авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И

ОПТИКИ

Сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов

научно-педагогической школы

кафедры проектирования и безопасности компьютерных систем

«ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ,

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ

ЭЛЕМЕНТОВ И УЗЛОВ

КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ»

ЧАСТЬ 2 Санкт-Петербург 2011 Сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов научно-педагогической школы кафедры проектирования и безопасности компьютерных систем «Информационная безопасность, проектирование и технология элементов и узлов компьютерных систем».. Часть 2 / Под ред. Ю.А. Гатчина – СПб: НИУ ИТМО, 2011.

– 90 с.

ISBN 978-5-7577-0396- Представлены научные работы молодых ученых, аспирантов и студентов, выполненные в Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики на кафедре проектирования и безопасности компьютерных систем в 2010 г.

В 2009 году Университет стал победителем многоэтапного конкурса, в результате которого определены 12 ведущих университетов России, которым присвоена категория «Национальный исследовательский университет».

Министерством образования и науки Российской Федерации была утверждена программа его развития на 2009–2018 годы. В 2011 году Университет получил наименование «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»

© САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ, ПРЕДИСЛОВИЕ Научно-педагогическая школа кафедры проектирования и безопасности компьютерных систем (ПБКС) Санкт-Петербургского университета информационных технологий, механики и оптики возникла в 80-х годах прошлого века. Основоположниками школы были Сергей Александрович Майоров, Годар Анатольевич Петухов и Олег Фомич Немолочнов.

Основным направлением работы школы была научно-практическая и педагогическая деятельность в области разработки методов, алгоритмов и программ автоматизированного проектирования электронно-вычислительной аппаратуры. В результате были созданы не сколько промышленных САПР. Было подготовлено большое количество специалистов в дан ной области.

Развиваясь в соответствии c динамичными условиями современного мира и приоритет ными направлениями развития государства, кафедра и направления научной и педагогиче ской деятельности школы ПБКС расширились. Среди текущих задач, решаемых в рамках ра боты кафедры, можно отметить следующее.

Разработка САПР технологических систем оптического производства. Целью работ является автоматизация исследования и управления технологическими процессами производ ства оптических материалов.

Комплексная защита объектов информатизации. В эпоху лавинообразного роста ин формационных технологий и ресурсов как никогда актуально такое направление, как инфор мационная безопасность. Защита информационных средств, данных и информационной сре ды общества в целом является одним из приоритетных направлений работы кафедры. Сту денты и сотрудники кафедры принимают участие в проектах, способствующих росту оборо носпособности Российской Федерации и внедрению методов и средств информационной безопасности на ее территории.

Дефектообразование и надежность полупроводниковых интегральных схем. В рамках данного направления совместно с Физико-техническим институтом им. А.Ф. Иоффе РАН и с АОЗТ «Светлана-Полупроводники» создана научно-исследовательская лаборатория «Микро электроника. Дефектообразование и надежность интегральных микросхем». Ведутся работы в следующих областях:

исследование технологических процессов изготовления полупроводниковых интегральных микросхем (ПИМС) с целью их совершенствования;

исследование электрофизических параметров полупроводниковых структур и материалов, используемых при конструировании ПИМС;

исследование процессов дефектообразования в полупроводниковых структурах и материа лах и их влияния на надежность ПИМС;

получение и исследование нанокомпозитов на основе нестехиометрической двуокиси кремния.

Разработка промышленного и социального программного обеспечения. В направлении разработки программного обеспечения сотрудники, аспиранты и студенты кафедры решают задачи автоматизации производственных процессов, обеспечения и реализации интеграль ных процессов управления данными, информационной безопасности в локальных и глобаль ных сетях. Проводится активная работа с ведущими отечественными (ИЗМИРАН, ФГБУ «ААНИИ») и зарубежными предприятиями, институтами и университетами.

Биотехнические измерительно-вычислительные системы регистрации и анализа газо разрядного свечения. В рамках данного направления разработан программно-аппаратный комплекс регистрации и анализа газоразрядного свечения, индуцированного объектами раз Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 4 Предисловие личной природы в электромагнитных полях. Это первый прибор, который позволяет наблю дать распределение полей различных объектов, в том числе биологических.

Научно-исследовательские работы кафедры в основном имеют прикладной характер и посвящены информационной безопасности, проектированию элементов и узлов компьютер ных систем самого широкого профиля, что позволяет использовать результаты практически во всех учебных курсах, читаемых на кафедре.

Во всех перечисленных научных направлениях активно работают студенты, аспиранты, докторанты и сотрудники кафедры. Некоторые результаты данных работ включены в настоя щий сборник, ставший на кафедре ПБКС с 2009 г. регулярным периодическим изданием.

Заведующий кафедрой ПБКС д.т.н., профессор Гатчин Ю. А.

Результаты научных исследований СПбГУ ИТМО РАБОТЫ АСПИРАНТОВ И ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ УДК 658. А.В. СУМЦОВ МЕТОД ГРАФИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ Научный руководитель – д.т.н., проф. Ю.А. Гатчин В статье приводятся краткое описание системы и ее отличительные особенности;

указывается практическая зна чимость ее внедрения в процесс подготовки изделий. Приводится описание и результаты этапа проектирования системы, а также методика описания модели.

Введение Целью, которая преследовалась при подготовке настоящей статьи, является выработка путей формирования модели системы автоматизации процесса выпуска текстовой и текстово графической конструкторской документации (КД).

Учитывая возможности современных информационных технологий, обозначим осо бенности проектируемого ПО.

1. Модульная структура, позволяющая:

а) расширять перечень автоматически формируемых документов, а также добавлять пра вила генерации их комплектов посредством подключения функциональных модулей, обеспе чивающих специфику пользовательского интерфейса для выполняемых модулем задач;

б) расширять перечень PLM-систем, с которыми СА взаимодействует, в части импорта информации и постановки документов на маршруты согласования. Подобная интеграция по зволяет дополнить цикл выпуска документации этапами, обеспечивающими процесс ее со гласования и сдачи в архив.

2. Кросс-платформенная архитектура, обеспечивающая работу ПО в любой сис темной среде с предустановленной Java Runtime Environment.

3. Наличие алгоритма подбора аналогичных комплектов документации посредст вом оценки степени соответствия составов изделий.

Ключевое отличие проектируемой системы от аналогов состоит в том, что объектами автоматизации являются процессы формирования конструкторской документации на ком плекты КЧС и ЗИП.

Построение графической UML-модели и конкретизация функциональных возможностей системы Последовательный подход к разработке ПО складывается из следующих основных этапов: анализ требований к будущей системе, ее реализация, тестирование и развертывание [1]. Его преимущество состоит в простоте самого процесса проектирования, а недостаток – в отсутствии реверсивности (возможности возврата на ранее пройденные этапы). По этой при чине перед разработчиками встает трудоемкая задача – формирование полного перечня тре бований к системе на начальном этапе ее создания [2], которую на практике удается решить лишь на 80% [3]. Для реализации оставшихся 20% возможностей, после выпуска первой вер сии ПО, часто требуется полная переработка приложения с реструктуризацией. Можно за ключить, что подход неприемлем для организации проектирования сложных систем с боль шим количеством элементов и их высокой степенью связности. Поэтому для разрабатывае мой СА был выбран подход, использующий графическое описание модели на унифицирован ном языке моделирования (UML – англ. Unified Modeling Language). Визуальным моделиро Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 6 Работы аспирантов и преподавателей ванием называется процесс графического представления модели при помощи некоторого стандартного набора. Стандартизация необходима для реализации одного из ключевых пре имуществ подхода – гибкости, которую он привносит в процесс разработки. Кроме того, объ ектно-ориентированная технология имеет итеративный и инкрементальный характер и за ключается в периодичном прохождении всех этапов создания системы с ее последователь ным уточнением.

Взаимодействие пользователя с объектами системы формирует некоторые сценарии работы, для представления которых в нотации UML используется диаграмма вариантов ис пользования (англ. use case diagram). Она разрабатывается на этапе анализа и определяет кон кретные функциональные возможности будущего программного обеспечения.

На рисунке представлена диаграмма вариантов использования, являющаяся составной частью графической UML-модели. «Актеры» – это объекты, взаимодействующие с системой («конструктор», «PLM-система»), варианты использования – сценарии, посредством которых происходят все внутренние и внешние взаимодействия («редактировать комплект докумен тов», «заполнить шаблон»). Граница в виде прямоугольного контура графически обозначает функциональный набор системы.

Рисунок. Диаграмма вариантов использования системы автоматизации Подводя итог, отметим, что при проектировании сложных систем с большим количе ством многосвязных элементов создание модели является крайне желательным этапом. Гово ря о способе построения и представления модели, следует обратить внимание на язык UML.

Объектно-ориентированная технология проектирования систем:

— упрощает процесс поэтапной детализации модели, — представляет удобные для восприятия схемы, упрощающие обмен информацией меж ду участниками проекта, Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы аспирантов и преподавателей мотивирует разработчика определиться с перечнем ее конкретных функциональных — возможностей.

Выбор инструмента для работы с языком визуального моделирования относится, ско рее, к области личных предпочтений проектировщика.

Заключение В статье рассмотрены результаты этапа проектирования системы автоматизации, в хо де которого был сформулирован и применен метод графического описания модели. Он по зволяет наглядно представить сложную структуру и поведение. Получена диаграмма вариан тов использования, графически описывающая функциональные возможности системы и круг взаимодействующих с ней объектов. Для создания диаграммы использовался унифицирован ный язык моделирования UML.

Приведенный метод позволяет создать надежное ПО и снизить затраты на его реали зацию.

Литература 1. Сумцов А.В., Черкас Д.А. Автоматизация процесса разработки комплектов конструктор ской документации // Материалы докладов XII конференции молодых ученых «Навигация и управление движением». — СПб: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2010. – 408 с.

2. Арлоу Д., Нейштадт А. UML 2 и Унифицированный процесс. Практический объектно ориентированный анализ и проектирование, 2-е издание: Пер. с англ. – СПб: Символ Плюс, 2007. – 624 с., ил.

3. Гатчин Ю.А., Крылов Б.А. Концептуальное и инфологическое моделирование проектно конструкторских задач в интегрированных САПР // Всероссийский научно-технический журнал «Проектирование и технология электронных средств». – Владимир, 2001. – № 4. – С. 32–34.

УДК [535.621.375.8]: ХУИНЬ КОНГ ТУ, Е.И. ЕФИМОВ ФОРМИРОВАНИЕ С ПОМОЩЬЮ ВОЛОКОННОГО ЛАЗЕРА ЛИНИИ СКОЛЬЖЕНИЯ В СИСТЕМЕ Si-SiO Научный руководитель – д.т.н., профессор А.М. Скворцов Рассмотрено формирование с помощью волоконного лазера линии скольжения в системе Si-SiO2. Показано, что при дозе облучения D = 28,2 кДж /см2 наблюдались линии скольжения без серьезных разрушений окисла или нарушения слоя кремния. В зависимости от дозы облучения плотность линий скольжения изменяется.

Ключевые слова: наносекундный лазер, линия скольжения, системы Si-SiO2.

Введение Лазерная модификация полупроводников [1–4], особенно системы Si–SiO2, является перспективным методом создания современных функциональных элементов для опто- и мик роэлектроники. Воздействие мощного лазерного излучения на систему Si–SiO2 может вы звать формирование на ней структур различной морфологии. В связи с этим в последнее вре мя активно развивается новый подход к управлению свойствами такой системы, основанный на формировании в полупроводниковой матрице низкоразмерных структур, в состав которых Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 8 Работы аспирантов и преподавателей могут входить собственные точечные и протяженные дефекты кристаллической решетки, а также атомы вводимых примесей.

В данной работе представлены результаты исследования изменения морфологии по верхности окисленных пластин кремния при импульсно-периодическом воздействии корот ких лазерных импульсов с допороговой плотностью мощности I Im, где Im – порог плавле ния поверхности.

Методика эксперимента Схема экспериментальной установки приведена на рис. 1. В качестве кремниевых мишеней использовались следующие окисленные пластины: КДБ–10 с ориентацией поверх ности (111) и толщиной окисла 150 нм;

КЭФ–4,5 с ориентацией поверхности (100) и толщи ной окисла 150 нм. Для обработки образцов использовался импульсный волоконный лазер ИРЭ-ПОЛЮС ИЛИ-1-50. Лазерное излучение имело длину волны = 1062 нм. Импульсы длительностью 120 нс с энергией 1 мДж следовали с частотой 50 кГц. Распределение плот ности энергии лазерного пятна по расстоянию от центра r имело форму кривой Гаусса:

2r E r E0 exp 2, (1) r где E0 — максимум плотности энергии, r0 — радиус лазерного пятна.

Рис. 1. Схема экспериментальной установки. 1 – волоконный лазер;

2, 5 – оптическая система;

3 – обрабатываемая деталь;

4 – предметный стол Для фокусировки излучения лазера на образец использовалась кварцевая линза, обра зец помещался выше фокуса, так что диаметр лазерного пятна на образце мог контролируемо изменяться от 80 до 700 мкм. Морфология поверхности пластин до и после облучения иссле довалась с помощью оптического микроскопа.

Результаты и их обсуждение При облучении образцов излучением лазера плотностью мощности I = 4,7 кВт/см2 до зой D1 = 28,2 Дж/см2 (где D = IN, N – число импульсов, – длительность импульса излуче ния лазера) на поверхности образца появляется сетка линий скольжения (рис. 2), которые упорядочены и ориентированы под углом 60о друг к другу для образца с ориентацией (111) и под углом 90о для образца с ориентацией (100).

Одной из причин образования линии скольжения следует считать появление неодно родных термических деформаций в приповерхностных слоях кристалла, разогретых лазер ным излучением до перехода в пластическое состояние. При облучении кристаллов излуче нием лазера с длиной волны 1062 нм поглощение света происходит по всей толщине пласти ны (коэффициент поглощения кремния при 1062 нм а 9,35 см1), что приводит к ее нагреву.

Этот нагрев за время действия импульса лазерного излучения на поверхности создает термо напряжение в приповерхностном слое, в результате которого на поверхности кристалла гене Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы аспирантов и преподавателей рируются дислокации. Кроме того, важную роль играют механические напряжения, возни кающие в системе из-за того, что в контакт приведены вещества с различными коэффициен тами теплового расширения (для SiO2 0,510-6/K, для Si (2,55–4,15) 10-6/K). При этом кри сталлическая решетка в приповерхностных слоях полупроводника существенно деформиру ется, изменяется ее постоянная, химические связи ослабляются. Таким образом, на границе разогретого приповерхностного слоя и «холодного» объема следует ожидать возникновения деформаций и образования хаотически расположенных дислокационных петель с плотно стью, зависящей от градиента температур и, следовательно, от плотности излучения. Зарож дение дислокаций в первую очередь происходит на концентраторах упругих напряжений, где поглощательная способность может увеличиваться [5].

Рис. 2. Линии скольжения на поверхности образцов при разных дозах облучения:

a, b, c – образец с ориентацией 100 (а – до облучения, b – 28,2 Дж/см2, c – 77,4 Дж/см2);

d, e, f – образец с ориентацией 111 (d – до облучения, e – 28,2 Дж/см2, f – 77,4 Дж/см2) Заключение Таким образом, облучение системы Si–SiO2 импульсами излучения волоконного лазе ра наносекундной длительности приводит к существенному изменению морфологии поверх ности системы. В зависимости от дозы облучения морфология поверхности меняется в такой последовательности: появление линии скольжения, рост плотности дислокаций, образование упорядоченных периодических структур как микронных, так и, возможно нанометровых раз меров.

Литература 1. Вейко В.П., Метев С.М. Лазерные технологии в микроэлектронике. – София: Изд-во Болгарской академии наук, 1991. – 363 с.

2. Володин В.А., Качко А.С. Кристаллизация пленок аморфного гидрогенизированного кремния с применением фемтосекундных лазерных импульсов // ФТП. – 2011. – Т. 45, вып. 2. – С. 268–273.

3. D. Riedel, J. Hernandez-Pozos, E. Palmer, and K. Kolasinski. Fabrication of ordered arrays of silicon cones by optical diffraction in ultrafast laser etching with SF6 // Appl. Phys. A. – 2004. – V. 78. – P. 381–385.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 10 Работы аспирантов и преподавателей 4. K. Nishioka and S. Horita. Periodic arrays of submicron Si and Ni dots on SiO2 fabricated using linearly polarized Nd:YAG pulsed laser // Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. – 2008. – V. 91. – P. 235–240.

5. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. – М.: Наука, 1978.

УДК [535.621.375.8]: ХУИНЬ КОНГ ТУ ИЗМЕНЕНИЕ МОРФОЛОГИИ ПОВЕРХНОСТИ ОКИСЛЕННЫХ КРЕМНИЕВЫХ ПЛАСТИН ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ Научный руководитель – д.т.н., профессор А.М. Скворцов Рассмотрено изменение морфологии поверхности окисленных пластин кремния под действием лазерного ска нирования.

Ключевые слова: морфология, лазерное сканирование, сетки дислокаций.

Введение Во многих современных технологических процессах обработки полупроводниковых материалов [1] для задач микроэлектроники и оптоэлектроники используется воздействие достаточно мощного лазерного излучения, например при лазерном отжиге, аморфизации, рекристаллизации, лазерно-термическом нанесении пленок [2–4]. Возможность локально воздействовать на участки поверхности размером до долей микрона, высокая скорость нагре ва и мобильность в управлении лазерным лучом делают методы лазерной модификации ма териалов все более привлекательными.

В данной работе представлены результаты исследования изменения морфологии по верхности окисленных пластин кремния под воздействием лазерного сканирования.

Методика эксперимента В качестве кремниевых мишеней использовались следующие окисленные пластины:

КДБ – 10 с ориентацией поверхности (111) и толщиной окисла 150 нм;

КЭФ – 20 с ориента цией поверхности (100) и толщиной окисла 150 нм. Для обработки образцов использовался импульсный волоконный лазер ИРЭ-ПОЛЮС ИЛИ-1-50. Основные параметры используемо го лазера: длина волны ( = 1064 нм), максимальная средняя мощность излучения (P = 50 Вт), максимальная скорость перемещения луча – 4,4 м/с для поля обработки – 110110 мм, часто та импульсов – от 20 до 100 КГц, диаметр пятна в плоскости фокусировки – около 84 мкм.

Чтобы найти оптимальные параметры для низких разрушений и высоких эффективно стей лазерного сканирования различные испытания были сделаны с различной мощностью, частотой и скоростью перемещения луча. Сканирование проводилось при следующих усло виях: скорость перемещения луча – 1500 мм/с, поле обработки – 10x10 мм. Морфология по верхности пластин до и после облучения исследовалась с помощью оптического микроскопа.

Результаты и их обсуждение Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы аспирантов и преподавателей Увеличение энергии импульсов при сканировании приводит к расширению деформи рованной области и полосы сканирования. При этом высота рельефа деформированной об ласти увеличивается. Скорость перемещения луча и частота повторения оказывают значи тельное влияние на морфологию поверхности подложки. Понижение скорости и увеличение частоты приводит к увеличению деформации. Одной из причин такого эффекта следует счи тать появление неоднородных термических деформаций в приповерхностных слоях кристал ла, разогретых лазерным излучением до перехода в пластическое состояние. Этот нагрев за вре мя действия импульса лазерного излучения создает термонапряжение в приповерхностном слое, в результате которого на поверхности кристалла генерируются дислокации. При увеличении мощности лазерной обработки выше порога испарения кремния небольшой слой материала уда ляется испарением. В результате на поверхности облученной области наблюдаются рекристал лизующиеся области расплава кремния и остатки разрушенного слоя окисла.

При прямом перемещений луча лазера деформированная полоса и полоса сканирова ния получаются шире, чем при обратном движении луча, что свидетельствует о неравномер ности пучка, выходящего из источника, или может быть обусловлено результатом прохож дения его через оптическую систему.

Рис. 1. Изменение морфологии поверхности пластин при сканировании с различной средней мощностью: a) – 19 Вт;

b) – 25 Вт;

c) – 29 Вт;

d) – 33 Вт;

e) – 41Вт;

f) - 50 Вт Заключение Таким образом, сканирование системы Si–SiO2 импульсами излучения волоконного лазера наносекундной длительности приводит к существенному изменению морфологии по верхности системы. В зависимости от дозы облучения морфология поверхности меняется в такой последовательности: появление деформации поверхности (полосы сканирования) и ли нии скольжения, расширение деформированной области и полосы сканирования, образование на отдельных участках сеток дислокаций по линии сканирования, перерастающих в трещины.

Литература 1. Вейко В.П., Метев С.М. Лазерные технологии в микроэлектронике. София: Изд-во Болгарской академии наук,1991. 363 с.

2. Володин В.А., Качко А.С. Кристаллизация пленок аморфного гидрогенизированного кремнияс применением фемтосекундных лазерных импульсов // ФТП. – 2011. – Т. 45. – Вып. 2. – С. 268–273.

3. D. Riedel, J. Hernandez-Pozos, E. Palmer, and K. Kolasinski. Fabrication of ordered arrays of silicon cones by optical diffraction in ultrafast laser etching with SF6 // Appl. Phys. A. – 2004. – V. 78. – P. 381–385.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 12 Работы аспирантов и преподавателей 4. K. Nishioka and S. Horita. Periodic arrays of submicron Si and Ni dots on SiO2 fabricated using linearly polarized Nd:YAG pulsed laser // Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. – 2008. – V. 91. – P. 235–240.

УДК И.Б. АХАПКИНА, Е.А. ДЕМИНА, Н.В. БЕЗРУК, В.В СУХОСТАТ, Н.В. ЯМЩИКОВА ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ПСИХОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЛИЧНОСТИ Вступление В условиях кардинального реформирования российского общества и сфер его жизне деятельности на первый план выходят отношения соревновательности, конкуренции, борьбы.

Наряду с положительным влиянием конкуренции на повышение инициативы и активности личности в образовательной, научно-профессиональной, профессиональной деятельности это приводит также к массовому использованию способов и приемов информационно психологического воздействия на личность. В качестве основы обеспечения информационно психологической безопасности личности (ИПБЛ) в современных условиях может выступать, с одной стороны, система его психологической защиты [3], с другой – его компетентность результативно действовать в нестандартных ситуациях.

Инфокоммуникационные особенности обеспечения информационно-психологической безопасности личности Мы исходим из следующих основных положений [1, 2].

Безопасность человека – это состояние человека, его целостная системная реакция (на уровне организма и личности) на внешние и внутренние воздействия, направленная на сохра нение целостности организма и обеспечение его жизнедеятельности в конкретных условиях.

Информационно-психологическая безопасность личности – это психофизиологические состояния (ПФС) человека как реакция его внутренних психофизиологических и личностных ресурсов с включением в реагирование как физиологических, так и психических уровней ре гулирования.

Обеспечение информационно-психологической безопасности личности требует сис темного подхода при изучении и диагностике ПФС.

Сущностью использования разнообразных средств и способов изменения процессов информационно-психологического взаимодействия человека с различными субъектами и ин формационной средой становится его способность противостоять дестабилизирующему воз действию внешних и внутренних информационных угроз.

Способами обеспечения ИПБЛ являются развитые интегративно-трансформирующие качества профессионала.

Рассмотрим педагогическое усилие в развитии рефлексивно-аналитических способно стей у учащихся (старшеклассников, студентов, магистров, аспирантов, специалистов), в ча стности, способности к самоанализу, Регулятивами создания педагогических возможностей развития способности к само анализу у студентов являются педагогические принципы: личностно-профессиональной зна Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы аспирантов и преподавателей чимости образовательной, научной, профессиональной деятельности;

полилогичности, вариа тивности образовательной среды;

проблематизации учебного материала.

Актуализация у будущих IT-специалистов в научно-образовательном процессе идеи личностного саморазвития открывает для обучающихся возможность отнестись к собствен ной и другой субъективной реальности. Образовательный процесс при проведении учебных занятий предполагает организацию такого мыслекоммуникативного взаимодействия обу чающего и обучающегося, в ходе которого происходит преобразование как способа работы учащегося, так и способа работы преподавателя, тем самым выращиваются способности, в частности, рефлексивно-аналитические.

Учащемуся это дает возможность упражняться в навыке самоанализа, а научно педагогическому работнику (НПР) – создать условия для обучающегося в ориентации на про явление себя в процессе. В этом моменте задача педагога состоит в проблематизации и фаси литации на занятии, а сам педагог является организатором и фасилитатором одновременно.

Тогда результатом педагогической поддержки будет выход студента в рефлексивную пози цию по отношению к собственным мышлению и деятельности, выход на знание о том, чего он не знает, выход на работу внутреннего соединения или расхождения с чем-то, кем-то (со общающим, оценивающим, размышляющим и т. д.).

Следующей инфокоммуникационной особенностью является построение процесса обучения на основе полилогического взаимодействия (встречи смыслов взрослых и учащихся, ученых и студентов) как источник потребности самоанализа у студентов через коммуника тивные события (диалоги, монологи, полилоги) на занятии, побуждающие включение в само анализ. Вербализация коммуникативных событий при дифференциации дополнительных ус ловий, ориентированных на IT-специалистов с учетом возможностей развития способности к самоанализу у каждого из них, обеспечивает выход в специфическое межсубъектное про странство, в котором пересекаются индивидуальные смыслы и ценности.

Коммуникация организуется педагогом на фоне разворачивающихся на занятии пози ций смыслопонимания. В этой связи можно говорить об особом типе коммуникации – поли позиционном общении (мы используем понятие общения, ибо в нем звучит важный мотив производства участниками коммуникации чего-то общего). В отличие от классической дис куссии, где субъект сосредоточен, главным образом, на высказывании своего мнения и убеж дении других в его истинности, в полипозиционном общении субъект ищет место своей по зиции среди других. Он определяет:

позиции, с которыми можно кооперироваться;

позиции, с которыми необходимо конфликтовать;

позиции, с которыми нельзя вступать во взаимодействие ни при каких обстоятельствах.

Здесь оценивается как своя позиция (способ реализации базовых ценностей личности), так и позиция другого, чтобы понять, какого типа взаимодействия возможны с точки зрения реализации собственных ценностей. В итоге учащийся принимает близкие позиции, тем са мым проверяя и дополняя свое понимание смысла;

понимает тех, у кого позиция противопо ложна (чтобы отстаивать свою позицию, надо понимать своего оппонента как он есть и как ты есть для него);

признает существование тех, с кем не находит точек пересечения.

Таким образом, в полипозиционном общении субъект обнаруживает свою позицию понимания смысла среди других, тем самым обретает ее во всей полноте. Такой полилог яв ляет собой многоступенчатый анализ:

внешний анализ ситуации, отношения к ней;

глубинный анализ ситуации в соответствии с «Я» (с самим собой);

интегрированный анализ – «Я», сопряженный с принятием решения.

Реализация в личностно-ориентированном обучении задачного подхода, развивающе го способность у учащихся к самоанализу, обусловливает предоставление каждой личности в образовательном процессе возможностей для проявления своей индивидуальности.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 14 Работы аспирантов и преподавателей В современной отечественной педагогике задачный подход сложился как альтернатива проблемному подходу в обучении. В проблемном обучении (Глазунова О.И.) происходит смешение структур задачи и проблемы в мышлении.

В структуре проблемы основное – это фиксация того средства, которое объективно от сутствует в культуре и не позволяет разрешить сложившуюся проблемную или конфликтную ситуацию. В структуре задачи – это нахождение того средства, которое позволяет разрешить сложившуюся ситуацию, ответить на заданный вопрос. В первом случае мы пытаемся опре делить, на какой вопрос мы не можем ответить. Во втором случае – найти способ ответа на поставленный вопрос. Поэтому при задачном подходе путь познавательной деятельности (самопознания) наиболее длителен, интересен, продуктивен с точки зрения развития не про сто мышления, но и рефлексивно-аналитических способностей. Педагог на занятии выводит учащихся в исследовательский процесс через постановку и решение проблемных ситуаций.

При этом исследовательская позиция студента уже является неотъемлемой его частью и мо жет выражаться:

в самостоятельной постановке проблем или осознании их как личностно-значимых;

в самостоятельной постановке целей своей деятельности;

в ответственном выборе способов достижения этих целей.

Логика и содержание действий студентов при этом таковы: анализ проблемной ситуа ции – постановка проблемы – поиск недостающей информации и выдвижение гипотез – про верка гипотезы и получение нового знания – перевод проблемы в задачу (задачи) – поиск способов решения – проверка решения – доказательство правильности решения. Следова тельно, предъявление студентам учебного материала в форме проблемной ситуации, которая требует от них готовности ее разрешить, определив средства ее решения, и вызывает состоя ние психологического затруднения, является способом развития личностных механизмов.

При этом учебная задача решается на личностном уровне, когда переживается как жизненная проблема, что, в свою очередь, мобилизует и развивает мощные структуры интеллекта, тем самым обеспечивая ИПБЛ.

Задача – это ситуация, в которой требуется осуществить действие, при условии, что человек не обладает способом этого действия. При решении учебной задачи студент ищет общий способ подхода ко многим частным задачам определенного класса задач, которые в дальнейшем не представляют для него трудностей.

Для обеспечения ИПБЛ значимо, что существенным моментом в решении учебной за дачи являются те изменения, которые происходят в самой личности. Это коренным образом отличает ее (задачу) от задания на отработку, тренировку некоторого навыка. Принципиаль ное отличие задачной формы организации процесса обучения состоит в создании такой си туации, когда студент осознает недостаток своих знаний для решения предложенной ему за дачи, ставит перед собой учебную задачу – приобрести такие знания, а затем решает исход ную задачу на основе нового знания. Систематическое использование задачной формы на за нятиях способствует развитию у студентов способности к самоанализу, к критическому мыш лению – гарантам обеспечения ИПБЛ.

Чтобы помочь личности в образовательном процессе осознать, сформулировать и уточнить цели и задачи предстоящей работы как собственную проблему на занятии, педагог создает ситуацию недостаточности, которая не только спровоцирует возникновение внутрен него мотива познания, но и катализирует следующий шаг познавательной деятельности – оп редмечивание мотива в цели деятельности на занятии, т.е. даст начало субъектному целепо лаганию. В ходе развертывания таких ситуаций педагог работает не с передачей материала, не с умениями и навыками, а со способностями личности через преобразование уже привыч ных для них способов работы.

Таким образом, реализация в личностно-ориентированном обучении задачного подхо да обеспечивает возможность обретения личностью позитивного опыта продуктивного само Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы аспирантов и преподавателей анализа, а также овладения способами обеспечения ИПБЛ. Видами продуктов являются ком поненты профессиональной готовности к конкуренции в условиях информационного воздей ствия: решение проблемы, способ решения типа проблем, ответ задачи, проект – способ из менения действительности, программа, личностная способность.

Заключение Изложенное выше содержит основания для разработки модели обеспечения ИПБЛ, компонентами которой могут быть:

личностная способность отнестись к собственной и другой субъективной реальности на основе идеи личностного саморазвития;

способность личности в полипозиционном общении обнаруживать свою позицию пони мания смысла среди других, тем самым обретать ее во всей полноте средствами много ступенчатого анализа: внешнего анализа ситуации, отношения к ней;

глубинного анализа ситуации в соответствии с «Я» (с самим собой);

интегрированного анализа – «Я», сопря женного с принятием решения;

способность к субъектному целеполаганию, приобретению продуктивного самоанализа, овладению способами обеспечения ИПБЛ.

Литература 1. Величко Е.Н. Оценка соревновательной готовности спортсмена на базе газоразрядной ви зуализации // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского университета информаци онных технологий, механики и оптики. – 2010. – № 4 (67). – С. 123.

2. Гатчин Ю.А., Корнеенко Д.А., Сухостат В.В. Автодидактика информационно психологической безопасности личности в процессе взаимодействия с высокотехнологичной информационной средой // Дистанционное и виртуальное обучение – 2011. – №3. – С. 45–55.

3. Гатчин Ю.А., Величко Е.Н., Сухостат В.В. Методология информационно психологической безопасности личности // Труды Конгресса по интеллектуальным системам и информационным технологиям “IS&IT 11”/ Научное издание в 4-х томах. – Москва: Физ матлит, 2011. – Т. 2. – 415 с. – С. 338–334.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС РАБОТЫ МАГИСТРОВ УДК: 681. О.В. КУЗНЕЦОВА АНАЛИЗ МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ В СИСТЕМАХ T-FLEX И CADSTAR Научный руководитель – к.т.н., доцент Е.Б. Романова Произведен анализ методов формирования трехмерной модели печатного узла в машиностроительной САПР T FLEX CAD и в радиоэлектронной САПР Cadstar - 3D. Приводятся основные достоинства и недостатки мето дов. Сделан вывод о применении методов формирования 3D-модели печатного узла.

Ключевые слова: печатная плата, трехмерная модель, САПР.

Современные САПР используют трехмерное моделирование, которое, в отличие от двумерного, позволяет описывать изделие более полно [1]. Из трехмерной модели автомати чески можно создать изображения разрезов и сечений. При этом между отдельными изобра жениями существует строгая связь, так как все они являются производными от общей трех мерной модели. Использование трехмерной модели дает следующие преимущества: нагляд ность;

удобство разработки и быстрота модернизации;

автоматизированные инженерные рас четы;

ассоциативность, т.е. автоматическое внесение изменений во все составляющие элек тронного описания изделия при изменении какого-либо из компонентов изделия [2].

В ходе анализа методов формирования 3D-модели печатного узла (под печатных узлом понимается печатная плата с установленными на ней электронными компонентами) были рассмотрены следующие САПР: T-FLEX CAD и CADSTAR 3D. В результате исследования были выделены три метода формирования 3D-модели:

метод экструзии;

метод импорта готовых 3D-моделей (например, в формате STEP);

метод формирования 3D-моделей инструментальными средствами используемой САПР.

Для формирования 3D-модели печатной платы в системе CADSTAR используется мо дуль BoardModeler Lite. Для создания 3D-моделей электрорадиоэлементов (ЭРЭ) в модуле BoardModeler Lite используются три метода: создание трехмерной модели посредством экс трузии (перемещением плоских фигур в пространстве);

импорт 3D-моделей в формате STEP (замена двухмерных объектов на трехмерные объекты) и формирование 3D-моделей во встроенном трехмерном редакторе модуля BoardModeler Lite [3].

Для формирования 3D-модели печатной платы в системе T-FLEX CAD используется приложение системы «T-FLEX. Печатные платы» [4]. Для создания 3D-моделей ЭРЭ в «T FLEX Печатные платы» используются три метода: метод экструзии, импорт 3D-моделей в формате STEP (замена двухмерных объектов на трехмерные объекты) и формирование 3D моделей инструментальными средствами T-FLEX CAD.

Для получения точных и реалистичных 3D-моделей элементов используется метод им порта готовых 3D-моделей в форматах STEP, IDF и др. Для быстрого получения 3D-моделей используется метод экструзии. Метод формирования 3D-моделей инструментальными сред ствами системы применяется, если модель корпуса нужного элемента в формате step отсутст вует, но требуются более точные модели корпусов, чем полученные методом экструзии.

В результате исследования были выделены основные достоинства работы в системах T FLEX и CADSTAR.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы магистров Вся информация об изделии в системе T-FLEX находится в одной базе данных, т.е. не разбросана по разным файлам. Наличие средств оформления конструкторской документации согласно системе стандартов ЕСКД является немаловажным достоинством T-FLEX CAD. Пе редовой интерфейс T-FLEX CAD обеспечивает высокую эффективность моделирования [5].

Трехмерные модели, полученные при помощи модуля «T-LEX. Печатные платы», могут в дальнейшем использоваться для решения различных задач, к которым относятся:

размещение печатных плат в корпусе электронного устройства для проверки собираемо сти, оценки внешнего вида и т.д.:

разработка чертежей общего вида электронного устройства в сборе:

дальнейшая доработка трехмерной модели средствами T-FLEX CAD для прокладки про водов, жгутов, устройств крепления и т.д. Данные средства обычно не поддерживаются электронными САПР:

тепловой анализ конструкции электронного устройства (анализ температур, теплообмена и т.д.):

оценка прочности конструкции, собственных частот резонанса, и т.д.

Механизмы системы CADSTAR (многооконный интерфейс, функции внедрения и свя зывания (OLE), интуитивный графический интерфейс, настраиваемые функциональные кла виши и панели инструментов и т.д.) дают возможность персонализировать среду проектиро вания и ощутимо повысить производительность проектирования.

Целый ряд встроенных модулей системы CADSTAR дает следующие возможности: по сттопологический анализ целостности сигналов, анализ эффектов отражения и перекрестных искажений проводников, управление верификацией проекта, анализ сценариев «что, если», определение и моделирование стека слоев;

анализ и контроль тех частей проектов, в которых могут возникать помехи и иные проблемы электромагнитной совместимости, и т.д.

Программа CADSTAR разработана таким образом, что она может быть незаметно ин тегрирована в другое программное обеспечение и системы, что также повышает производи тельность. Такой подход обеспечивает передачу данных с минимальными затратами и мак симальной эффективностью. Процесс формирования 3D-модели печатной платы в системе CADSTAR происходит непосредственно из проектных данных, полученных в редакторе пе чатных плат, т.е. отсутствуют потери данных, связанных с преобразованием форматов, изме нением модели данных, и не требуется повторный ввод информации при переходе из одной среды проектирования в другую, что важно в сравнении с системой T-FLEX.

Методы формирования 3D-модели печатной платы в системе T-FLEX CAD применя ются при 2D-моделировании плат в таких САПР, как P-CAD, OrCAD, Mentor Graphics, а так же при формировании 3D-модели в MCAD, таких как САТУРН (приложение системы КОМ ПАС 3D), AutoCAD, Solid Edge. Методы формирования 3D-модели печатной платы, рассмот ренные в системе CADSTAR, применяются также при моделировании плат в таких САПР как KiCad и Altium Designer.

Рассмотренные методы являются альтернативными методами формирования 3D моделей печатных плат.

Литература 1. Bao Z. Rechneruntersttzte Kollisionsprfung auf der Basis eines B-rep/Polytree // CSG Hybridmodells in einem integrierten CAD/CAM-System. – Dsseldorf: VDI Verlag, 2000. – 187 s.

2. Gatchin Y.A., Romanova E.B., Korobeynikova M.A. RP-technologies in designing the radio electronic equipment // Proceedings of the International Scientific Conferences «Intelligent Sys tems (IEEE AIS’04)» and « Intelligent CAD’s (CAD-2004)». Scientific publication in vollumes. – Moscow: Physmathlit, 2004. Vol. 3. –  P.127– 128.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 18 Работы магистров 3. Классификация документов Eurointech/ CADSTAR 3D - трехмерная верификация проек тов печатных плат. – М., 2011. [Электронный ресурс] – Режим доступа:

http://www.eurointech.ru/cadstar3d/.

4. Капитанов Н., Кресик Д., Егоров М. Интеграция T-FLEX CAD с P-CAD – задача 3D моделирования // САПР и Графика. – 2006. – № 4.

5. Капитанов Н., Митрохин П., Юдова О. Решение задачи интеграции T-FLEX CAD c P CAD // САПР и Графика. – 2006. – №2.

УДК 651. О.С. ЕЛЬСУКОВА ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ВСТРАИВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ В НЕПОДВИЖНЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ Научный руководитель – к.т.н., доцент А.Ю. Гришенцев Рассматриваются основные группы методов встраивания информации в неподвижные изображения, приводится их сравнительная характеристика, рассматриваются наиболее подходящие для встраивания форма ты изображений.

Проблема защиты информации всегда была довольно актуальна, и если раньше для решения этой проблемы использовались лишь криптографические методы, то в последнее время все популярнее становится стеганография. Стеганография – это сокрытие сообщения, которое требуется передать в каком-нибудь безобидном контейнере. Простейшая схема сте госистемы представлена на рисунке.

Рисунок. Схема стегосистемы Сейчас под стеганографией чаще всего понимают скрытие информации в графиче ских либо текстовых файлах путем использования специального программного обеспечения.

В настоящее время цифровая стеганография развивается по 4 основным направлениям:

встраивание информации для скрытой передачи, цифровые водяные знаки, идентификацион ные номера и заголовки [1]. Цифровые водяные знаки используются для защиты авторских или имущественных прав на цифровые изображения, фотографии или другие оцифрованные произведения искусства. Основными требованиями, которые предъявляются к таким встро енным данным, являются надежность и устойчивость к искажениям.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы магистров Цифровые водяные знаки имеют небольшой объем, однако, с учетом указанных выше требований, для их встраивания используются более сложные методы, чем для встраивания просто сообщений или заголовков.

Третье приложение, заголовки, используется в основном для маркирования изображе ний в больших электронных хранилищах (библиотеках) цифровых изображений, аудио- и ви деофайлов. В данном случае стеганографические методы используются не только для вне дрения идентифицирующего заголовка, но и иных индивидуальных признаков файла.

Внедряемые заголовки имеют небольшой объем, а предъявляемые к ним требования минимальны: заголовки должны вносить незначительные искажения и быть устойчивыми к основным геометрическим преобразованиям [2].

Большинство работ в области стеганографии посвящено сокрытию информации в изо бражениях. Это обусловлено такими причинами, как наличие потребности защиты изображе ний и фотографий, относительно большим объемом файлов, что позволяет встраивать доста точно большое количество информации и повышать робастность внедрения, широким рас пространением фотографий и изображений в сети Интернет, низкая чувствительность чело веческого зрения к небольшим изменениям цвета, заранее известный размер контейнера и многие другие [1]. Встраивание информации может осуществляться на любом из трех этапов:

перед сжатием в исходное изображение, одновременно с осуществлением сжатия изображе ния или в уже сжатое определенным алгоритмом (например, JPEG) изображение [3].

На данный момент существует множество методов встраивания информации в непод вижные изображения. Всех их можно разделить на 3 группы:

1. методы сокрытия информации в пространственной области;

2. методы сокрытия информации в области преобразования;

3. методы сокрытия информации в служебных полях файла.

Алгоритмы первой группы скрывают информацию в области исходного изображения.

Самыми простыми из них являются метод контрольной суммы и метод наименьших знача щих битов (LSB)[1].

В алгоритмах второй группы сокрытие информации осуществляется с помощью ли нейных ортогональных преобразований, наиболее распространенными из которых являются вейвлет-преобразования и дискретное косинусное преобразование (ДКП) [1]. Это наиболее оптимальная и распространенная группа методов. Все виды преобразований, использующие ся в алгоритмах этой группы, можно упорядочить по выигрышу от кодирования, т.е. по сте пени перераспределения дисперсий коэффициентов преобразования. Наибольший выигрыш от кодирования дает преобразование Карунена–Лоэва, наименьший – разложение по базису единичного импульса (то есть отсутствие преобразования). При встраивании информации выбираются такие блоки, в которых шум изображения примерно равен шуму обработки. Та кие виды преобразований, как вейвлет-преобразование и ДКП, встраивают информацию в среднечастотные полосы, и пропускная способность стегоканала невелика, но они достаточно хорошо учитывают восприятие изображений человеком. При использовании преобразований Адамара или Фурье имеется больше блоков, подходящих для встраивания, т.е. пропускная способность увеличивается [1].

Третья группа методов предполагает запись скрытого сообщения в область служебной информации файла. При этом служебная информация не воспроизводится типичными про граммами для просмотра файлов и визуально незаметна [4].

Плюсы и минусы трех описанных выше групп стеганографических методов представ лены в таблице.

Кроме используемого метода, на качество встраивания информации влияет также формат изображения. Наиболее популярным форматом для хранения и передачи данных яв ляется JPEG. Его популярность обусловливается относительно простотой алгоритмов сжатия, возможностью сжимать изображения с различной степенью компрессии, небольшим разме Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 20 Работы магистров ром изображений, а также их неплохим качеством. Этот формат удобен для хранения фото графий, поэтому наибольшее распространение он получил с развитием сети Интернет, ростом популярности различных блогов, социальных сетей и прочих ресурсов, хранящих большое количество фотографий пользователей. Поэтому из всех рассмотренных формат JPEG наибо лее подходит для сокрытия информации в изображении. Еще более удобным форматом с точки зрения стеганографии является его модификация JPEG-2000, позволяющая без потери качества уменьшить размер изображения. Следует отметить, что свойства человеческого зре ния подразделяются на два уровня: низкий физиологический и высокий психофизиологиче ский. До последнего времени при построении стеганографических алгоритмов учитывались лишь низкоуровневые особенности зрения (восприимчивость к изменению яркости, частоты и пр.). Однако в последнее время наблюдается тенденция к построению алгоритмов, учиты вающих и высокоуровневые особенности (чувствительность к размеру, контрасту, форме, по ложению объектов, цвету) [1]. Формат JPEG-2000 позволяет кодировать различные области с различным качеством, что может позволить строить алгоритмы, учитывающие высокоуров невые особенности человеческого зрения.


Таблица. Достоинства и недостатки различных методов стеганографии.

Группа методов Достоинства Недостатки Сокрытие информации 1. Размер контейнера не изменяется 1 Легкость обнаружения в в пространственной в результате внедрения сообщения. случае нарушения связи области 2. Возможность варьировать число между младшими и ос изменяемых бит, тем самым увели- тальными битами цвета, а чивая максимальную длину сооб- также между соседними щения, которое возможно встроить младшими битами.

в контейнер. 2. Слабая устойчивость к 3. Нет необходимости выполнять различным видам преоб вычислительно громоздкие линей- разования.

ные преобразования изображений.

Сокрытие информации 1. Достаточно большая устойчи- 1. Выполнение громозд в области преобразова- вость к преобразованиям изображе- ких линейных ортого ния ния при учете особенностей алго- нальных преобразований.

ритма сжатия.

2. Лучше, чем алгоритмы предыду щей группы, учитывают особенно сти человеческого зрения.

Сокрытие информации 1. Прост в реализации. 1. Легкость обнаружения, в служебных полях 2. Устойчив к обработке контейне- удаления и искажения файла ра. встроенного сообщения.

3. Позволяет встраивать информа- 2. Увеличение размера цию довольно больших объемов. файла при внедрении в него сообщения.

Литература 1. Грибунин В.Г., Оков И.Н., Туринцев И.В. Цифровая стеганография. М.: Солон-Пресс, 2002.

– 265 с.

2. Компьютеры, наука и техника. Статьи [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://cadmium.ru/content/view/825/35/.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы магистров 3. Скрытие данных в неподвижных изображениях. // Защита информации, информационная безопасность. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://crypts.ru/novosti/skrytie dannyx-v-nepodvizhnyx-izobrazheniyax.html.

4. Методы стеганографии. // CryptoBlog. Прикладные методы защиты информации. [Элек тронный ресурс]. – Режим доступа: http://crypto-blog.ru/?cat=70.

УДК 004. А.М. КИСЛИН RDF-описание малого структурного подразделения вуза Научный руководитель – Ю.В. Катков RDF – это технология, обладающая сетевым эффектом: чем больше людей используют RDF тем больше пользы можно извлечь из данных. В данный момент можно наблюдать раз витие способов представления данных в RDF [1], распространение RDFa1 [2], микроформа тов и микроданных, активную поддержку структурированного представления данных произ водителями поисковых систем. В связи с этим появляется потребность в простой методике добавления RDF-метаданных к существующим информационным сайтам. Добавление струк турированных данных может дать следующие преимущества:

вывод дополнительной информации во время поиска (например, Google Rich Snippets, ба зирующийся на микроформатах и микроданных), помощь поисковым машинам в классификации ресурсов;

индексирование поисковыми системами семантического веба;

возможность простого повторного использования данных, представленных на сайте, в других местах.

Каждый отдельный вид информационных ресурсов нуждается в отдельном RDF-описании, базирующемся на схеме данных или онтологии в формате RDFS [5] или OWL [6]. Вместе с тем можно выделить некоторые группы схожих ресурсов, описываемых более или менее единооб разно. Мы сосредоточились на разработке схемы данных, с помощью которой будет легко опи сать малое университетское подразделение – лабораторию, научную группу, команду исследо вателей. Для проверки и демонстрации этого описания мы применяем эту схему для создания метаинформации на сайте Лаборатории интеллектуальных систем НИУ ИТМО.

Важно заметить, что схема данных, о которой мы говорим, не должна быть изолированной от окружающего мира. Напротив, используемые в ней термины – RDF-свойства и классы – должны быть выбраны исходя из соображений повсеместного использования в соответствии с принципами публикации связанных данных [7, 8]. Иными словами, сначала нужно произвести обзор существующих онтологий, откуда возможно заимствовать терминологию, проанализиро вать то, в каком виде описываются малые подразделения сегодня. Затем необходимо свести во едино эту терминологию и заполнить промежутки собственными RDF-описаниями. Основной задачей при выполнении работы является именно разработка модели описания данных малого структурного подразделения вуза, пригодной к повторному использованию.

В проекте портала Лаборатории интеллектуальных систем имеются следующие данные, требующие RDFa разметки:

персоналии сотрудников, проекты лаборатории, рекомендуемая литература, события и мероприятия лаборатории.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 22 Работы магистров Для описания персоналий сотрудников используются словари FOAF (Friend of a Friend) и vCard [9]. Последний используется сервисом Google Rich Snippets для вывода дополнитель ной информации на поисковый запрос.

Проекты лаборатории размечаются с помощью словаря DOAP (Description of a Project), его структура позволяет достаточно грамотно описать проекты по разработке программного обеспечения.

На момент написания данной статьи была завершена модель данных для описания раз делов «сотрудники» и «проекты». Фрагмент схемы представлен в таблице.

Таблица Свойство Пример Описание rdf:type foaf:Person, vcard:Person Класс Person описывает людей.

foaf:name, vcard:name John Brown Имя сотрудника foaf:img, vcard:photo http://194.85.163.158/files Фотография сотрудника /John_Brown.jpg foaf:interest Business Intelligence Интересы сотрудника Semantic technologies foaf:Organization SPbSU ITMO Описывает организацию, к которой имеет отношение сотрудник vcard:title Research Director Должность foaf:mbox john_brown@ifmo.ru Адрес электронного почтового ящика foaf:SkypeID John_Brown Skype контакт foaf:jabberID John_Brown@jabber.com Jabber контакт Разработка производится на базе CMS Drupal 1. Данная CMS была выбрана по причине наличия функциональных модулей для использования RDFa разметки, импорта RDF из RDFa и развертывания SPARQL точки доступа. Кроме того, тот факт, что в основе проекта лежит полнофункциональная CMS, позволяет осуществить развертывание базовой части проекта, и наполнение его контентом занимает кратчайшие сроки.

По окончанию будет получен полноценный вариант модели представления данных ма лого университетского подразделения в формате RDF. Данная модель не только расширит функциональность лаборатории интеллектуальных систем, но и позволит использовать полу ченные организационных подразделениях.

Литература 1. RDF/XML Syntax Specification [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.w3.org/TR/REC-rdf-syntax/.

2. RDFa in XHTML: Syntax and Processing [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.w3.org/TR/rdfa-syntax/.

3. FOAF Vocabulary Specification 0.98 [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://xmlns.com/foaf/spec/.

4. HTML Microdata [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.w3.org/TR/microdata/ 5. Dan Brickley, R.V. Guha RDF Vocabulary Description Language 1.0: RDF Schema. - [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.w3.org/TR/rdf-schema/ 6. W3C OWL Working Group. OWL 2 Web Ontology Language Document Overview/ - [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.w3.org/TR/owl2-overview/ 7. Tim Berners-Lee. Linked Data. - 2009 [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://www.w3.org/DesignIssues /LinkedData.html Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы магистров 8. C. Bizer, R. Cyganiak, T. Heath. How to publish linked data on the web. - 2007 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://linkeddatabook.com/editions/1.0/ 9. vCard The Electronic Business Card Version 2.1. A versit Consortium Specification - [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.imc.org/pdi/vcard-21.txt УДК 621.38.075. Д.Н. БАЛУЕВ, В.В. ЕЛИСЕЕВА МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ НА НАДЕЖНОСТЬ Руководитель – к.т.н., доцент И.Б. Бондаренко На интегральные микросхемы (ИМС) постоянно воздействуют внешние и внутренние эксплуатационные факторы. Внешние факторы включают в себя действие температуры, влажности, давления и химических веществ со стороны окружающей среды, радиации, элек тромагнитных полей, механических нагрузок (вибраций и ударов) и др., действующих на ИМС, когда они находятся под нагрузкой или выключены. К внутренним факторам относятся напряжения и токи при установившихся и переходных режимах микросхем, находящихся под нагрузкой, которые обусловливают выделение тепла, образование электрических и магнит ных полей и механические нагрузки [1].

Накопления изменений в материалах приводит к изменению их свойств, параметров ИМС и к появлению постепенных и внезапных отказов. Первые могут стать причиной накоп ления изменений и возникновения второго типа отказов при достижении и преодолении не которого критического уровня прочности.

Преодоление энергетического барьера, препятствующего активации течения процесса, характеризуется энергией Wa [2]. Скорость физико-химических процессов VФХП пропорцио нальна концентрации активных частиц na, энергия которых W превышает энергию Wa:

W na a VФХП V0 V0e kT, (1) n где n – общая концентрация частиц;

k – постоянная Больцмана;

Т – температура;

Vo – коэф фициент, определяемый механизмом конкретного процесса.

Из (1) видно, что с ростом температуры Т и уменьшением энергии активации Wa ско рость протекания процесса увеличивается. Тогда элемент, имея запас прочности X при дан ной нагрузке по параметру X, будет характеризоваться скоростью уменьшения запаса проч ности VФХП по (1). ИМС откажет, когда X уменьшится до нуля. Усредненная наработка до отказа множества однотипных элементов, работающих при одинаковых нагрузках, определя ется соотношением X cp Tср, (2) VФХП где Хср – средний запас прочности ИМС. Отсюда в соответствии с (1) и (2) получим X cp Wa Tcp e kT V и интенсивность отказов W V 1 a 0 e kT. (3) Т ср X cp Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 24 Работы магистров Таким образом, из выражения (3) следует, что с увеличением температуры интенсив ность отказов возрастает, причем экспоненциально.


С другой стороны, циклические воздействия различных факторов, особенно темпера туры, приводят к многократным изменениям механических напряжений в материалах и узлах элементов, вызванных различными температурными коэффициентами линейного расширения (ТКЛР) материалов ИМС. Это, в свою очередь, ведет к появлению остаточных дефектов структуры материалов и деформаций в узлах элементов. Остаточные механические деформа ции, накапливаясь, могут в какой-то момент стать причиной внезапного отказа. Даже при ма лых значениях интенсивности отказов для одного цикла, при большом числе циклов надеж ность ИМС существенно снижается, и влияние процессов из-за периодических изменений параметров работы ИМС становится преобладающим. Поэтому доля внезапных отказов при циклическом режиме работы ИМС возрастает по сравнению с непрерывным режимом работы тем больше, чем жестче режим цикличности.

В связи с ростом степени интеграции современные ИМС, особенно для ответственной электронной аппаратуры, обладают высокими показателями надежности. Для коммерческих ИМС средняя наработка до отказа составляет миллионы часов, поэтому при экспоненциаль ном законе распределения p (t ) exp( t ), где – интенсивность отказов, используя упрощение p (t ) 1 t, получим:

1 p (t ). (4) t Отсюда из (4) t Tcp. (5) 1 p (t ) Подставляя в (5) указанную наработку, а также доверительную вероятность 90%, при которой необходимо получить 32 отказа испытуемых ИМС, получим:

10 Tcp 32 3,2 108 ч, 1 0, что соответствует 3,7 годам непрерывных испытаний плат с суммарным числом ИМС 10000 шт. В связи с этим возникает необходимость в ускоренных испытаниях электрорадио элементов [3].

Цель ускоренных испытаний (HAST – Higlhy Accelerated Stress Test) – получение отка за ИМС или накопленного повреждения по аналогичному механизму, но за меньшее время относительно реальных условий эксплуатации. Ускорение механизмов отказа возможно при проведении испытаний на [4–6]:

температурную усталость;

тепловой удар;

вибрацию и др.

Стационарное воздействие характерно для аппаратуры, работающей непрерывно в ус ловиях с постоянной температурой. Длительность установления стационарного режима со ставляет 0,5–3 часа. В этом режиме скорость физико-химических процессов и интенсивность отказов зависит от уровня температуры.

Резкое изменение температуры в значительном диапазоне представляет собой тепло вой удар. Этот режим наиболее тяжел для электронной аппаратуры и ИМС, так как приводит к резким тепловым и механическим перегрузкам ИМС, что повышает вероятность их отказа.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы магистров При механических воздействиях наиболее опасными являются вибрации с наибольшими амплитудами в диапазоне частот: 10 Гц – 2 кГц, при этом ускорения достигают 10–16 g. Совпа дение частот колебаний с собственными резонансными частотами приводит к возрастанию амплитуд колебаний и перегрузкам, что приводит к процессам разрушения, разгерметизации, коротким замыканиям, и т.д. При длительном воздействии вибраций возникает усталость ме таллов конструкционных элементов и могут разрушаться ИМС.

Исходя из этого, ускоренные испытания ИМС на надежность проводятся при действии следующих факторов:

синусоидальной вибрации;

механических ударов;

быстрого изменения температуры окружающей среды: термического удара;

медленного изменения температуры окружающей среды: термоциклирования.

Затем проводится обработка результатов и рассчитываются параметры надежности для исследованного типа ИМС.

Таким образом, ускоренные испытания электрорадиоэлементов на надежность позво ляют существенно сократить время испытаний элементной базы и, таким образом, ускорить выход на рынок новых ИМС с подтвержденными параметрами надежности.

Литература.

1. Никулин С.М. Надежность элементов радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Энергия, 1979.

– 80 с.

2. Стрельников В.П., Федухин А.В. Оценка и прогнозирование надежности электронных схем и систем. – Киев: Логос, 2002.

3. Горлов М.И. Прогнозирование долговечности интегральных схем // Санкт-Петербургский журнал электротехники. – 1996. – № 4.

4. Строгонов А. Оценка долговечности БИС по результатам ускоренных испытаний // Тех нологии в электронной промышленности. – 2007. – №3. – С. 90–96.

5. Стрельников П.В.. Экспериментальная оценка надежности изделий в условия малого числа отказов // Математичні машини і системи. – 2011. – №1. – С. 141–146.

6. Лидский Э. и др. Современный подход к оценке надежности изделий электронной техни ки // Компоненты и технологии. – 2000. – №10.

УДК 004.3' Р.А. КАЛАЧЕВ РАЗРАБОТКА ИМПУЛЬСНОГО МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЯ Научный руководитель – д.т.н., проф. А.Г. Коробейников Описывается конструкция импульсного металлоискателя, в состав которого входит микроконтроллер и ряд микросхем. Данное устройство предназначено для любительского поиска кладов и реликвий, поиска на пляже и т.д.

Ключевые слова: импульсный металлоискатель, микроконтроллер.

В 20-е годы в США были разработаны приборы, обнаруживающие инструменты и гото вые изделия, выносимые рабочими с заводов. Приборы были названы металлодетекторами.

Металлодетектором или, по-русски, металлоискателем называется электронное устройство, обнаруживающее присутствие металла, но при этом не контактирующее с ним. Принцип дей ствия устройства основан на излучении радиоволн (распространении электромагнитного по Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 26 Работы магистров ля) и улавливании вторичных сигналов. При обнаружении металлического предмета прибор оповещает оператора посредством отклонения стрелки, звукового сигнала и т.п. [1].

В настоящее время существует большое количество типов металлоискателей. В данной работе разработан металлоискатель импульсного типа. Принцип действия импульсного, или вихретокового, металлоискателя основан на возбуждении в металлическом объекте импульс ных вихревых токов и измерении вторичного электромагнитного поля, которое наводят эти токи.

К импульсному металлоискателю предъявлялись следующие требования:

система должна обеспечивать формирование импульсной последовательности, прием и анализ входного сигнала для поиска металлов;

система должна работать от автономной аккумуляторной батареи;

металлоискатель должен быть простым и удобным в эксплуатации, поэтому он должен иметь элементы световой индикации (светодиоды), либо цифровой ЖК индикатор, а так же звуковой излучатель для индикации воздействия мишени на датчик и уровня заряда аккумуляторной батареи;

для управления режимом работы устройства предусматривается блок клавиш.

Структурная схема устройства представлена на рисунке.

Рисунок. Структурная схема устройства Основой устройства является микроконтроллер. С его помощью осуществляется фор мирование временных интервалов для управления всеми узлами устройства, а также индика ция и общее управление прибором. С помощью мощного ключа производится импульсное накопление энергии в катушке датчика, а затем прерывание тока, после которого возникает импульс самоиндукции, возбуждающий электромагнитное поле в мишени. Для выделения полезного сигнала используем дифференциальный усилитель. Дальнейшее усиление сигнала будет производиться в приемном усилителе, имеющем большой коэффициент усиления. За тем в интеграторе произведем измерение полезного сигнала. Во время прямого интегрирова ния происходит накопление полезного сигнала в виде напряжения, которое во время обратно го интегрирования преобразуется в длительность импульса. С помощью второго интегратора производится автоматическая балансировка входного усилительного тракта по постоянному току [1]. Микроконтроллер обрабатывает полученные цифровые данные и индицирует с по Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы магистров мощью светодиодов и излучателя звука степень воздействия мишени на датчик. Светодиод ная индикация представляет собой аналог стрелочного индикатора.

В качестве микроконтроллера была выбрана схема ATtiny2313. ATtiny2313 – это 8 разрядный CMOS микроконтроллер с низким энергопотреблением, основанный на AVR RISC архитектуре. Данная схема удовлетворяет всем требованиям, и при ее подключении остается минимальное количество неиспользованных портов [2].

Ядро AVR содержит набор из инструкций и 32 рабочих регистра общего назначения.

Все 32 регистра напрямую подключены к АЛУ, что дает программисту доступ к двум незави симым регистрам при выполнении одной инструкции за один такт. Такая архитектура имеет более высокую эффективность кода по сравнению со стандартными микроконтроллерами CISC.

В работе была разработана схема импульсного металлоискателя. Были выполнены вы бор и обоснование элементной базы. К данному устройству можно добавить еще дополни тельные функции: индикатор ЖКИ и другие полезные функции (питание от сети). Но это требует доработки как программного, так и аппаратного звена и ведет к удорожанию систе мы.

Литература 1. Щедрин А.И. Новые металлоискатели для поиска кладов и реликвий. – Москва.: Горячая линия-Телеком, 2003. – 176 с.: ил.

2. 8-bit AVR Microcontroller with 2K Bytes In-System Programmable Flash, ATMEL Corpora tion, 2003.

УДК: 004. М.В. ГАВРИЛОВ АНАЛИЗ РАБОТЫ GPS ТРЕКЕРОВ И НАВИГАТОРОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Научный руководитель – д.т.н., проф. А.Г. Коробейников В обзорной статье произведен анализ работы GPS трекеров и навигаторов, сделан обзор существующих систем спутниковой навигации. Приводятся основные достоинства и недостатки в данных устройствах. Сделан вывод о работе GPS трекеров и навигаторов.

Ключевые слова: система навигации, GPS-трекер, GPS-навигатор.

GPS трекеры и навигаторы сравнительно недавно появились на российском рынке и сразу нашли своего покупателя. GPS-навигаторы, как и GPS приемники, являются непремен ным атрибутом для гражданских, военных, любительских кораблей и самолетов. Основной функцией трекеров является мониторинг. Используя GPS для определения местоположения объекта и различные каналы связи для доставки информации пользователю, системы монито ринга транспорта позволяют детально проследить весь маршрут следования автомобиля, спецтехники и т.п. Применение GPS трекеров и навигаторов дает такие преимущества, как:

удобство использования и множество функций, которые могут выполнять устройства, к не достаткам относятся цена устройств, автономный элемент питания, привязанность к спутни кам. Еще одним недостатком GPS мониторинга является проблема передачи сигнала от спут ника к устройству GPS трекера, поэтому практически невозможно определить свое точное местонахождение в метро или подвале, внутри железобетонного здания. Уровень приема сиг нала от спутников может ухудшиться под плотной листвой деревьев, из-за большой облачно сти или в горной местности. Магнитные бури и наземные радиоисточники также способны помешать нормальному приему сигналов GPS [1].

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 28 Работы магистров В ходе анализа работы устройства была рассмотрена одна из функций GPS-трекера слежение за людьми. Трекер может использоваться для контроля за передвижениями челове ка или его автомобиля, для изучения его привычек, для поиска и защиты детей или пожилых людей. При этом наблюдатель на своем компьютере-сервере может установить зону, в кото рой может находиться наблюдаемый объект. Если владелец устройства с функцией GPS тре кинга покинет эту зону, то на компьютер или на сотовый телефон наблюдателя будет выве ден сигнал тревоги.

В результате исследования была выделена основная идея определения координат GPS приемника. Этой идеей является вычисление расстояния от него до нескольких спутников, расположение которых считается известным. Определение местоположения GPS-приемника в пространстве осуществляется на базе алгоритма измерения расстояния от точки наблюде ния до спутника. Измерения расстояния осуществляется по временной задержке распростра нения радиосигнала от спутника к приемнику. Если знать время распространения радиосиг нала, то пройденный им путь легко вычислить. Каждый спутник системы GPS непрерывно генерирует радиоволны. Таким образом, по времени задержки между одинаковыми участка ми кода, принятого со спутника и сгенерированного самостоятельно, можно вычислить время распространения сигнала, а следовательно, и расстояние до спутника [2].

Основная проблема при вычислении расстояния до спутника системы GPS связана с синхронизацией часов на спутнике и в приемнике. Малейшая ошибка может привести к ог ромной ошибке в определении расстояния.

Рассмотрим принцип работы навигатора – именно принцип, поскольку все процессы, происходящие в навигаторе, знают лишь создатели устройства. Итак, включившись, навига тор начинает делать попытки установить связь с каким-либо из спутников. Навигационный спутник, с которым навигатор установил связь, передает альманах, содержащий информацию о параметрах орбит всех спутников, находящихся в конкретной навигационной системе. Од нако для определения координат одного спутника мало. Для навигатора, к примеру, их по требуется как минимум четыре. Эти четыре спутника передают навигатору детализирован ные данные о своей орбите, так называемые эфемериды. Альманах – своего рода база данных, содержащая общие сведения о навигационных спутниках, об их орбитальных параметрах.

Данные эфемерид же эти параметры уточняют для определенного спутника в определенный период времени [3].

Существует ряд систем спутниковой навигации по всему миру: NAVASTAR (GPS), принадлежащая министерству обороны США, более известная под названием GPS;

ГЛО НАСС, принадлежащая министерству обороны России;

Beidou – развертываемая в настоящее время Китаем подсистема GNSS, предназначенная для использования только в этой стране;

Galileo – европейская система, находящаяся на этапе создания спутниковой группировки;

IRNSS – индийская навигационная спутниковая система (в состоянии разработки). В настоя щее время существует ряд предприятий, занимающихся разработкой GPS трекеров в России, в том числе Astron, Лоцман, GlobalSat, Омика и другие.

Создание глобальной спутниковой системы принесло ощутимые удобства людям во всем мире. Именно с появлением GPS навигаторов человечеству теперь не нужно запасаться в путешествие или длительную дорогу различными картами дорог, населенных пунктов (сколько неудобств и места они порой доставляют). В наше время все это соединено в спут никовом GPS навигаторе. Этими замечательными устройствами теперь можно пользоваться даже в мобильном телефоне. Множество автолюбителей по всему миру уже не представляют себе нормальное ориентирование в незнакомой местности без GPS навигаторов, которые ус танавливаются прямо в автотранспортное средство [4].

Рассмотренные в данной обзорной статье технологии GPS трекеров и навигаторов со вмещают в себе достижения всех современных технологий в области разработки систем на вигаций. С технической точки зрения созданные системы определения местонахождения Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы магистров ГЛОНАСС и GPS являются уникальными научно-техническими комплексами, обеспечиваю щими в настоящее время наибольшую точность глобальной временной и координатной при вязки абонентов.

Литература 1. Соловьев Ю.А. Спутниковая навигация и ее приложения. – Изд-во Эко-Трендз, 2003.

2. Марков С. Принципы работы системы GPS и ее использование/. –2001.

3. Классификация документов: Nav-Nav/ Навигационное оборудование [Электронный ре сурс] – Режим доступа: http://nav-nav.ru/articles_about_navigations/item/3/243/. – Загл. c эк рана.

4. Классификация документов]: GSM/GPS/GPRS/ GPS оборудование [Электронный ресурс/ – Режим доступа: http://www.gps-equip.ru/interesnye-stati/. - Загл. c экрана.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС 30 Работы студентов РАБОТЫ ВЫПУСКНИКОВ УДК 004.3/. О.В. ЦЫГАНКОВ МОДУЛЬ РАСШИРЕНИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЙ БЕСПРОВОДНОЙ ПРИЕМ И ПЕРЕДАЧУ ДАННЫХ ДЛЯ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА «NIXDUINO»

Научный руководитель – ассистент П.А. Косенков Рассмотрен модуль расширения для комплекса «Nixduino», производственная документация которого является открытой. Описаны его основные аппаратные и программные возможности.

Ключевые слова: АСКУЭ, GPS, GSM, KiCad, Open hardware, USB.

Целью проекта стала разработка модуля расширения, обеспечивающего беспроводной прием и передачу данных в стандартах GPS и GSM, для программно-аппаратного комплекса «Nixduino».

Главная особенность «Nixduino» состоит в том, что он является полностью открытым проектом, начиная со среды разработки и заканачивая производственной документацией.

Модуль расширения выполнен в одноплатном исполнении, имеет возможность корпу сирования. Питание платы осуществляется как от адаптеров (5 В, 12 В), так и через разъемы от основной платы (3,3 В, 5 В). С помощью этих же разъемов платы крепятся друг к другу.

Центральным информационным узлом на модуле является USB концентратор TUSB2046.

Циркуляция информации между ним и GPS и GSM микросхемами осуществляется не напря мую. Функцию преобразования сигналов из USB в UART выполняют две микросхемы FT232R. С помощью TUSB2046 также происходит передача данных между основным моду лем и модулем расширения. Снимок с 3-D модели платы представлен на рисунке.

Рисунок. Сборочная модель платы Основной функционал модуля обеспечивают микросхемы EB-500 (GPS прием) и Wismo228 (GSM связь). Набор микросхем и их особенности указаны в таблице.

Инструментом проектирования был выбран KiCad, распространяемый по лицензии GNU General Public License программный комплекс класса EDA с открытыми исходными текстами, предназначенный для разработки электрических схем и печатных плат.

Сборник трудов научно-педагогической школы кафедры ПКС Работы выпускников Таблица Название микросхемы Функция Тип корпуса Фирма WISMO228 GSM связь custom Sierra Wireless EB-500 GPS прием custom Transystem Inc.

Преобразование сигналов из FT232R USB в UART SSOP-28/QFN-32 FTDI TUSB2046 USB концентратор LQFP-32/QFN-32 Texas Instruments Кроссплатформенность компонентов KiCad обеспечивается использованием библиотеки wxWidgets. Поддерживаются операционные системы Linux, Windows NT 5.x, FreeBSD и Solaris [1]. Возможности модуля:

GPS прием;

GSM связь;

Прием и передача данных в стандарте GPRS;

Возможность подключения различных устройств через USB 2.0 разъемы.

В связи с тем, что плата проектировалась под уже выпущенный корпус, она обладает от носительно большой площадью по сравнению с основным модулем – 153 мм 82 мм. Это мож но считать как недостатком, так и достоинством модуля. Благодаря этому удалось расположить все компоненты с одной стороны платы, а также разместить посадочные места для микросхем других серий, подключенных параллельно основным и выполняющих аналогичные функции.

Такое резервирование позволило повысить надежность модуля и разнообразие элементной базы.

Из недостатков проекта можно выделить то, что как самостоятельное устройство данная плата предлагает достаточно малую функциональность.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.