2967

УДК 004.946

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ НИЗКОЙ МОЩНОСТИ В СБИС

Беляева Т.П.

Воронежская государственная лесотехническая академия

E-mail: belyaeva_tp@mail.ru

Актуальность работы. Для эффективной эксплуатации средств вооружения, ядерных установок и космической аппаратуры необходимо обеспечить стойкость схем к внешним воздействующим факторам, к которым относится радиационное воздействие. При этом для факторов космического излучения необходимо учитывать изменение деградации электропараметров при уменьшении мощности воздействия. Известны случаи значительно большей деградации электропараметров микросхем при низких интенсивностях воздействия радиации, что приводит к потере космического корабля при малых временах эксплуатации.

Цель работы состоит в разработке программного обеспечения на основе предложенных методов, математических моделей, алгоритмов моделирования воздействия гамма-излучения низкой мощности на компоненты современных сложных цифровых микросхем, выполненных по субмикронной технологии.

Для достижения поставленных целей необходимо:

-провести анализ физических и математических моделей, описывающих воздействие гамма-излучения различной мощности, определить проблемы их развития и возможности модификации для моделирования радиационных эффектов с учетом мощности излучения в современных схемах, выполненных по субмикронной и глубоко субмикронной технологии;

-разработать математические модели поведения сложнофункциональных блоков КМОП СБИС при воздействии гаммаизлучения малой мощности;

-разработать алгоритмы расчета поведения современных КМОП СБИС при воздействии гамма-излучения малой мощности;

-создать опытные образцы СБИС и провести их испытания при воздействии гамма-излучения малой мощности;

-оценить точность прогнозирования на основе сравнения теоретических и экспериментальных результатов.

Патентные исследования проводились в соответствии с СТО

41

10600824.056-2006 - Порядок проведения и оформления теоретических и патентных исследований, изобретений и рационализаторских предложений. Они показали, что полученные результаты работ в данном направлении будут обладать патентной чистотой.

По данному направлению сформировалась научная школа ВГЛТА-НИИЭТ. Непосредственно по данной работе частично проведен анализ области исследования, разработано программное обеспечение по учету статических видов излучения и серийно выпускаются СБИС. Результаты многих НИОКР апробированы на научных конференциях. Предприятие ФГУП НИИЭТ является одним из ведущих в стране в сфере разработки радиационно-стойких микросхем.

Планируемые результаты работ. На первом этапе работ необходимо проанализировать существующие математические модели влияния воздействия гамма-излучения малой мощности на интегральные схемы, модифицировать их с учетом субмикронной и глубоко субмикронной технологии. Далее осуществить программную реализацию предложенных методов, моделей и алгоритмов. И проверить адекватность путем сравнения расчетных данных и результатов эксперимента, которые будут получены при испытании аналога СБИС 1867ВЕ36.

Результатом первого года финансирования должны стать модели и алгоритмов расчета воздействия гамма-излучения малой мощности и их частичная реализация в программном обеспечении.

В течение второго года необходимо создать ПО для расчета воздействия гамма-излучения малой мощности на ИС и библиотеку элементов для проектирования стойких к гамма-излучению малой мощности микросхем и оценить точность расчета.

Проведенные исследования позволят защитить не менее 1 кандидатской диссертации, опубликовать не менее 30 научных работ, оформить патенты. Данная работа сделает значительный задел по созданию наукоемких технологий и отвечает заявленной президентом программе удвоения ВВП за 10 лет.

По теме исследования авторами опубликовано более 100 работ, написано несколько монографий. Некоторые их них приведены в списке литературы.

42

УДК 004.624

ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУР СЕТЕЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Соловьев А.Ю., Земляков Д.А.,Семенов М.Е., Канищева О.И.

Старооскольский технологический институт филиал Московского государственного института стали и сплавов (СТИ НИТУ МИСиС), Военный авиационный инженерный университет (г. Воронеж)

E-mail: solovyov.anton@gmail.com, fear.pro@mail.ru

В современных условиях развития рынка телекоммуникаций возникает необходимость в разработке единого комплекса методов

ирешений для оптимизации процесса построения сетей передачи данных. При этом главной задачей является сокращение расходов на строительство сети, а так же повышение качества безотказной работы сервисов сети.

При этом наиболее важной задачей является решение различных задач структурной оптимизации (минимизация затрат на прокладку кабеля, подключения абонентов и т.д.) и проблема анализа

ипрогноза, целью которого является определение и расшивке узких мест.

Таким образом, разработка программного комплекса решения задачи оптимизации структуры и процессов в крупных и террито- риально-распределенных телекоммуникационных сетях является актуальной задачей в исследованиях современных сетей доступа.

Целью проекта является разработка программного комплекса на основе формирования единого метода по оптимизации структуры на этапе проектирования и прогнозирования развития сети в период эксплуатации.

Решаемые задачи, необходимые для достижения цели

-анализ и оценка существующих алгоритмов решения задач структурной оптимизации систем передачи данных и существующих методов и моделей для исследования временных рядов трафика данных;

-анализ временных рядов трафика данных с дискретным временем снятия данных с целью выявления свойств самоподобия;

-декомпозиция задач оптимизации, нахождение наиболее подходящих алгоритмов их решения и сведение их к единой задаче, с целью получения обобщенного алгоритма для решения задачи структурной оптимизации;

43

-разработка обобщенного алгоритма решения задачи структурной оптимизации;

-разработка программного продукта для решения задачи оптимизации структуры и процессов в крупных и территориальнораспределенных телекоммуникационных сетях и его апробация в реальных условиях эксплуатации.

Существующие программные продукты обладают высокой ценой и являются узкоспециализированными, разработанными для конкретного типа сетей и оценки только их параметров.

К настоящему времени получены следующие результаты:

-Экспериментально выявлены признаки свойств самоподобия при анализе временных рядов трафика данных с дискретным временем снятия данных.

-Проанализированы модели для анализа временных рядов трафика данных. В частности семейство авторегрессионных моделей и метод «Гусеница».

-Осуществлен анализ и прогнозирование временных рядов трафика данных посредством метода сингулярно-спектрального анализа (метод «Гусеница»)и фрактальной модели авторегрессии проинтегрированного скользящего среднего.

-Разработаны и реализованы модифицированные алгоритмы на основе метода муравьиных колоний для решения задач размещения.

-Предложены методы и алгоритмы решения второстепенных задач структурной оптимизации.

-Предложен обобщенный алгоритм для решения задач структурной оптимизации при построении систем передачи данных.

Литература

1.Соловьев А.Ю. Экспериментальные исследования трафика компьютерной сети на предмет самоподобия [Текст] / А.Ю.Соловьев, М.Е. Семенов, // Системы управления и информационные технологии, 2008. −№ 3(33).− С. 71-73

2.Соловьев А.Ю. Алгоритмы структурной оптимизации сетей связи [Текст] / А.Ю.Соловьев, М.Е. Семенов, О.В. Тимченко // Системы управления и информационные технологии, 2009.−№ 3.1(37).−С. 195199.

44

УДК 004.932.721

ПРИМЕНЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ ДЛЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ ОБЪЕКТОВ

Авдюшина А.Е.

Воронежский государственный технический университет

E-mail: 1307fox@mail.ru

Иногда необходимо не только определить наличие постороннего объекта в контролируемой зоне, но и указать его координаты с точностью до нескольких метров. Один из вариантов решения этой задачи – использование распределенной системы радиопеленгаторов. Однако такая система не лишена недостатков: радиопеленгаторы – устройства сложные и дорогие; кроме того, для их использования необходима лицензия; чтобы быть обнаруженным, нарушитель должен пользоваться радиосвязью, причем в контролируемом пеленгатором диапазоне частот.

В данной работе предлагается система, позволяющая в определенных условиях добиться того же результата, и лишенная указанных недостатков.

Структурно система состоит из центрального поста (сбора и обработки данных) и двух или более необслуживаемых периферийных постов (видеонаблюдения), объединенных в единую сеть. После разворачивания системы для работы с ней достаточно присутствия одного человека на центральном посту.

Периферийные посты отвечают за получение изображения интересующего оператора сектора пространства. Каждый из этих постов представляет собой видеокамеру, закрепленную на поворотном устройстве, позволяющем поворачивать ее на 360 градусов в горизонтальной плоскости и на 180 градусов в вертикальной. Сигнал с выхода видеокамеры передается на центральный пост. Оттуда, в свою очередь, производится управление поворотным устройством.

Центральный пост представляет собой компьютер, снабженный большим монитором (или несколькими), позволяющим одновременно отображать изображения со всех периферийных постов системы, и мощный процессор, обеспечивающий вычисление местоположения заинтересовавшего оператора объекта в реальном времени.

Связь между постами осуществляется по радиоканалу. Самым

45

простым на сегодняшний день является применение систем широкополосной связи семейства стандартов IEEE 802.11 (Wi-Fi).

Рассмотрим принцип работы описываемой системы. Как уже говорилось выше, в ее состав должно входить минимум два периферийных поста. При этом в состав каждого поста входит видеокамера, характеризующаяся углами обзора по горизонтали и по вер-

тикали (обозначим их и соответственно). Периферийные посты располагают таким образом, чтобы секторы выводимого ими изображения перекрывались.

В каждый момент времени видеосъемки известно, в какую сторону направлена видеокамера. Это позволяет с помощью простых математических вычислений определить направление на любой объект на передаваемом с периферийного поста изображении

Расчет направления на объект производится по формулам:

где x0 и y0 – координаты центра объекта на передаваемом изображении;

a и b – азимут и угол места направления центра видеокамеры поста;

X и Y – размеры передаваемого с поста изображения по горизонтали и вертикали соответственно;

A и B – азимут и угол места направления на объект соответственно.

По сути, рассчитанное направление на наблюдаемый объект является его пеленгом в трехмерном пространстве. Задача же расчета местоположения объекта и его высоты по двум или более пеленгам на него от станций с известными координатами широко известна в радиолокации и навигации. Существует множество описаний решений подобных задач методом триангуляции как на плоскости, так и на сфере.

46

УДК 004.032.2

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ И МЕТОДОВ ТЕСТИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ СЕТЕВОЙ ПОДСИСТЕМЫ НАГРУЖЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ, А ТАКЖЕ БОРЬБЫ С ПЕРЕГРУЗКАМИ В НИХ.

Хабаров Е.Н.

Воронежский государственный технический университет

E-mail: enkhabarov@gmail.com

Перегрузки или т.н. заторы в сетях передачи данных (СПД) являются неотъемлемой и обыденной составляющей функционирования любой компьютерной сети. Для борьбы с перегрузками используются два основных подхода — наращивание ресурсов и управление ресурсами. Первый подход изначально является менее эффективным и сложным как с практической, так и экономической точки зрения так как чаще всего подразумевает затраты на выделение все новых ресурсов (аренда/закупка новых каналов связи, обновление аппаратного обеспечения и т.д.). Второй подход является более эффективным при наличие необходимых средств управления нагрузкой и заторами.

Цели и задачи исследования и разработки состоят в том, чтобы создать программный продукт, предназначенный для проведения

47

натурных экспериментов с использованием как реально функционирующих информационных систем, так и их моделей с целью создания перегрузок и последующего изучения предельнодопустимых параметров функционирования информационной системы в условиях перегрузки каналов связи. На основе полученных данных предполагается создать новые, более эффективные по сравнению с существующими, методы управления перегрузками и очередями в СПД. В качестве платформы для разработки было выбрано семейство ОС GNU/Linux и язык программирования С в связи с тем, что исходные коды ядра этой ОС являются общедоступными для использования и внесения изменения под лицензией GPL. В результате разработки было создано распределенное программное обеспечение (ПО), управляемое по протоколу IRC, способное генерировать параллельную нагрузку с нескольких сетевых устройств. С помощью данного ПО были проведены исследования параметров использования различных ресурсов под управлением различных ОС. Ниже представлены результаты загрузки процессора для наводнений ICMP, UDP и TCP-SYN пакетами (сверху-вниз)

для ОС FreeBSD 7.0 (слева) и Ubuntu Linux 8.04 (справа).

Данные измерения позволили сделать сравнительную характеристику устойчивости современных операционных систем к наводнениям различными типами сетевых пакетов и показали эффективность разработанного ПО для оценки устойчивости вычислительных систем.

УДК 004.5

РАЗРАБОТКА ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОЙ ТРЕНАЖЕРНОЙ СИСТЕМЫ

Беляев Р.В.

Воронежский государственный технический университет

E-mail: gentoo4elve@gmail.com

Проект под названием «Человеко-машинная тренажерная система» призван автоматизировать определение профессиональных наклонностей, способностей испытаемого, либо возможностей испытваемых устройств и программных средств.

Разрабатываемая система будет обладать возможностью адаптивного подбора учебных и тестовых материалов, в зависимости от

48

выявленных склонностей и способностей. А также будет давать анализировать собранные статистические данные об испытуемых. На сегодняшний день в публичном доступе и в продаже нет полностью работоспособных систем подобного типа.

Целью работы является заполнение этой ниши, т.е. создание распределенной информационной системы для оценки возможностей испытуемых и последующего анализа этих статистических данных.

На сегодняшний момент решаются следующие задачи:

поиск и исправление ошибок в работе ядра программного комплекса

модификация структуры БД для хранения необходимых дан-

ных

модификация и оптимизация отдельных модулей программного комплекса

Врезультате патентного исследования не было найдено зарегистрированных программных средств, аналогичных разрабатываемому.

Врезультате научной работы была выведена формула, по которой должен работать адаптивный механизм выбора сложности заданий. После нагрузочного тестирования эти результаты могут быть пересмотрены, дабы улучшить объективность оценки системы.

В1-й год планируется доработка имеющегося программного комплекса и исправление ошибок. К концу года ожидается завершение работы по доработке и получение стабильного и работоспособного ядра будущего программного комплекса.

Во 2-й год планируется разработка интерфейсов взаимодействия с испытуемыми и администраторами, Проведение нагрузочного тестирования, Доработка по результатам проведения тестирования. К концу этого периода ожидается получить первый стабильный релиз программного комплекса, готовый к развертыванию в ВУЗе.

Входе выполнения НИОКР был разработан программный комплекс «Комплекс поддержки принятия решений системы управления траекториями обучения». Он будет составлять основную часть ядра комплекса.

49

УДК 004.891

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА АНАЛИЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Акинин Ю.Р., Тютин М.В., Барабанов В.Ф.

Воронежский государственный технический университет

E-mail: akinin.yury@gmail.com

Предложенная автоматизированная система используется для решения ряда задач по проведению анализа технологических процессов по перемешиванию пластичных масс с выявлением основных эвристических закономерностей, построения адекватной математической модели и визуализации полученных результатов. Система представляет широкие возможности для изучения технологических процессов из пищевой промышленности (замес пшеничного и ржаного теста), химической промышленности (производство полимеров, пластмасс, продуктов нефтехимического сырья), строительной индустрии (приготовление керамической массы, производство бетона, фарфора) и т.д.

Аппаратной основой представленной автоматизированной системы является микроконтроллер фирмы Analog Device – ADuC812. В его составе имеется 8 каналов высокоточных АЦП (аналоговоцифровой преобразователь), которые можно задействовать для подключения большого диапазона датчиков, начиная от терморезисторов и заканчивая выводами с управляющих каналов исполнительных устройств. Кроме того, имеется набор цифровых выводов, к которым можно подключить цифровые измерительные приборы.

Программная модель микроконтроллера условно разделена на несколько блоков. Главной частью программы является системное ядро, которое непосредственно взаимодействует с базовыми внутренними устройствами. Модули обработки специфичных устройств позволяют ядру управлять только состоянием цифровых линий, но не конкретными устройствами, т.е. абстрагируют особенности работы с портами ввода-вывода контроллера. Протокол связи с ПК представляет устройство как набор виртуальных портов, через которые можно получать и передавать данные между ПК и устройством. Это позволяет избежать прямого обращения к памяти устройства, что вызвало бы жесткую зависимость программного обеспечения на стороне ПК от конкретной реализации устройства. В протоколе предусмотрено 4 типа портов, разделенных по типу переда-

50