Preview

Радиопромышленность

Расширенный поиск
Том 30, № 4 (2020)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21778/2413-9599-2020-30-4

ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ И СИСТЕМ 

8-13 207
Аннотация

Постановка проблемы. В последние годы проблема замены медножильных бортовых кабелей оптическими волокнами стала особенно актуальной. Это обусловлено двумя факторами: во-первых, перспективой внедрения беспилотных аппаратов и разработкой электромагнитного оружия на базе СВЧ-установок, способных выводить из строя электронное оборудование практически любой цели на расстоянии до 10 км и более, во-вторых, ростом потребности в уменьшении задержек передаваемых сигналов на сети и увеличении объемов передаваемой в этих сетях информации. В статье описано построение бортовых кабельных сетей с использованием волоконнооптических кабелей. Отмечается преимущество и недостатки построения бортовых сетей с их использованием.

Цель. Разработка решений по использованию волоконно-оптических кабелей связи в бортовых информационных сетях, обеспечивающих высокую технологичность прокладки оптических кабелей, требуемую скорость передачи информации, удобство в эксплуатации и модернизацию информационных сетей.

Результаты. Предлагается комплексное решение построения бортовых информационных сетей на основе волоконно-оптических кабелей с оптическими волокнами, имеющими увеличенный диаметр сердцевины, и оптимизированным профилем показателя преломления, проложенных в трубопроводах с использованием технологии пневмопрокладки.

Практическая значимость. Предлагаемое комплексное решение для бортовых волоконно-оптических информационных сетей, включающее способ прокладки оптических кабелей на борту, применение специально разработанного оптического волокна с увеличенным диаметром сердцевины и уменьшенной дифференциальной модовой задержкой и разработку телекоммуникационного оборудования модульного типа, позволяет удовлетворить предъявляемым к бортовым сетям требованиям по обеспечению надежности и безопасности, экономической эффективности, снижению трудоемкости, а также удобству обслуживания, демонтажа и замены компонентов.

14-22 163
Аннотация

Постановка проблемы. В настоящее время в мире и в России в структурированных кабельных системах (СКС) и на сетях фиксированного широкополосного доступа (ШПД) широко используются симметричные LAN-кабели. Практический опыт применения LAN-кабелей на реальных сетях широкополосного доступа показывает, что достичь высокого качества передачи можно только используя качественные высокооднородные кабели.

Цель. Исследование зависимости качества LAN-кабелей от технологического оборудования и качества материалов, которые обеспечивают повышенную однородность кабеля.

Результаты. На основе проведенных экспериментальных исследований с применением современной измерительной системы определены основные электрические характеристики передачи и взаимного влияния наиболее востребованного четырехпарного LAN-кабеля категории 5е типа U/UTP 4×2×0,52 в диапазоне частот до 100 МГц. Показано, что для обеспечения высоких и стабильных характеристик передачи и взаимного влияния современное технологическое оборудование необходимо оснащать системами автоматического регулирования параметров качества кабеля, а при использовании материалов отечественного производства необходимо выбирать надежных поставщиков.

Практическая значимость. Для эффективного практического применения LAN-кабелей на сетях фиксированного широкополосного доступа и в СКС очень важной является высокая стабильность электрических характеристик и их соответствие высоким установленным нормам. Это возможно только при обеспечении высокой геометрической и структурной однородности конструктивных элементов LAN-кабелей.

23-34 173
Аннотация

Постановка проблемы. В процессе программной обработки сильно искаженных оптических изображений (ОИ) удаленных объектов, формируемых в телескопах наземного базирования, возникает необходимость решения задач оценки параметров фонового излучения, фильтрации изображений информационных объектов, выделения их на исходных ОИ и классификации. Эта ситуация характерна для обработки изображения как одиночного объекта, так и движущихся космических объектов на снимках звездного неба. В этой связи авторами в рамках объектно-ориентированного подхода разработан универсальный шаблон проектирования, позволяющий реализовать необходимую обработку с единых позиций.

Цель. Разработка прототипа программной реализации алгоритмов для решения вышеупомянутых задач в рамках предложенного авторами шаблона проектирования, проверка возможности его использования при разработке архитектуры программного обеспечения, с примерами обработки ОИ, полученными в натурных условиях.

Результаты. В статье изложены результаты разработки архитектуры программной реализации алгоритмов обработки искаженных ОИ удаленных космических объектов, формируемых в телескопах наземного базирования. В рамках объектно-ориентированной парадигмы программирования с использованием универсального языка моделирования (UML) дается описание основных компонент статической и динамической моделей архитектуры. В части статической модели предложено новое представление ОИ с использованием совокупности булевых матриц. В рамках динамической модели разработан универсальный шаблон (интерфейс) для реализации алгоритмов обработки искаженных ОИ с использованием диаграмм деятельности UML. Приводится его детализация при решении задач выделения отдельных конструктивных элементов на изображении одиночного объекта и выделения треков движущихся объектов на изображении звездного неба.

Практическая значимость. Разработанные программные реализации алгоритмов обработки оптических изображений невысокого качества могут быть использованы в рамках модернизации программных комплексов наземных телескопов.

35-46 262
Аннотация

Постановка проблемы. Полнота характеристики одной из наиболее серьезных на сегодняшний день угроз безопасности информации – ее утечки по каналам побочных электромагнитных излучений и наводок (ПЭМИН) от средств вычислительной техники (СВТ) определяется не только числом обнаруживаемых признаков утечки, но и рядом других параметров, характеризующих динамику реализации данной угрозы. Установленные закономерности в сценариях действий нарушителей, связанных с применением технических средств разведки (ТСР) для перехвата информативных сигналов ПЭМИН от средств вычислительной техники, позволили сформировать модель всех возможных вариантов применения ТСР для получения конфиденциальной информации, обрабатываемой средств вычислительной техники. Предложенная модель обеспечивает реализацию методических принципов теории распознавания для более полной характеристики угроз утечки информации по каналам побочных электромагнитных излучений и наводок от СВТ в процессе их выявления.

Цель. Разработка методических оснований для представления признаков осуществления нарушителем отдельных функций, связанных с использованием технических средств разведки для перехвата информативных сигналов побочных электромагнитных излучений и наводок от СВТ, в качестве признаков, идентифицирующих наиболее значимые для распознавания и предотвращения такого рода угроз состояния.

Результаты. Приводятся методические решения для идентификации трех значимых для предотвращения угроз состояний, основанные на структуризации функционального представления действий нарушителя по реализации такого рода угроз, а также математические модели для оценки прогнозируемого объема информации, раскрываемой в процессе перехвата информативных сигналов ПЭМИН от средств вычислительной техники, и оценки уровня угрозы безопасности в случае ее перехвата информации.

Практическая значимость. В работе приведены основные варианты работы разработанного в рамках представленной методики комплекса программ распознавания угроз утечки информации по каналам ПЭМИН от средств вычислительной техники.

ЭКОНОМИКА, УПРАВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ РАДИОПРОМЫШЛЕННОСТИ 

47-61 204
Аннотация

Постановка проблемы. Рассмотрены принципиальные пути развития системы стратегического управления оборонно-промышленным комплексом (ОПК) РФ. Определена главная проблема, а именно ярко выраженное несоответствие действующих методов и механизмов стратегического управления ОПК новым жестким внешним условиям, связанным с санкциями, с ускорением научно-технического прогресса, с необходимостью инновационного развития отрасли, с развитием процессов военно-гражданской интеграции.

Цель. Определение принципиальных путей развития системы стратегического управления ОПК РФ.

Результаты. Описаны типичные подходы к постановке и решению проблем развития системы стратегического управления ОПК – консервативный и кардинальный, показана необходимость реализации именно кардинального подхода. Показаны основные пути создания перспективной системы управления ОПК, соответствующей современным требованиям.

Практическая значимость. Определена необходимость разработки и реализации на государственном уровне целостного инновационно-институционального проекта реформирования системы управления для ОПК.

62-71 153
Аннотация

Постановка проблемы. Своевременное прогнозирование стоимости беспилотного воздушного судна (БВС) позволяет оценить риски и принять обоснованное решение о целесообразности участия в опытно-конструкторских работах (ОКР) при заданных ассигнованиях. В статье проанализированы основные стадии жизненного цикла беспилотного воздушного судна вертолетного типа и описаны этапы этих стадий, а также представлен подход к формированию методики оценки стоимости жизненного цикла в зависимости от технического облика БВС.

Цель. Предложить подход к формированию методики оценки стоимости жизненного цикла беспилотного воздушного судна вертолетного типа в зависимости от его технического облика, что позволит снизить риски при принятии решения об участии в выполнении ОКР при заданных ассигнованиях.

Результаты. На основе предложенного подхода проведен анализ двух обликов беспилотных воздушных судов вертолетного типа, рассчитана стоимость и показано распределение затрат по этапам жизненного цикла.

Практическая значимость. Предложенный подход позволяет на этапе анализа требований к разработке производить оценку стоимости в зависимости от предполагаемых технических решений.

ТЕХНОЛОГИИ И ПРОИЗВОДСТВО 

72-78 172
Аннотация

Постановка проблемы. Успешное освоение терагерцового диапазона неразрывно связано с созданием эффективных направляющих систем с требуемыми характеристиками, а также полного комплекта функциональных элементов на их основе. Известные направляющие системы указанного диапазона в силу ряда причин не позволяют создавать полный комплект функциональных элементов и схем различного назначения. В настоящей работе рассмотрены принципы создания волноводных схем в модульном исполнении на основе металлодиэлектрического волновода.

Цель. Исследование вопросов создания волноводных схем различного назначения в интегральном исполнении. Для решения этой задачи обоснован выбор металлодиэлектрического волновода квадратного сечения: отсутствие поверхностных токов на стенках этого волновода резко снижает потери энергии на стыках и фланцевых соединениях. Это позволяет создавать схемы в интегральном исполнении в виде единого модуля. В качестве примера приведена схема высокочастотной части моноимпульсного локатора, выполненного методом прессования в пластмассе.

Результаты. Показано, что исследуемое исполнение схем исключает фланцевые соединения между волноводными элементами, тем самым снижая потери в соединениях между различными функциональными элементами, что уменьшает суммарные потери в схеме. Приведены экспериментальные результаты.

Практическая значимость. Предложена технология интегрального исполнения сверхвысокочастотных схем терагерцового диапазона на основе металлодиэлектрического волновода, исключающая фланцевые соединения между функциональными элементами. Этот волновод и функциональные элементы на их основе обеспечивают разработку различных схем для работы при больших уровнях мощности.

79-86 171
Аннотация

Постановка проблемы. При сканировании в пространстве фазированной антенной решеткой (ФАР), состоящей из большого количества излучателей, происходит взаимодействие между ними в виде импедаса, который сказывается на качестве согласования приемо-передающего модуля ФАР с излучателем и приводит к значительным потерям мощности и дальности обнаружения радиолокационной станции (РЛС).

Цель. Повышение качества согласования излучателей ФАР при изменении положения луча диаграммы направленности антенны в пространстве за счет применения регулируемых согласующих цепей сверхвысоких частот (СВЧ) на коммутирующих элементах.

Результаты. В статье обосновано увеличение функциональных возможностей разработки регулируемых согласующих цепей сверхвысоких частот за счет использования в устройстве коммутирующих элементов, позволяющих уменьшить влияние факторов, обусловленных изменением входного сопротивления излучающего элемента в фазированных антенных решетках. На основе представленной математической модели учитывается изменение входного сопротивления излучающих элементов, возникающее из-за их взаимного влияния, что позволяет исследовать потенциальные характеристики регулируемых цепей при изменении их структуры и параметров, а методика выбора структуры и параметров позволяет подстраивать устройство под изменение входного комплексного сопротивления нагрузки и обеспечивать минимальный коэффициент стоячей волны по напряжению.

Практическая значимость. Предлагаемое устройство позволяет осуществлять расчет реализуемых регулируемых согласующих цепей, которые при существующих материалах и технологии изготовления обеспечивают снижение потерь и увеличении дальности. На основе предлагаемого устройства разработана экспериментальная модель в микрополосковом исполнении и проведен натурный эксперимент, который подтвердил правильность подхода к разработанному устройству.

87-97 150
Аннотация

Постановка проблемы. Беспилотное воздушное судно (БВС) вертикального взлета и посадки, оснащенное средствами анализа параметров только определенного узора, обычно не в состоянии выполнить приземление на произвольную посадочную площадку, которая не оборудована соответствующей разметкой. Для решения такой задачи можно установить на борту БВС средство формирования специального испытательного изображения, которое проецируется с борта воздушного судна на площадку предполагаемой посадки, и средства автоматического измерения и анализа параметров этого изображения.

Цель. Разработать алгоритм применения цифровой обработки изображения для определения углового положения палубы корабля или какой-либо другой плоской посадочной площадки с борта беспилотного воздушного судна с вертикальным взлетом и посадкой. В статье представлены расчетные соотношения, позволяющие вычислить угловое положение и оценить общее состояние посадочной площадки по трехмерной модели ее поверхности.

Результаты. Разработан алгоритм, в соответствии с которым группой лазерных излучателей на посадочной площадке формируется специальное испытательное изображение. Методами цифровой обработки изображений выполняется анализ испытательного изображения, позволяющий оценить состояние и определить углы наклона посадочной площадки.

Практическая значимость. Результаты испытаний рассмотренного алгоритма показали возможность его применения в системе автоматической посадки беспилотного воздушного судна с вертикальным взлетом и посадкой, что позволит повысить надежность управления посадкой такого беспилотного воздушного судна.

98-105 220
Аннотация

Постановка проблемы. Использование технологий программирования на современных многоядерных системах – неотъемлемая часть работы предприятия, деятельность которого сопряжена с многозадачностью или необходимостью производить большое количество расчетов за определенное время. В статье рассматривается развитие таких технологий, направленное на увеличение быстродействия при решении различных задач, например задач численного моделирования.

Цель. Поиск альтернативных способов увеличения скорости вычислений за счет увеличения количества процессоров. В качестве примера увеличения скорости расчетов в зависимости от количества процессоров берется известное уравнение теплопроводности, приводятся классические численные схемы его решения. Сравнивается использование явной и неявной схемы, в том числе и для возможности распараллеливания расчетов.

Результаты. Приводится описание систем с общей и распределенной памятью, описывается их возможное применение для решения различных задач, даются рекомендации к их использованию.

Практическая значимость. Параллельные вычисления помогают решать множество задач в разных сферах, сокращая время, требуемое, например, для решения уравнений с частными производными.

106-110 170
Аннотация

Постановка проблемы. Рассмотрена задача компенсации амплитудной ошибки, которая имеет место при моделировании радиолокационных целей с помощью матричных имитаторов. Приведены соотношения, раскрывающие понятие этой ошибки. На примере продемонстрировано, что амплитуда имитируемого эхосигнала отличается от амплитуды реального.

Цель. Обоснование способа коррекции амплитудной ошибки, наблюдаемой при имитации эхосигналов от радиолокационных целей с помощью матриц излучателей.

Результаты. Показано, что при ориентации сканирующей диаграммы направленности по нормали к базе матрицы амплитуда имитируемого эхосигнала не зависит от углового положения цели. На основании этого был предложен способ устранения ошибки через предыскажения амплитуды эхосигнала. Получено соотношение для расчета множительного коэффициента предыскажений. В рамках численного эксперимента для различных угловых положений сканирующей диаграммы направленности были произведены оценки амплитуды имитируемого эхосигнала без учета предыскажений и с учетом предыскажений. Результаты экспериментов подтвердили эффективность коррекции.

Практическая значимость. Полученные результаты позволяют повысить адекватность моделирования радиолокационных объектов матричными имитаторами за счет обеспечения соответствия амплитуды моделируемого эхосигнала амплитуде реального.

111-118 213
Аннотация

Постановка проблемы. С уменьшением технологической нормы производства микропроцессоров растет количество возможных производственных дефектов на кристалле микропроцессора, некоторые типы которых могут проявиться только в ходе основной работы микропроцессора. Для нейтрализации таких дефектов и, как следствие, повышения количества выхода годных микропроцессоров рассматривается аппаратная реализация модуля хранения и обработки информации о дефектах в блоках кэш-памяти процессора с энергонезависимой памятью.

Цель. Исследование различных вариантов реализации такого модуля, выявление сопутствующих проблем и методов их решения, проведение синтеза описанных вариантов реализации с использованием систем автоматического проектирования и сравнение полученных характеристик.

Результаты. По итогам анализа результатов синтеза найдена реализация, занимающая наименьшую площадь на кристалле, предназначенная для внедрения в разрабатываемый микропроцессор «Эльбрус-12С».

Практическая значимость. С учетом современных требований к разработке для повышения количества выхода годных процессоров в работе описаны сопутствующие проблемы и способы их устранения.

119-124 192
Аннотация

Постановка проблемы. Автоматизированные системы контроля и учета энергоресурсов все чаще используются как в крупных компаниях, так и на малом производстве. Часто специалисты сталкиваются с проблемой установки датчиков и получения данных с них в помещениях с толстыми железобетонными и кирпичными стенами, где невозможно установить надежную радиосвязь, а монтаж дополнительных кабелей обходится дорого. В таких условиях хорошо проявляют себя гетерогенные системы связи, в которых для коммуникации могут использоваться различные технологии.

Цель. Определить оптимальную технологию гетерогенной системы связи для установки автоматизированной системы контроля и учета энергоресурсов в определенных условиях и разработать технические предложения.

Результаты. Проведено моделирование работы физического уровня системы связи с использованием прокола PLC-G3, а также моделирование и оценка энергетических характеристик с использованием технологии 6LoWPAN. Разработаны технические предложения по созданию технических средств гетерогенной системы связи, предложена архитектура технических средств и структура гетерогенной системы связи.

Практическая значимость. Автоматизированная система контроля и учета энергоресурсов на основе гетерогенной системы связи датчиков обеспечивает регулярный сбор точной информации об энергоресурсах на всех этапах их движения – от ввода на объекте до каждой из конечных точек потребления, предоставляет доступ к собранным данным для анализа состояния системы в целом, позволяет производить оперативное управление исполнительными механизмами приборов учета и контроля.

125-144 200
Аннотация

Постановка проблемы. Ключевым средством автоматизации технологических процессов и производств промышленности, на предприятиях энергетической сферы, в транспортной инфраструктуре, в агропромышленном комплексе и в сфере жилищно-коммунального хозяйства выступает программируемый логический контроллер. Статья посвящена разработке программируемого логического контроллера на отечественной элементной базе.

Цель. Предложить схемотехнические решения, которые позволят разработать программируемый логический контроллер на полностью отечественной элементной базе.

Результаты. Представлены схемотехнические решения и достигнутые технические параметры программируемого логического контроллера. Контроллер разработан на полностью отечественной элементной базе на предприятии ОАО «Авангард» (Санкт-Петербург). Параметры контроллера соответствуют основным показателям технического задания на его разработку при выполнении Комплексного проекта по Государственной программе Минпромторга Российской Федерации

Практическая значимость. Производство программируемых логических контроллеров с заданными характеристиками позволит решить государственную задачу импортозамещения приборов данного класса.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2413-9599 (Print)
ISSN 2541-870X (Online)