Архив рубрики: — Все публикации журнала —

ЦИФРОВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ И КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА НАВИГАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ НА МОРСКИХ АКВАТОРИЯХ


УДК 004.8
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.28.1.003

В.М. Гриняк, Ю.С. Иваненко,В.И. Люлько,А.В. Шуленина,А.В. Шурыгин


Работа посвящена проблеме обеспечения безопасного движения морских судов. Рассматривается задача оценки безопасности схемы движения, реализуемой на конкретной акватории. При этом вводится пять различных метрик безопасности. Первая метрика – «интенсивность движения» – традиционно используемая оценка плотности трафика, вычисляется как количество судов, проходящих через тот или иной участок акватории за единицу времени. Её дополняют метрики «интенсивность плюс скорость движения» (вторая) и «интенсивность плюс размеры судов» (третья). При их вычислении учитываются, соответственно, скорость судов и их длина, определяющие «вес» каждого судна. Четвёртая метрика – «стабильность параметров движения» – учитывает характер движения судов с точки зрения регулярности их курсов и скоростей. В работе обсуждаются различные варианты метрики, для иллюстрации реализован простейший из них – оценка среднеквадратичного отклонения курсов движения судов. Пятая метрика – «насыщенность трафика» – характеризует плотность движения судов с точки зрения возможности совершения ими маневров. Метрика апеллирует к традиционным модельным представлениям параметров коллективного движения судов в виде диаграммы «скорость-курс» и даёт возможность косвенно оценить сложность принятия решения судоводителями и эмоциональную нагрузку на участников движения. В обсуждении результатов работы рассматривается вариант комплексирования пяти предложенных метрик в виде системы правил, дающей интегрированную оценку безопасности движения на том или ином участке акватории. Работа сопровождается результатами расчетов предложенных метрик на реальных данных о движении судов в Сангарском проливе и их обсуждением. Показано, что предложенная система метрик позволяет сформировать систематизированное представление о степени опасности трафика, реализуемого на акватории.

Ключевые слова: безопасность судовождения, интенсивность движения, траектория движения, судопоток, трафик акватории, автоматическая идентификационная система.

Полный текст статьи:
GrinyakSoavtors_1_20_1.pdf

РАЗРАБОТКА БЕСПРОВОДНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ КОНЦЕПЦИИ «ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ»


УДК 004.021
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.28.1.002

А.И. Афанасьев, В.Н. Князев


В статье рассмотрены актуальные вопросы и проблемы разработки беспроводных систем управления на основе концепции «Интернет вещей» («Internet of Things» – IoT). В качестве важных проблем выделены недостаточная гибкость и оперативность выбора каналов связи для передачи данных, недостаточная защищенность каналов связи и предложены способы решения данных проблем. Научная новизна заключается в разработке адаптивного алгоритма выбора канала для передачи данных, отличающегося от известных алгоритмов более высокой гибкостью и надежностью. Гибкость (адаптивность) алгоритма заключается в автоматическом выявлении доступных каналов, а надежность – в обеспечении гарантированной передачи команд управления. Также предложен модифицированный алгоритм шифрования, основанный на комбинированном использовании симметричного алгоритма шифрования ГОСТ 34.12-2015 и ассиметричного алгоритма шифрования на эллиптических кривых, позволяющий повысить уровень надежности защищенного взаимодействия между компонентами системы управления при обеспечении достаточной скорости передачи сообщений. Проведено проектирование беспроводной системы управления с применением, в том числе, онтологического и визуального моделирования. Полученные в ходе проведенного исследования результаты использованы в качестве основы при создании аппаратного и программного обеспечения автоматизированной системы управления IoT-устройствами для частного жилого дома.

Ключевые слова: интернет вещей, умный дом, беспроводное взаимодействие, система управления, канал связи, шифрование, онтологическое и визуальное моделирование.

Полный текст статьи:
AfanasyevKnyazev_1_20_1.pdf

МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ ДОПУСТИМЫХ ВАРИАНТОВ ОРГАНИЗАЦИОННОГО СОСТАВА И СТРУКТУРЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ


УДК 004.054.53
DOI: 10.26102/2310-6018/2020.28.1.001

В.В. Селифанов, Р.В. Мещеряков


Для обеспечения комплексной защиты информации необходимо использовать различные средства защиты информации, распределенные по уровням и сегментам информационной системы. Это создает противоречие, заключающееся в наличии большого количества различных средств защиты информации и невозможностью обеспечения их совместного согласованного применения при обеспечении защиты информации из-за отсутствия системы управления. Одной из задач, способствующих решению данной проблемы, является задача формирования допустимых вариантов организационного состава и структуры такой автоматизированной системы управления, результаты решения которой позволили бы получить такие варианты и выбрать из них оптимальный при заданных исходных параметрах и ограничениях. Задача решается сведением общей задачи к частной задаче разбиения на подграфы исходного графа автоматизированной системы управления кибербезопасностью. В таком случае подграфы будут соответствовать подсистемам автоматизированной системы управления на разных уровнях и обеспечат наглядное представление процесса формирования допустимых вариантов организационного состава и структуры такой автоматизированной системы управления. В результате выполнения операции разбиения графа на подзадачи будет получено множество допустимых вариантов организационного состава и структур автоматизированной системы управления кибербезопасностью, на основе которой осуществляется выбор оптимального при заданных исходных параметрах и ограничениях. Таким обрзом, сформирована методика формирования допустимых вариантов организационного состава и структуры автоматизированной системы управления кибербезопасностью.

Ключевые слова: информационная безопасность, кибербезопасность, система защиты информации, управление, автоматизированная система управления.

Полный текст статьи:
SelifanovMeshcherykov_1_20_1.pdf

ЭВОЛЮЦИЯ СОСТОЯНИЯ НАБЛЮДАТЕЛЯ ОТ ИМПУЛЬСА К ИМПУЛЬСУ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ С БЕСКОНТАКТНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА


УДК 621.313.292
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.046

С.А. Винокуров, О.А. Киселёва, Н.И. Рубцов


В работе проводится анализ наблюдателя состояния в электроприводе с бесконтактным двигателем постоянного тока, считая, что система управления в нем построена как гибридная, которой присуща как дискретная, так и непрерывная динамика. Идеальное векторное управления бесконтактным двигателем постоянного тока можно описать теоретически и использовать его как шаблон для определения отклонений при различных способах управления и оценки их эффективности. В работе приведено сравнение идеального управления с дискретным управлением, показаны возможности реализации непрерывных законов управления за счет смещения управляющих импульсов в пространстве и времени. При импульсном управлении, которое используется в электроприводе в настоящее время, вычисляются не только длительности импульсов, но и расстояния между ними, то есть начало следующего импульса, а главное выбирается ведущий базовый вектор. Наблюдатель состояния в такой системе выполняет сложную роль, особенно при наличии в звеньях системы запаздывания, которые могут нарушить устойчивость синхронного режима двигателя с наблюдателем состояния. В работе приведена структурная схема математической модели наблюдателя состояния с детектором полного оборота.

Ключевые слова: бесконтактный двигатель постоянного тока, наблюдатель состояния, гибридное управление, ведущий базовый вектор.

Полный текст статьи:
VinokurovSoavtors_4_19_1.pdf

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НАБЛЮДАТЕЛЯ СОСТОЯНИЙ
В БЕСКОНТАКТНОМ ДВИГАТЕЛЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА


УДК 621.313.292
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.045

О.А. Киселёва, Т.В. Попова, О.А. Киселёва


В работе проводится анализ формирования дискретного векторного эквивалента для управления бесконтактным двигателем постоянного тока. Рассмотрены вопросы применения наблюдателей состояния вместо электромеханических датчиков положения ротора. Показана особенность построения наблюдателя состояния, заключающаяся в том, что информация на его вход поступает от непрерывного рабочего токового поля, а на выходе он формирует дискретное вращающее управляющее поле за счет переключений обмоток синхронного двигателя силовым инвертором напряжения, базируясь на параметрах двигателя и исполнительного устройства. Для обеспечения синхронизации необходимо решать вопрос о частоте опроса датчиков и возможности обработки этой информации, что ведет к запаздываниям сигналов. При этом необходимо учитывать не только временные зависимости, связанные с началом и окончанием импульсов, но и пространственные, связанные с чередованием базовых ведущих векторов. Проведена оценка эффективности управления в электроприводах с бесконтактными двигателями постоянного тока и датчиками наблюдения. В некоторых случаях применение наблюдателей скорости в электроприводе приводит к уменьшению диапазона регулирования скорости. Построены графики переходных процессов в электроприводе при различных значениях параметров регулятора скорости.

Ключевые слова: бесконтактный двигатель постоянного тока, наблюдатель состояния, переходные характеристики, управляющее дискретное поле.

Полный текст статьи:
KiselevaSoavtors_4_19_1.pdf

СТРУКТУРИЗАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ


УДК 004.9
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.044

К.А. Федутинов


В статье рассматриваются вопросы разработки управленческих решений по улучшению состояния окружающей среды на основе внедрения геоинформационных технологий, включающих методы оценки и прогнозирования экологической ситуации на основе мониторинговых подходов. Развитие технологий обработки больших данных определило тенденции широкого внедрения систем мониторинга, функционирующих в реальном времени. В связи с этим, задачу мониторинга природных объектов предлагается решать как задачу определения и контроля свойств и состояний сложного объекта в режиме реального времени и активного взаимодействия с окружающей средой, а также выработки управленческих решений и рекомендаций. В качестве математического аппарата для структуризация экологической информации предлагается использовать нейронную сеть Fuzzy ART, хорошо зарекомендовавшую себя при обработке данных в режиме реального времени. Для визуализации получаемой информации и интеграции результатов работы сети сети Fuzzy ART в геоинформационную систему предлагается использовать Python-библиотеку Folium, предназначенную для графического отображения географических данных, и содержащую всю необходимую картографическую информацию. С помощью Folium результаты структуризации экологических данных можно изображать непосредственно на Google-картах, что дает возможность при увеличении масштаба карты визуально определять границы кластеров и возможные буферные зоны.

Ключевые слова: нейронная сеть, кластеризация, машинное обучение, теория адаптивного резонанса, сеть Fuzzy ART, ГИС-система.

Полный текст статьи:
Fedutinov_4_19_1.pdf

ЭФФЕКТИВНЫЙ МЕТОД ПРОЕКТИРОВАНИЯ CAD-МОДЕЛЕЙ С РЕШЕТЧАТОЙ СТРУКТУРОЙ


УДК 658.512.26
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.043

Н.В. Ципина, О.Н.Чирков, С.А. Слинчук, И.В. Чепрасов, В.А. Мадесов


В данной статье рассмотрен полный этап разработки удобного и простого метода конструирования решетчатых деталей на производстве. Цель исследования состоит в наблюдении, анализе и решении проблем при проектировании CAD-моделей с решетчатой структурой. В работе оценена производительность современных инструментов систем автоматизированного проектирования (САПР), предложен эффективный метод проектирования решетчатых конструкций. Основная идея заключается в замене CAD-модели с решетчатой структурой на твердотельные CAD-модели, обладающие одинаковыми механическими свойствами. Применение таких эквивалентных материалов дает существенный выигрыш в эффективности проектирования. Предлагаемый метод позволяет конструкторам выбрать правильную решетчатую структуру и её плотность. Указаны недостатки и положительные стороны разработанного метода. В сочетании с методом конечных элементов, предложенный подход проектирования CAD-моделей сокращает время моделирования решетчатых конструкций. Оценена производительность современных инструментов систем автоматизированного проектирования в контексте требований аддитивного производства. Результаты показывают, что современные САПР не позволяют легко и быстро проектировать решетчатые структуры для аддитивного производства. Также остается актуальной необходимость развития современного программного обеспечения CAE для проведения анализа методом конечных элементов на 3D-моделях решетчатой структуры.

Ключевые слова: решетчатая структура, эквивалентный материал, метод конечных элементов.

Полный текст статьи:
ZipinaSoavtors_4_19_2.pdf

ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК СОВРЕМЕННЫХ САПР В КОНТЕКСТЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МОДЕЛЕЙ С РЕШЕТЧАТОЙ СТРУКТУРОЙ


УДК 658.512.26
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.042

Н.В. Ципина, О.Н.Чирков, С.А. Слинчук, И.С. Бобылкин, Э.И. Воробьев


В статье проведена оценка характеристик современных систем автоматизированного проектирования в контексте аддитивного производства моделей с решетчатой структурой, отмечены основные недостатки и предложены пути их решения. Цель всего эксперимента состоит в наблюдении за проблемами, с которыми сталкивается пользователь при проектировании решетчатых структур в программном обеспечении САПР. В ходе эксперимента были выбраны три основных параметра и использованы два разных шаблона решетчатой структуры. Спроектированы стержни решетчатых структур с двумя различными сечениями на четыре размера деталей. Выявлено влияние типа и размера решетчатых структур на размеры использованных файлов. Проанализированы применяемые в САПР форматы файлов с учетом требований аддитивного производства моделей. Полученные результаты эксперимента показывают, что существующие пакеты систем автоматизированного проектирования не способны эффективно проектировать и хранить полные модули моделей с решетчатой структурой. Существующие форматы файлов не позволяют осуществлять быстрый обмен данными с программным обеспечением CAE и CAM. Необходимо проводить новые исследования, чтобы определить наиболее надежные и эффективные методы проектирования решетчатых структур в программном обеспечении САПР.

Ключевые слова: аддитивное производство, октет-ферма, кубическая решетчатая структура.

Полный текст статьи:
ZipinaSoavtors_4_19_1.pdf

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАЩИТЫ ОЧЕРЕДЕЙ ОТ ПЕРЕГРУЗОК В СИСТЕМАХ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ РЕСУРСОВ


УДК 004.7
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.041

Усама Алькади


Контроль перегрузки сети является весьма актуальной задачей при обеспечении защиты очередей в системах резервирования ресурсов. Это — один из ключевых элементов, так как многие контроллеры вводились с целью контроля перегрузки для решения проблемы. Статья посвящена анализу влияния рабочей нагрузки сети на производительность различных активных контроллеров управления очередями, включая традиционный контроллер Drop Tail, для обеспечения защиты очередей от перегрузок в системах резервирования ресурсов. Данная работа представляет анализ четырех возможных сценариев с одинаковыми сетевыми параметрами за исключением рабочей нагрузки сети. Производительность каждого контроллера измеряется при помощи различных метрик производительности. Влияние нагрузки сетевого трафика на производительность сетевых контроллеров можно легко наблюдать в четырех представленных сценариях. Поведение всех контроллеров четко указывало на влияние нагрузки сетевого трафика на их производительность. Полученные результаты показали, что нагрузка на сетевой трафик прямо пропорциональна пропускной способности, потере пакетов и задержке. Результаты могут быть использованы при создании отказоустойчивых систем резервирования ресурсами.

Ключевые слова: рабочая нагрузка, сеть, очереди, контроллер, резервирование ресурсов.

Полный текст статьи:
OsamaAlkaadi_4_19_1.pdf

МОДИФИКАЦИЯ НЕЙРОСЕТЕВОЙ МОДЕЛИ RKELM С ДООБУЧЕНИЕМ


УДК 681.3
DOI: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.040

Ю.А. Асанов, С.Ю. Белецкая


Целью данной работы является разработка модели искусственной нейронной сети (ИНС), способной работать в динамически меняющихся условиях. Несмотря на большое количество исследований, и разработок в данной области, до сих пор отсутствуют модели, удовлетворяющие ограниченным условиям мобильных систем (прежде всего по производительности). В данной статье предлагается разработанная модификация модели с экстремальным обучением Хуанга (RKELM), отличающаяся от оригинального подхода процессом обучения (обучение на общих признаках, без увеличения матрицы весов и обучающей выборки, с последующим дообучением под конкретные условия). В качестве тестовой выборки данных использовался датасет из открытого репозитория машинного обучения UCI. Были поставлены вычислительные эксперименты, целью которых было выявление наиболее подходящей модели. Выбор производился из RKELM, SVM и ELM, критериями выбора являлись производительность и точность классификации. Наиболее подходящей оказалась модель с экстремальным обучением Хуанга, она и была использована в качестве основы разработанной модификации. Приведены результаты сравнения оригинальной и модифицированной модели. Предложенный подход превзошел конкурентные в скорости и производительности, незначительно уступая при этом лишь в точности классификации данных в изначальных условиях, но оказался значительно точнее в новых условиях, в которых модель не была обучена.

Ключевые слова: искусственная нейронная сеть, модификация RKELM, модель с дообучением.

Полный текст статьи:
AsanovBeletckaya_4_19_1.pdf