметра. К объектам системы охраны пери-метра относятся стационарные объекты охраны, технические устройства, предназна-ченные для наблюдения за объектами, и потенциальные нарушители. Вершины графа со-ответствуют объектам системы охраны, а связи графа представляют собой разнотип-ные отношения между объектами. Для моделирования систем с разнотипными информа-ционными потоками обосновано использование графа, который позволяет учесть сочета-ние однотипных, разнотипных и множественных связей в виде вектора. В программном комплексе автора разработана трехуровневая модель на основе нечеткого графа, где дан-ные представлены вершинами, информация – однотипными связями, а знания представля-ют собой множество путей в графе, ведущих к некоему результату. В результате моде-лирования выполнен расчет числа технических устройств, необходимых для охраны задан-ного периметра, и решена задача распределения зон влияния технических устройств на объекты системы охраны. Результаты экспериментальных исследований продемонстри-ровали, что предложенные автором подходы позволяют снизить время получения знаний в графах до 1000 вершин на 16 ms.

Акустооптические (АО) методы обработки информации находят в настоящее время широкое применение в различных областях техники. Их применение становится еще более актуальным с развитием технологий и новых материалов. Акустооптические частотоме-ры как вид акустооптических измерителей параметров радиосигналов прочно занимают свое место в технике оценки параметров радиосигналов благодаря уникальным характери-стикам – многосигнальность, разрешающая способность, сравнительно малые массогаба-ритные характеристики и потребляемая электрическая мощность при приемлемом дина-мическом диапазоне входных радиосигналов и точности оценки частоты. Данные устрой-ства способны практически мгновенно осуществлять перенос радиосигнала из временной области в частотную и находят применение в системах пассивного радиоконтроля, для которых важными параметрами являются не только диапазон рабочих частот, частот-ное разрешение, точность измерения частоты и фазы анализируемых радиосигналов, а также энергопотребление, масса и габариты, которые становятся существенными при использовании радиотехнических измерителей в мобильных и космических измерительных комплексах. По этой причине во многих странах мира акустооптические частотомеры с успехом применяются в авиационной и космической технике. Одной из задач, решаемых при разработке АО частотомеров, является анализ возможности проектирования и реализа-ции этих устройств на отечественной элементной базе, предназначенных для работы в условиях повышенных массогабаритных и эксплуатационных требований. Для решения этой задачи сотрудниками лаборатории «Нанофотоники и оптоэлектроники» Южного федерального университета разработан и исследован макет АО частотомера, удовлетво-ряющий заданным техническим требованиям. Предложена новая структура и методика проектирования двухканального АО частотомера. Приводятся расчет оптической схемы измерителя, результаты моделирования и экспериментальных исследований макета АО частотомера, принципиальная оптическая схема измерителя. Показано, что применение двухканальной структуры АО измерителя позволило реализовать заданные технические требования к АО частотомерам по таким параметрам как масса, габаритные размеры, неравномерность амплитудно-частотной характеристики. Теоретические расчеты и мо-делирование были подтверждены результатами экспериментальных исследований изго-товленного в соответствии с разработанной документацией макета АО частотомера.

Рассмотрен подход к организации распределения ресурсов в системе сбора данных для задачи создания комплекса охраны периметра объектов большой территориальной протяженности с учетом вероятного наличия различных угроз и необходимости мони-торинга управления группой объектов исходя из меняющихся целей. Рассмотрены прин-ципы создания системы описания данных. Система описания данных содержит базу данных и подсистемы моделирования и управления. Подсистема моделирования системы охраны периметра позволяет решить задачу планирования совместного действия объ-ектов охраняемой территории. Приведено описание подсистемы моделирования взаимо-действия технических средств и объектов охраняемой территории. Показан подход к моделированию взаимодействия технических средств и объектов охраняемой террито-рии на основе новой нечеткой гиперграфовой модели, где в качестве вершин выступают акторы. В рамках данного исследования под актором понимается некоторое действую-щее лицо (объект или субъект), способное вступать в информационное сетевое взаимо-действие. В предложенной модели акторы – это опасные производственные объекты или их частичное представление, модули охраны и потенциальные нарушители. В ста-тье рассмотрены результаты программной реализации базы данных системы охраны периметра, предназначенной для хранения и актуализации информации об объектах сис-темы охраны и угрозах со стороны потенциальных нарушителей. База данных системы охраны периметра реализована на основе платформы облачного хранилища данных Microsoft Windows Azure. Предложена схема взаимодействия базы данных системы охраны периметра и подсистемы моделирования. Реализованные в статье подходы позволяют организовать взаимодействие подсистемы моделирования, основанной на использовании предложенной гиперграфовой модели, и базы данных, созданной с применением станарт-ных технологий БД SQL, где помимо традиционных параметров объектов добавляются географическое положение и общая геометрия объекта.

В настоящее время КМОП – основной элементный базис при производстве СБИС. Объемы производства СБИС на КМОП растут. Тем не менее, при всех преимуществах КМОП-элементной базы у нее есть существенный недостаток – тонкий подзатворный окисел, снижающий процент выхода и надежность СБИС на основе КМОП. В работе рассматривается топологический вариант структуры инжекционно-полевой логики, который лишен недостатка КМОП – тонкого подзатворного окисла – и, кроме того, позволяет при использовании одинаковых топологических норм увеличить плотность компоновки более чем в два раза по сравнению с КМОП-структурой приблизительно одинаковой потребляе-мой мощности. Типовая ячейка инжекционно-полевой структуры включает в себя нор-мально закрытый полевой транзистор, имеющий кольцевую геометрию затвора со стоком в центре, и биполярный p-n-p-транзистор горизонтальной конструкции, называемый ин-жектором. В отличие от кольцевой геометрии типовой ИПЛ-структуры в предлагаемом варианте применяется линейная топология: в промежутках между затворами прямо-угольной формы размещаются стоки, являющиеся выходами многовходовых схем ИЛИ-НЕ. Логические схемы при применении данной топологической структуры могут быть по-строены в базисе ИЛИ-НЕ. В работе на основе аналитической двумерной модели рассчи-тываются характеристики предлагаемой инжекционно-полевой структуры: зависимость сопротивления канала и ширины объемного заряда затвора в открытом состоянии от приложенного напряжения, получены значения для логических нуля и единицы инвертора. Предлагаемый конструктивно-технологический вариант ИПЛ-структуры может быть рекомендован для создания СБИС с более высокой, по сравнению с КМОП СБИС, надежно-стью и степенью интеграции.

Работа посвящена разработке алгоритмов поведения группы роботов, базирующихся на использовании биоинспирированных подходов, основанных на использовании аналогий поведения живых существ, в частности метода роя частиц. Целью работы роя роботов является исследование некоторой территории с целью обнаружения участка с экстре-мальным значением заданного вещества. Основополагающей идеей роевого управления яв-ляется «роевой интеллект». В основу управления гомогенным роем роботов положен прин-цип силовой релаксации. Поиск решения производится в аффинном пространстве, элемен-тами которого являются n-мерные точки (позиции). Обозначим R  {ri |i=1,2,..s } рассмат-риваемый рой роботов, где s – число роботов в рое; Xi(t)(xi (t), yi(t)) – текущее положение робота ri. Пусть начальные положения роботов роя определяет набор векторов Xi(0), i[1:s]. Каждый робот ri вычисляет целевую функцию f(Xi(t)) – значение искомого вещест-ва в точке Xi(t). На каждой итерации выполняются следующие действия. Введем обозначе-ния W(t) – множество координат ячеек (точек) над которыми расположены роботы в момент t. Определяется точка X*i(t)W(t) с лучшим значением функции f(Xi(t)), которая рассматривается в качестве аттрактора. В соответствии с алгоритмом силовой релак-сации положение робота ri в следующий момент времени t1 определяется по формуле: Xi t1)Xi(t) Vi(t). Принципы перемещения робота производится по аналогии с методом роя частиц. В отличие от канонического метода роя частиц в работе предусматривается использование вещественных значений параметров в многомерных, вещественных, метри-ческих пространствах. Также, в отличие от канонического метода роя частиц, в нашем случае скорость Vi(t) и координаты точки Xi(t1) не могут быть представлены в виде ана-литического выражения с вещественными значениями переменных. Если в качестве пози-ции используется двумерный вектор Vi(t) в декартовой системе координат 0xy, то число параметров, определяющих положение частицы в пространстве решений (позицию) долж-но быть равно двум. Значение каждой координаты откладывается на соответствующей оси пространства решений. В этом случае возникают некоторые требования к значениям координат. Значения координат должны быть дискретными и независимыми друг от дру-га. В качестве аналога скорости Vi(t) выступает оператор направленной мутации (ОНМ), суть которого заключается в изменения целочисленных значений координат. Перемещение робота ri в новую позицию означает переход от Vi(t) к новой – Vi(t+1) c новыми целочислен-ными значениями генов координат, полученными после применения оператора направлен-ной мутации. Вектор перемещения Vi(t), которое робот ri совершает при переходе из те-кущего положения Xi(t) в положение Xi(t1) имеет вид: Vi(t)= VIi(t-1)+VCi(t-1)+VSi(t-1). Вре-менная сложность алгоритма лежит в пределах О(n2)-О(n3), где n –число роботов.

Традиционная структура источника питания имеет три уровня: выпрямитель; корректор коэффициента мощности (ККМ); импульсный изолированный DC/DC источ-ник. Такая структура не может использоваться в источнике питания для систем на кристалле (СнК) по двум основным причинам:1) в СнК нельзя разместить электролитические конденсаторы (ЭК), а также керамические конденсаторы (КК) большой емко-сти; 2) возникают трудности при реализации импульсного высокочастотного транс-форматора DC/DC источника с требуемым коэффициентом трансформации. В работе показано, что введение в структуру четвертого уровня на основе линейных стабилиза-торов без выходных электролитических конденсаторов (NoCap) устраняет первую при-чину, но требования на коэффициент трансформации остаются прежними. Это связа-но с тем, что стабилизаторы типа NoCap имеют нестандартные входные напряже-ния, которые мало отличаются от выходных (разница составляет 100–200 mB). Такое условие питания стабилизаторов типа NoCap можно выполнить введением в структуру дополнительного пятого уровня в виде неизолированного импульсного многовыходного DC/DC источника питания. Основная часть неизолированного DC/DC источника пятого уровня может размещаться в СнК, а необходимый для его работы дроссель будет на-весным элементом. В работе дается обоснование необходимости введения шестого уровня структуры в виде импульсного DC/DC источника, который обеспечит безопасное напряжение для кристалла СнК и облегчит требования на трансформаторы системы. К. В статье показано, что эффективное использование стабилизаторов типа NoCap возможно только при выполнении достаточно жестких условий на стабильность их входных напряжений.

Существенное расширение функциональных возможностей пневматического приво-да, обеспечивающего работу различного технологического оборудования, достигается за счет введения в пневматическую систему точной организации управления ее элементами. Однако, несмотря на современное развитие методов теории автоматического управления, нашедших свое применение в различных технических областях и сферах науки, задача синтеза законов управления до сих пор является сложной, неоднозначной и требующей твор-ческого подхода при ее решении. В настоящее время в этом направлении проводятся иссле-дования как российскими так и зарубежными учеными с использованием классических ли-нейных законов управления, методологии оптимального управления, а так же современного аппарата нечеткой логики и нейронных сетей. Целью данной работы является разработка астатического нелинейного синергетического регулятора для подавления возмущающих воздействий возникающих в электропневматических системах. Синтез управляющих воз-действий проводился посредством метода аналитического конструирования агрегирован-ных регуляторов, входящего в концепцию синергетической теории управления. Исходным материалом для исследования является математическая модель и параметры пневмоци-линдра компании Camozzi серии QCT2A032A200. Синтез синергетических законов управле-ния основан на методе аналитического конструирования агрегированных регуляторов и представлении поведения системы в фазовом пространстве. Суть метода сводится к выбору областей притяжения - инвариантных многообразий системы, попадая на кото-рых система неизбежно будет двигаться к заданной цели управления. Полученные анали-тическим путем законы управления, посредством совместного решения введенных макро-переменных и функциональных уравнений, гарантируют асимптотическую устойчивость замкнутой системы, а так же достижения желаемых целей управления – инвариантов при одновременном подавлении возмущающих воздействий. Управляющие воздействия, были смоделированы в пакете Maple. Полученные графики изменения фазовых переменных свидетельствуют об адекватности синтезированного астатического закона управления и о его подавляющих возмущения свойстве. Результаты могут быть использованы в процес-се настройки программируемых логических контроллеров для высокоточного энергосбере-гающего управления пневмоприводами, и дальнейшего экспериментального исследования.

Наиболее простым и эффективным способом, позволяющим модифицировать ха-рактеристики солнечных элементов является использование функциональных покрытий. Они позволяют увеличить эффективность солнечных элементов без модификации конст-рукции и изменения технологии их производства. Наиболее перспективным может быть применение многофункциональных покрытий, которые одновременно сочетали бы в себе свойства антиотражающих покрытий и позволяли расширить спектральную чувстви-тельность и повысить квантовый выход солнечных элементов. Такие функциональные покрытия могут быть созданы на основе полимерных пленок с металлическими наноча-стицами. Металлические наночастицы серебра являются перспективными для применения в функциональных покрытиях для кремниевых солнечных элементов, поскольку они могут образовывать поверхностные плазмоны, которые в свою очередь могут создавать колеба-ния поверхностной плотности заряда на границе раздела с диэлектрической полимерной пленкой. Таким образом, функциональное покрытие, представляющее собой полимерной пленку с распределенными в ней наночастицами серебра, которая может объединить в себе защитную функцию, антиотражающий эффект полимерной пленки поливинилбути-раля и плазмонный эффект наночастиц серебра, что позволит в конечном счете улучшить характеристики солнечного элемента. В настоящей работе на поверхности солнечных элементов были получены пленки поливинилбутираля с наночастицами серебра и изучен эффект данного функционального покрытия на характеристики кремниевого солнечного элемента. Цель работы — исследование влияния функциональных покрытий на основе по-ливинилбутираля с наночастицами серебра на спектральные характеристики кремниевых солнечных элементов. В работе представлены спектральные зависимости внешнего кван-тового выхода кремниевого солнечного элемента при различных концентрациях наноча-стиц серебра в пленке поливинилбутираля. Установлено, что наибольшие значения внешне-го квантового выхода солнечного элемента (на 22,3 % больше чем у солнечного элемента без функционального покрытия) в спектральном диапазоне 540−1040 нм зафиксированы при концентрации наночастиц серебра в пленкообразующем растворе 7 ммоль/л.