Вестник СПбГУТ

Постановка задачи. Требования оперативности обмена данными в протяженных проводных системах контроля и управления без возможности замены существующих линий связи предполагают модификацию соответствующих методов реализации оборудования.

Целью работы является выбор способа преобразования исходного цифрового сигнала к виду, пригодному для ввода-вывода в линейный тракт со множеством подключенных к линии абонентов.

Полученные результаты. Описан способ модуляции и демодуляции, обеспечивающий обмен данными между абонентами при динамическом диапазоне сигналов на входах приемников до 60 дБ и высоком уровне межсимвольных помех. Представлен вариант реализации приемо-передающего оборудования на базе доступных на рынке комплектующих. Разработана программа процессора приемника, обеспечивающая адаптацию алгоритма во всем диапазоне протяженностей и состава линий связи и скоростей передачи данных 4800÷9600 кбит/с.

Новизна. В отличие от ЧПИ (трехуровневый сигнал с чередованием полярности импульсов), верхняя частота спектра полученного сигнала увеличивается только в 1,25 раза, и сигнал является двухуровневым, что обеспечивает его затухание на линии предельной длины приблизительно на 15 дБ меньше, чем у ЧПИ.

Практическая / теоретическая значимость. Материал может быть полезен для разработчиков аппаратуры телемеханики использующей проводные каналы связи.

Цель работы - программная реализация и экспериментальная апробация анализатора сигналов стандарта LTE средствами программно-конфигурируемого радио для позиционирования с точностью до принадлежности к соте.

Результат: разработано программное обеспечение анализатора сигналов стандарта LTE на языке MATLAB, реализующее прием, обработку и извлечение необходимых блоков системной информации, которая передается базовыми станциями стандарта LTE по широковещательным каналам; сконфигурирован интерфейс для работы с платой USRP B210; в ходе экспериментальной апробации выполнен прием и обработка блоков системной информации из радиоэфира с извлечением идентификаторов операторских базовых станций и последующим обращением в открытую базу данных OpenCellID для получения глобальных координат.

Новизна: из обзора открытых отечественных источников следует, что настоящее исследование является первой работой, в которой детально описан порядок анализа широковещательных сигналов стандарта LTE для определения местоположения пользовательского устройства, не являющегося абонентом сети.

Практическая значимость: программно реализованный и экспериментально апробированный анализатор сигналов стандарта LTE позволяет определять местоположение пользователя, не являющегося абонентом какой-либо сети, с точностью до принадлежности к ближайшей соте в условиях недоступности глобальных навигационных спутниковых систем.

Постановка задачи: необходимость использования альтиметров для измерения высоты при малой эффективности и дороговизне известных методик требует разработки новых методик для определения преимуществ, недостатков и эксплуатации каждой модели.

Целью работы является проведение сравнительного анализа четырех альтиметров по критерию обобщенной эффективности, изменяющемуся из следующих параметров: цена, диапазон температур рабочих процессов, максимальная рабочая высота, соответствующая погрешность измерений, вес и потребляемая мощность.

Используемые методы: сравнение альтиметров с помощью критериев обобщенной эффективности.

Результат: с помощью представленной методики измерения альтиметров выявлены особенности каждой модели, что дает рекомендации по применению их в конкретных условиях.

Элементами новизны представленного решения является использование критериев обобщенной эффективности для оценки альтиметров.

Теоретическая/практическая инновационность: результаты сравнительного анализа, которые можно использовать при использовании соответствующих моделей альтиметра для применения на различных видах самолетов с различной высотой полета. Методика измерения по критерию обобщенной эффективности позволяет принимать решения по выбору любых выбранных для исследования электронных устройств, проводить по ним сравнительный анализ, определять преимущества и недостатки.

Постановка задачи: создание и функционирование центров трансфера технологий как структурных подразделений образовательных и научных организаций, которые осуществляют коммерциализацию результатов интеллектуальной деятельности, предусмотренное «Концепцией технологического развития на период до 2030 года», актуализирует вопросы эффективности их деятельности.

Целью работы является исследование влияния уровней готовности технологий и параметров интероперабельности взаимодействующих организаций на эффективность функционирования центров трансфера технологий.

Элементами новизны представленного решения является использование параметров интероперабельности организаций для оценки эффективности функционирования центров трансфера технологий.

Результат: в работе предложено введение шкалы оценки эффективности функционирования центров трансфера технологий в зависимости от уровня готовности технологии и уровня зрелости интероперабельности организаций. Подготовлены предложения по использованию результатов проведенных исследований в целях обеспечения повышения качества организационной интероперабельности. Представлены рекомендации, направленные на повышение эффективности Центра трансфера технологий СПбГУТ.

Постановка задачи: выявление нештатных ситуаций на железной дороге для обеспечения безопасности и оптимизации процессов, включая наблюдение за состоянием занятости, движением поездов, погодными условиями и другими факторами, способными привести к возникновению ситуаций.

Целью работы является разработка специализированного программного обеспечения с использованием данных кластерного анализа для выявления причин аварийных ситуаций на железнодорожном транспорте России, что крайне важно из-за его значительного уровня общественной безопасности и нестабильности в стране, а также из-за возможных угроз, связанных с возможными ситуациями, особенно при перевозке грузов.

Используемые методы: кластерный анализ для систематизации хороших видов аномалий, возникающих на железнодорожном транспорте, с учетом таких параметров, как источник возникновения проблем, географического положения и временных характеристик. Они предпочитают выявлять факторы группы событий и лучше понимать их природу, а также оценивать эффективность предотвращения возникновения ситуаций.

Результат: с использованием метода кластерного анализа данных выявление основных признаков, конференций на основе непривычных обстоятельств в функционировании железнодорожного транспорта. Это приводит к существенным результатам, включая идентификацию различных категорий нештатных ситуаций, оптимизацию мер безопасности и повышение результативности железнодорожной системы. Элементами новизны представленного решения является применение кластерного анализа для выявления признаков, особенностей и проявлений, проявляющихся в данных, связях с вариациями на схемной дороге.

Теоретическая/практическая эффективность состоит в выработке рекомендаций в рамках стратегии, повышения безопасности и в конечном итоге достижения общей эффективности транспортной системы в долгосрочной стратегии.

Цель работы: разработка методики и вывод формулы для оценки реальной чувствительности радиоприемника с использованием коэффициентов внешних и внутренних шумов. Методы исследования: схемотехнический анализ условий приема с использованием диаграмм уровней сигнала и шума для типовой структуры радиотракта приемника. Результат: разработана методика и получена новая формула для оценки реальной чувствительности радиоприемника, учитывающие внутренние шумы радиотракта приемника и совокупность внешних шумов различного вида - атмосферный шум, промышленный шум, галактический шум, тепловой шум Земли. Научная новизна: использование полученной формулы, в отличие от известной, позволяет при расчете чувствительности радиоприемника устранить систематическую ошибку, значения которой лежат в пределах от 2 до 5 дБ при значениях результирующего коэффициента внешнего шума от 0 до 40 дБ и более. Практическая / Теоретическая значимость: результаты работы могут быть полезны для разработчиков приемных трактов различных радиосистем.

Постановка задачи. В настоящее время на транспортных и магистральных сетях связи применяются многоканальные многопролетные волоконно-оптические системы связи с энергетическим и когерентным приемом цифровых оптических сигналов. Все они используют плотное мультиплексирование в волновой области и линейные оптические усилители в каждом пролете. Регенерационное оборудование входит в состав приемной части транспондеров и устанавливается только в оконечных узлах связи. Целью работы является разграничение областей применения волоконно-оптических систем связи с энергетическим и когерентным приемом. Для этого проведено всестороннее сравнительное исследование современных многопролетных волоконно-оптических систем связи со скоростью 10 Гбит/с с энергетическим и когерентным приемом, использующих имитационное моделирование процессов генерации, усиления, передачи, приема и обработки цифровых оптических сигналов. Новизна работы заключается в предложенных схемах моделирования и методиках их исследования. Результат: получены объективные критерии для сравнения волоконно-оптических систем связи с энергетическим и когерентным приемом, определены области их использования на сетях связи. Практическая значимость: разработанные схемы моделирования могут быть применены при проектировании волоконно-оптических систем связи, кроме того, они будут использованы в новых лабораторных работах на кафедре оптических и квантовых систем связи.

Постановка задачи. Известные способы выбора места установки низкопрофильной широкополосной антенны на кузова автомобилей не учитывают влияние корпуса или применимы только для несимметричных вертикальных вибраторов, поэтому актуальной задачей является определение оптимальных мест установки антенны с учетом влияния корпуса на форму диаграммы направленности. Целью работы является разработка практических рекомендаций по установке нештатной бортовой антенны на несколько типов кузовов автомобилей («КАМАЗ», «Тигр», «Газель»). Используемые методы: определение поверхностных токов ближней зоны с помощью метода конечных элементов, построение диаграммы направленности методом Стреттона - Чу. Элементами новизны являются способ анализа электрических характеристик антенны и полученные на его основе геометрические параметры установки антенны, обеспечивающие ее оптимальное размещение на корпусе с точки зрения сохранения формы диаграммы направленности и отсутствия провалов.

Результат: предложены практические рекомендации по обоснованному выбору места размещения антенны на автомобиле. Практическая значимость: представленные результаты предлагается использовать для обоснованного принятия решения при разработке новых и модернизации существующих подвижных средств радиосвязи.

Постановка задачи: рассмотреть стратегии венчурного инвестирования в инновационные проекты для оценки их прибыльности, окупаемости и риска. Целью работы является сравнение и обоснование стратегий инвестирования по выбранным критериям. Используемые методы: динамическая модель денежных потоков Cash-Flow, генерирующая показатели инновационного проекта в пределах выбранного горизонта планирования, и многокритериальный выбор наилучшего проекта. Новизна: принятие решений о выборе наилучшего проекта с учетом количественной оценки степени его рискованности. Результат: предложена методика многокритериального подхода к построению портфеля инновационных проектов, учитывающая объем инвестиций, прибыльность, окупаемость и риски. Для оптимистической, осторожной и компромиссной стратегии инвестирования предложены показатели оценки принятых решений.

Постановка задач: экспериментальная апробация современных беспроводных телекоммуникационных систем, таких как технология множественного ввода и множественного вывода (MIMO) в стандарте долгосрочного развития (LTE), является актуальной и востребованной в плане использования методов и средств программно-конфигурируемого радио для моделирования и прототипирования системной подвижной радиосвязи и представления. Целью работы является проверка работоспособности режима многоантенной радиосвязи в стандарте LTE с помощью разнесенной передачи двумя антеннами и объединения на приеме двух антенн с использованием программно-конфигурируемого радио. Используемые методы: методы реализации методов разнесенной передачи и приема путем применения ортогонального пространственно-временного блочного кода Аламоути на передатчике в соединении с сочетанием по критерию максимизации отношения сигнала/шума на приемнике. С целью экспериментальной апробации режима MIMO эффективная программная реализация разнесенной передачи и приема в среде MATLAB с использованием программного обеспечения платно-конфигурируемого радио LibreSDR. Результат: в процессе макетирования на приемной стороне были получены экспериментальные оценки передачи канальных коэффициентов для схемы MIMO 2×2, исходя из которых в первом приближении сделаны выводы о пространственной декорреляции двух каналов на передачу и прием в лабораторных условиях. Элементом новизны работы является постановка эксперимента и анализ результатов по особенностям действующего режима MIMO стандарта LTE в лабораторных условиях с использованием платно программно-конфигурируемого радио LibreSDR. Теоретическая/практическая инновационность: экспериментальная апробация специфицированного стандарта режима LTE MIMO обеспечение программно-конфигурируемого радио в лабораторных условиях, возможность обеспечения и лидерство проведения таких исследований с реальными сигналами операторских базовых методов на платформе LibreSDR.

Постановка задачи. Виртуализация, будучи ключевым компонентом современных IT-решений, представляет собой сложную систему, в которой различные элементы взаимосвязаны и взаимодействуют друг с другом. Это делает виртуальные инфраструктуры особенно уязвимыми к разнообразным атакам и угрозам, комплексный анализ которых позволит выявить и классифицировать основные задачи защиты систем виртуализации. Целью работы является идентификация уязвимых мест во всей виртуальной инфраструктуре для оценки текущего уровня безопасности и разработки рекомендаций для улучшения защиты виртуальных систем. Используемые методы: решение поставленной задачи основано на анализе виртуальной инфраструктуры, разделенной на сегменты, каждый из которых требует индивидуального подхода к обеспечению безопасности. Подход с разделением инфраструктуры на зоны способствует направленной защите и оптимизации ресурсов безопасности, позволяя эффективно распределять их в зависимости от важности и рисков каждой зоны.

Результат: проведенный анализ угроз демонстрирует, что каждая составляющая виртуальной системы подвержена рискам атак или несанкционированного доступа к хранимой и передаваемой информации. Угрозы могут быть направлены как на аппаратную, так и на программную часть инфраструктуры и имеют разнообразный характер.

Постановка задачи. Актуальной задачей в области инфракрасной спектроскопии является оценка эффективности использования фоточувствительных пластин с напыленным слоем селенида свинца в фотоприемных устройствах для прогнозирования качества изделия на раннем технологическом этапе его создания. Анализ качества характеристик пластин с применением графических данных, которые предоставляют современные приборы инфракрасной спектроскопии, затруднителен ввиду визуальной схожести графиков интерферограмм для разных пластин, вследствие чего возникает необходимость применения аналитических функций. Цель работы: получение аналитического выражения функций интерферограмм, представленного в виде суммы тригонометрических функций с переменными коэффициентами при них. По данным коэффициентам можно судить о различиях между интерферограммами для дальнейшей оценки качества фоточувствительных пластин, имея на входе дискретные точки данных спектра пропускания. Используемые методы: применение косинус-преобразования Фурье, позволяющего восстановить интерферограмму, полученную на Фурье-спектрометре, по ее спектру пропускания, а также программного обеспечения для автоматизации расчетов коэффициентов для множества исходных спектров пропускания.

Результат: по итогам работы получено аналитическое выражение восстановленной интерферограммы в общем виде с переменными коэффициентами, уникальными для каждой пластины. Аналитическое выражение представляет собой сумму тригонометрических функций с аргументами, равными пределам интегрирования полиномов сплайн-функции. Однако на практике каждая тригонометрическая функция делится на независимую переменную, возведенную в целую степень от 1 до 4. Это позволяет сделать вывод, что любая интерферограмма, полученная в соответствии с данной моделью, имеет локальные максимумы, чьи значения постепенно уменьшаются по мере увеличения независимой переменной. Разработано программное обеспечение, позволяющее проводить вычисления коэффициентов, благодаря чему возможно получение как аналитического, так и дискретного представления интерферограммы для множества исходных спектров пропускания. Приведены примеры результатов работы программного обеспечения, которые представлены в виде графика интерферограммы, аналитического выражения в текстовом файле, а также в виде таблицы с рассчитанными коэффициентами. Теоретическая / Практическая значимость: применение аналитического представления вместо графического позволит на количественном уровне представить различия между разными интерферограммами, на первый взгляд схожими визуально. В перспективе это поможет сопоставлять пластины нужного качества с определенными физическими показателями.