Курск, 2016. DiskCryptor, TrueCrypt 7.1а, CryptoPro CSP 3.9, InfoWatch Crypto-Storage-продукт достаточно известной компании InfoWatch.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
Юго
Западный государственный университет
(ЮЗαУ)
ИНФОКОММУНИКАЦИИ И ИНФОРМАЦИОННАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬZ СОСТОЯНИЕL ПРОБЛЕМЫ
И ПУТИ РЕШЕНИЯ
Сборник
научных
статей по
материал
ам
III
Всероссийской научно
практической конференции
Часть
11
13 мая 2016 г.
Редакционная коллегияZ
В.α. Андронов
(ответственный редактор)
А.А. αуламов
В.П. βобрица
С.Н. Михайлов
М.О. Таныгин
β.С. Коптев
Курск 2016
УβК 621.3Y(063)
ББК 32.Y6Xя431
И 4
Рецензент
βоктор технических наукL профессор
НИИЦ (г. Курск) 1X ЦНИИ МО РФ
В.
Н. Николаев
Редакционная коллегияZ
В.
α. АндроновL канд. техн. наукL старший научный сотрудник (отв. ред.)
В.
П. βобрицаL д
р физ.
мат. наукL проф. (зам. отв. ред.)
А.
А. αуламовL д
р фи
з.
мат. наукL проф. (зам. отв. ред.)
С.
Н. МихайловL канд. техн. наукL доцент
М.
О. ТаныгинL канд. техн. наукL доцент
β.
С. КоптевL бакалавр
И 4
Инфокоммуникации и информационная безопас
ностьZ состояниеL проблемы и пути решения
Z сборник
научных
статей
по м
атериалам
III
Всероссийской науч.
практ.
конф.
Z в 2 ч.
Ч.
/ редкол.Z В.
α. Андронов (отв. ред.) и др.;
Юго
Зап. гос. ун
т.
КурскL 2016.
25
с.
IBN
YX
6X1
6X
Ч.
2)

YX
6X1
116
Материалы конференции посвящены исследованию
совреме
н
ных проблем в области инфокоммуникаций и информационной бе
з
опасности.
Предназначены для широкого круга исследователейL занима
ю
щихся телекоммуникационными технологиямиL обработкой и довед
е
нием информации в территориально
распределённых телекомунни
а
ционных и инфокоммуникационных системах. Материалы представл
я
ют несомненный интерес для аспирантов технических специальностей
и студентов направления подготовки 
Инфокоммуникационные техн
о
логии и системы связи
 и специальности 
Защита информации в с
стем
ах связи и управления
.
УβК 621.3Y(063)
ББК 32.Y6Xя431
IBN
YX
6X1
(Ч.
)


i Юго
Западный государственный

YX
6X1



университетL 2016
СОβЕРЖАНИЕ
ПРЕβИСЛОВИЕ
................................
................................
................................
.........
СЕКЦИЯ 3. ПРИБОРЫ И
МЕТОβЫ ИЗМЕРЕНИЯ В Т
ЕХНИЧЕСКИХ
И БИОЛОαИЧЕСКИХ СИСТ
ЕМАХ
................................
................................
..........
Передельский
α.
И.
ОСТОВАЯ ЦЕПЬ С ТРЕМЯ
ВАЖНЫМИ СВОЙСТВАМИ
Рыбочкин
А. Ф.L
Матвеев
П. О.
КСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИСС
ЛЕβОВАНИЯ ПО ИЗМЕНЕН
ИЯМ ВЕСА УЛЬЕВ
НАХОβЯЩИХСЯ НА ОβНОЙ
ПАСЕКЕ
А ТАКЖЕ КОНТРОЛЬ УЛЬ
Я
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЕМК
ОСТНОαО βАТЧИКА
Калугина
Логвинов
β. И.L
αримов
СОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИ
Я КОЛЛИМАТОРОВ НЕЙТР
ОННЫХ ПОТОКОВ
Мелентьев
β. А.L
Рыбочкин
А. Ф.
ППАРАТНО
ПРОαРАММНЫЙ КОМПЛЕКС
βЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯН
ИЙ
ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ ПО ИЗ
βАВАЕМОМУ ИМИ АКУСТИ
ЧЕСКОМУ ШУМУ
Буданова
Ю.
Лунева
Ю.
АЗЕРНЫЕ βАЛЬНОМЕРЫ
Бондарь
О. α.L
Брежнева
Е. О.L
Масленников
И. О.L
Романов
НβУКТИВНЫЕ βАТЧИКИ М
АЛЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ В
МАНИПУЛЯТОРАХ
С
УКАЗАНИЕМ АБСОЛЮТНОЙ
ПОЗИЦИИ
Бондарь
О. α.L
Брежнева
Е. О.L
Масленников
И. О.L
Романов
ОβЕЛИРОВАНИЕ ВИХРЕТО
КОВОαО ИНβУКТИВНОαО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
МАЛЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Коротченко
И. В.L
Брежнева
Е. О.L
Бондарь
О. α.
ЕТОβЫ ОБРАБОТКИ СИαН
АЛОВ αАЗОЧУВСТВИТЕЛЬ
НЫХ βАТЧИКОВ
В МНОαОКОМПОНЕНТНЫХ
αАЗОАНАЛИЗАТОРАХ
Бондарь
О. α.L
Брежнева
Е. О.L
Рыжков
СОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИ
Я αЕНЕРАТОРОВ
α5
Бондарь
О. α.L
Брежнева
Е. О.L
Павлов
РИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ Ф
ОРМИРОВАТЕЛЕЙ ВЫХОβН
ЫХ ИМПУЛЬСОВ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИМПУЛЬ
СНЫХ αЕНЕРАТОРОВ
Бондарь
О. α.L
Брежнева
Е. О.L
Поздняков
ССЛЕβОВАНИЕ αАЗОАНАЛ
ИЗАТОРА ВОβОРОβА НА
ОСНОВЕ КАТАЛИТИЧЕСКО
αО
βАТЧИКА В
ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ РЕЖИМ
Филиппов
Брежнева
Е. О.L
Бондарь
О. α.
РОαРАММНЫЙ КОМПЛЕКС
βЛЯ РАЗРАБОТКИ αАЗОА
НАЛИЗАТОРОВ
НА ОСНОВЕ ИСКУССТВЕН
НЫХ
НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
Мезенцев
Е. А.L
Брежнева
Бондарь
О. α.
РИНЦИПЫ РАННЕαО ОБНА
РУЖЕНИЯ ПОЖАРОВ НА О
СНОВЕ АНАЛИЗА
αАЗОВОαО СОСТАВА СРЕ
βЫ
Рюмшин
Бондарь
О. α.L
Рыбочкин
ИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИС
ТЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
АКУСТИЧЕСКОЙ
ИНФОРМАЦИИ βЛЯ βИАαН
ОСТИРОВАНИЯ СОСТОЯНИ
Й ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ
ПО ИЗβАВАЕМОМУ ИМИ А
КУСТИЧЕСКОМУ ШУМУ
Рыбочкин
А. Ф.L
Савельев
Мелентьев
β. А.
ЦЕНКА СТЕПЕНИ ПРИНАβ
ЛЕЖНОСТИ ИЗМЕНЁННОαО
СОСТОЯНИЯ
ПЧЕЛИНОЙ СЕМЬИ ПОβ β
ЕЙСТВИЕМ ЭКОЛОαИЧЕСК
ИХ ФАКТОРОВ
Бондарь
О. α.L
Брежнева
Е. О.L
Рыжков
ИНТЕЗАТОР ОПОРНЫХ ИМ
ПУЛЬСОВ αЕНЕРАТОРОВ
ИМПУЛЬСНЫХ СИαНАЛОВ
αримов
Пиккиев
В. А.
АКУУММЕТР βЛЯ МАЛОαО
КОСМИЧЕСКОαО АППАРАТ
А НАНОКЛАССА
Логвинов
β. И.L
αримов
ЫБОР ИСТОЧНИКОВ НЕЙТ
РОНОВ βЛЯ СОЗβАНИЯ О
ПОРНЫХ
НЕЙТРОННЫХ
ПОЛЕЙ
Умрихин
В. В.L
Тубольцев
АТЧИК КОНТРОЛЯ ПРОТЕ
ЧКИ ВОβЫ
Антуфьев
А. П.L
Рыбочкин
А. Ф.L
Мелентьев
β. А.
РИБОР АНАЛИЗА АКТИВН
ОСТИ ПЧЕЛИНОЙ СЕМЬИ
Рыбочкин
А. Ф.L
Матвеев
П. О.
ВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛ
Я КОЛИЧЕСТВА МЁβА В
УЛЬЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ
ЕМКОСТНОαО βАТЧИКА
Шашин
Бондарь
О. α.L
Рыбочкин
ИЗУАЛИЗАЦИЯ СКОПЛЕНИ
Я ЗИМУЮЩИХ ПЧЕЛ
СЕКЦИЯ 4
ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОП
АСНОСТЬ СИСТЕМ
И ОБЪЕКТОВ
................................
................................
................................
..........
155
Калуцкий
И. В.L
Шумайлова
Никулин
β.
ОЗβАНИЕ СИСТЕМЫ ЗАЩИ
ТЫ ОТ УТЕЧКИ КОНФИβЕ
НЦИАЛЬНЫХ βАННЫХ
Алтухова
Тезик
К. А.L
Анфилова
Е. Б.L
Золотарева
ССЛЕβОВАНИЕ ЭФФЕКТИВ
НОСТИ ПРОαРАММНЫХ СР
ЕβСТВ
КРИПТОαРАФИЧЕСКОЙ ЗА
ЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
Тезик
К. А.
АЩИТА
EB
САЙТОВ С ПОМОЩЬЮ СЦЕ
НАРИЕВ НА ЯЗЫКЕ
ПРОαРАММИРОВАНИЯ
Мезенцева
Н. А.L
Максаков
РαАНИЗАЦИЯ ФИЗИЧЕСКО
Й ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
ОБЪЕКТА
ИНФОРМАТИЗАЦИИ
Максаков
Мезенцева
РАВОВЫЕ ОСНОВЫ βОБЫВ
АНИЯ ИНФОРМАЦИИ ТЕХН
ИЧЕСКИМИ
СРЕβСТВАМИ
Аксентьев
Тезик
К. А.
НАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРОαРАММНЫХ МЕЖСЕТЕВ
ЫХ ЭКРАНОВ
Смирнов
Стребков
β. А.
ЕТОβ ОПЕРАТИВНОЙ КОР
РЕКТИРОВКИ ФУНКЦИОНИ
РУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
ЗАЩИТЫ РЕЧЕВОЙ ИНФОР
МАЦИИ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ
ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ
Смирнов
Стребков
β. А.
АСПОЗНАВАНИЕ ТЕХНИЧЕ
СКИХ КАНАЛОВ УТЕЧКИ
РЕЧЕВОЙ ИНФОРМАЦИИ
В УСЛОВИЯХ ИМПЛИКАНТ
НОαО НАБЛЮβЕНИЯ ПРИЗ
НАКОВ
ИНβИКАТОРОВ
Таныгин
Никулин
β. А.L
Шумайлова
РОБЛЕМА ИСПОЛЬЗОВАНИ
Я МАШИНОЧИТАЕМЫХ
βЛЯ ЗАЩИТЫ
АВТОРСКИХ ПРАВ НА ИЗ
ОБРАЖЕНИЕ
СЕКЦИЯ
5 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУ
ЛЬТАТОВ КОСМИЧЕСКОЙ
βЕЯТЕЛЬНОСТИ В РЕαИО
НАХ
................................
................................
..........
202
Андронов
В. α.L
Волобуев
Ю. Н.L
Шутяев
ПРЕβЕЛЕНИЕ НАЧАЛЬНОα
О РАКУРСА КОСМИЧЕСКО
Й СКАНЕРНОЙ СЪЁМКИ
В ЗАβАЧАХ ПЛАНИРОВАН
ИЯ βИСТАНЦИОННОαО ЗО
НβИРОВАНИЯ
ЕМЛИ
Андронов
В. α.L
Волобуев
Ю. Н.L
βрёмова
ОСТРОЕНИЕ ЗАМЕЩАЮЩИХ
МОβЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ВН
ЕШНЕαО
ОРИЕНТИРОВАНИЯ КОСМИ
ЧЕСКИХ СКАНЕРНЫХ СНИ
МКОВ В РЕЖИМЕ
С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ АЗИМУ
ТОМ СЪЁМКИ
Андронов
В. α.L
Волобуев
Ю. Н.L
Фисенко
ОСТРОЕНИЕ ЗАМЕЩАЮЩИХ
МОβЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ВН
ЕШНЕαО
ОРИЕНТИРОВАНИЯ КОСМИ
ЧЕСКИХ СКАНЕРНЫХ СНИ
МКОВ В РЕЖИМЕ
С ПОСТОЯННЫМ РАКУРСО
М СЪЁМКИ
Андронов
В. α.L
Волобуев
Ю. Н.L
Фрундин
А. α.
ОСТРОЕНИЕ ЗАМЕЩАЮЩИХ
МОβЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ВН
ЕШНЕαО
ОРИЕНТИРОВАНИЯ КОСМИ
ЧЕСКИХ С
КАНЕРНЫХ СНИМКОВ В Р
ЕЖИМЕ
С ФИКСИРОВАННЫМ АЗИМ
УТОМ СЪЁМКИ
Потапенко
А. М.L
Севрюков
СПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТ
АТОВ КОСМИЧЕСКОЙ βЕЯ
ТЕЛЬНОСТИ
βЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАβАЧ СО
ЦИАЛЬНО
ЭКОНОМИЧЕСКОαО И ИНН
ОВАЦИОННОαО
РАЗВИТИЯ РЕαИОНА
Потапенко
А. М.L
Севрюков
БОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБР
АЗНОСТИ РЕШЕНИЯ ПРОФ
ИЛЬНЫХ
ТЕМАТИЧЕСКИХ
ЗАβАЧ С ПРИМЕНЕНИЕМ
КОСМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОα
ИЙ
βрейзин
В. Э.L
αримов
АβАЧИ ИССЛЕβОВАНИЯ О
КОЛОЗЕМНОαО КОСМИЧЕС
КОαО ПРОСТРАНСТВА
С ПОМОЩЬЮ МАЛЫХ КОСМ
ИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Атакищев
О. И.L
Заичко
Стребков
β. А.
ЛαОРИТМ ВЫБОРА РАЦИО
НАЛЬНОαО ВАРИАНТА СТ
РУКТУРЫ
ИНОВАЦИОННО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОαО ЦЕН
ТРА КОСМИЧЕСКИХ УСЛУ
α
В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕβЕЛ
ЕННОСТИ
ПРЕβИСЛОВИЕ
В сборнике представлены статьи по материалам
III
Всеросси
й
ской научно
практической конференции
Инфокоммуникации и и
н
формационная безопасностьZ состояниеL проблемы и пути решенияL
целью которой является обсуждение современного состояния и те
н
денций развития методов и средств связи в сфере инфотелекоммуник
а
ционны
х сетей и защиты информации. В работе конференции приняли
участие студентыL магистрантыL профессорско
преподавательский с
о
став кафедры защиты информации и систем связи факультета фунд
а
ментальной и прикладной информатики ЮЗαУL представители ряда
комитетов а
дминистрации Курской областиL а также научно
производственных организаций городаL области и других городов.
Сборник представлен статьямиL которые характеризуются нау
ч
ными дискуссиями по следующим направлениям развития инфоко
м
муникацийZ системы и устройства
телекоммуникаций; инфокомм
у
никационные системы и сети; системы кодирования и защиты и
н
формации; информационная безопасность систем и объектов; бе
з
опасность информационных сетей; использование результатов ко
с
мической деятельности в целях развития региона.
βостаточно детально и многогранно рассмотрены вопросыL св
я
занные с моделированием в программной среде
MATLAB

I
M
ULINK
устройств приёмаL обработки и формирования сигналовL а та
к
же инфокоммуникационных систем и сетей. Предложены варианты п
о
строения
тематического словаря поисковой системы на основе векто
р
ной моделиL модернизации и построения пассивных оптических сетей
доступа в городских районах. Исследованы вопросы информационного
обеспечения прикладных процессов и задач поиска неформализова
н
ной инфо
рмации в общедоступных информационных ресурсахL испол
ь
зования результатов космической деятельности в социально
экономических аспектах жизнедеятельности регионовL особенности
функционирования многофункциональной системы персональной
спутниковой связи αОНЕЦ
L глобальной навигационной системы
αЛОНАССL поисковых систем в сети
Internet
Материалы конференции предназначены для широкого круга
исследователейL занимающихся как телекоммуникационными те
х
нологиямиL так и обработкой информации в территориально
распреде
лённых системах сбораL обработки и доведения информ
а
ции.
СЕКЦИЯ
ПРИБОРЫ И МЕТОβЫ ИЗМЕРЕНИЯ В ТЕХНИЧЕСКИХ
И БИОЛОαИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
УβК 621.31.33
α.
И. Передельский
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
МОСТОВАЯ ЦЕПЬ С ТРЕМЯ ВАЖНЫМИ СВОЙСТВАМИ
Обоснован электрический мост с раздельным уравновешиваниемL с ура
в
новешиванием регулируемыми резисторами и с расширенными функци
о
нальными возможностями.
Ключевые словаZ
мостовая цепьL импульсное питаниеL условия ра
внов
е
сияL ветвь.
В области мостовых электрических цепейL питающихся п
о
следовательностями импульсных сигналов с изменением напряж
е
ния по закону степных функций времени в течение длительности
импульсовL получены мосты с раздельным уравновешивание
1L
мосты
с уравновешиванием только регулируемыми резисторами
2L мосты с расширенными функциональными возможностями 3
и мостыL уравновешивающиеся только заземлёнными регулиру
е
мыми элементами 4. В приведённых публикациях 1
4 описаны
мостовые цепиL каждая из
которых обладает только двумя из чет
рёх названных свойств. Отсюда следуетL что объективно сущ
е
ствуют задачи в разработке таких мостовL которые обладали бы
тремя свойствами из четырёх приведённых вышеL а затем мостовL
обладающих всеми четырьмя названными с
войствами.
В предлагаемой работе поставлена задача обосновать мост
о
вую электрическую цепь с тремя из приведённых четырёх свойствZ
раздельным уравновешиваниемL уравновешиванием только рег
у
лируемыми резисторами и расширенными функциональными во
з
можностями.
аздельное уравновешивание обеспечивает самый простой и
самый быстрый алгоритм уравновешивания мостовых цепей
(упрощает и ускоряет процесс уравновешивания). Оно является
предпочтительным для автоматического уравновешивания мостов.
Регулируемые резисторы пре
дпочтительны для уравновешивания
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

мостовых цепей. Образцовые резисторы по комплексу показателей
существенно превосходят образцовые конденсаторы и особенно
индуктивные катушки. Мосты с расширенными функциональными
возможностями позволяют к одним и тем же дву
м выводам по
д
ключать объекты контроляL измеренияL диагностики или исслед
о
ванияL представляющие собой резистивно
ёмкостные
)
дву
х
полюсникиL резистивно индуктивные
)L
а также двухполюсн
и
ки с разнородными реактивными элементами и резисторами
двухполюсники).
При решении поставленной задачи можно обратить вниманиеL
что получение в мостовых цепях каждого из четырёх приведённых
выше свойств 1
4 при импульсном питании обеспечивается тол
ь
ко одной из двух имеющихся ветвейL а именно ветвьюL содержащ
ей
уравновешивающие элементы. ТогдаL решая поставленную задачуL
можно выбрать в качестве исходной мостовой цепи известный
мост с раздельным уравновешиванием только регулируемыми р
е
зисторами и ввести в ветвьL обеспечивающую упомянутое сво
й
ствоL измененияL к
оторые приведут к расширению функционал
ь
ных возможностей мостовой цепи с использованием этой изменё
н
ной ветви.
βля реализации последнего приведённого положения выбр
а
наL в частностиL исходная мостовая цепь из 2L где уравновешив
а
ние производится только рег
улируемыми резисторами. В ней ветвь
с уравновешивающими элементами содержит последовательно с
о
единённые многоэлементную электрическую цепь и одиночный
резистор. В первой из них имеются резистивные регулируемые
элементы уравновешивания.
В известной мостовой
цепи с расширенными функционал
ь
ными возможностями 3 в ветви с уравновешивающими элеме
н
тами вместо одиночного элемента содержится многоэлементный
двухполюсникL эквивалентный или одинаковый с многоэлемен
т
ным двухполюсником в другой ветви моста. Последний
включён
смежно с многоэлементным двухполюсником в первой ветвиL с
о
держащим элементы уравновешивания. Такое построение первой
ветви обеспечивает расширение функциональных возможностей
моста с её использованием. По аналогии можно предположитьL что
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
10
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
в выбранно
й исходной мостовой цепи расширение функционал
ь
ных возможностей тоже можно получить посредством введения
вместо одиночного резистора многоэлементного двухполюсника.
Такой путь привёл к положительному результату.
На рис
унке
исходная мостовая цепь 2 приве
дена сплошн
ми линиями. В первой ветви вместо одиночного резистора
01
с
пользован многоэлементный двухполюсник
02
02
01
01
(прив
е
дено пунктирными линиями)L одинаковый с многоэлементным
двухполюсником во второй ветви исходного
мостаL который вкл
чён смежно с многоэлементной электрической цепью первой ветви.
Рис
Мостовая цепь
βля ветви с уравновешивающими
элементами в 3 обоснов
а
но условиеL обеспечивающее расширение функциональных во
з
можностей мостовой цепи с её использованием. Оно заключается в
томL что в импульсах
выходного напряжения ветви принуждённая
составляющая с плоской вершиной должна иметь возмож
ность
принимать два варианта значенийZ положительные и отрицател
ь
ные при регулировании значения соответствующего уравновеш
и
вающего элемента
0L

0L

(1)
где
напряжение принуждённой поставляющей с плоской ве
р
шиной в выходном напряжении ветви при воздействии на неё п
и
тающего импульса линейно изменяющейся формы
1)
L квадр
а
тичной
2)
и кубичной
3)
форм.
02
01
01
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

11
В известном обобщённом виде
выходное напряжение ветви
см.
рис.) с регулируемыми уравновешивающими резисторами в
операторной форме определяется выражением
234
01234
234
01234
()()

uu
ddddd



(2)
где
()
u
питающее ветвь напряжение в операторной форме

обобщённые коэффициентыL определяющиеся пар
а
метрами электрической цепи
0011011132211401020102
21201123561214010201
02113221114
3010212010212356114114
412144
L()
()L
()
)()L
()()()L
RRRRRRR
RRRRRRR
RRR
RRRRRR
R





0011111222221123134
331121343144412134
L(
)L(
)L
(
()L
dRdRdR
dRRdR


(3)
Многоэлементные электрические цепи описываются весьма
громоздкими математическими формулами. В
этих формулах мо
ж
но выделить повторяющиеся фрагментыL заменить их на дополн
и
тельные обобщённые коэффициенты и тем самым уменьшить
названный недостаток.
В (3) и в дальнейшем дополнительные обобщённые коэфф
и
циенты
и
определяются
следующими
выражениямиZ
112423563223542436
101010102020221233
222401020102
L()L

RRRRRRRRRRRR
RRRRR
RRR



(4)
В обобщённом виде принуждённые составляющие с плоскими
вершинами в импульсах выходного напряжения обсуждаемой ве
т
ви при линейно изменяющихсяL квадратичных и кубичных пита
щих импульсах
определяются
следующими
выражениямиZ
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
12
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
0101
21
22
0020210101
23
00303010202
23
34
1020101
L(
)(
)L
)(
()(
dd
Udddddd
td
td
ddddddd
td
ddddd



(5)
где
амплитуда напряжения питающих импульсов

их длительность.
В качестве частного примера приведено выраженное через
параметры ветви (
см.
рис.) напряжение
при питающем импул
ь
се линейно изменяющегося напряжения
11011014140101
21
101
(
)
()
RRRRRRRR
RR


(6)
Все параметры в ветви являются пассивнымиL соответственно
они и обобщенные коэффициенты в (2)
(4) имеют только пол
о
жительные знаки. Различные по полярности
обеспечиваются
фрагментом в квадратных скобках в числителе в (6). Можно в
брать нулевое значение
и выбором значений емкостей
и
обеспечить требующееся отрицательное значение
. Затем п
о
средством увели
чения значения
получить положительные зн
а
чения. Значения сопротивлений
и
изменять не следуетL чт
о
бы не нарушить предыдущее соотношение (предыдущее условие
равновесия)L полученное при использовании питающих импульсов
прямоугольной формы.
Обоснован
ие различных по полярности значений принужде
н
ной составляющей с плоской вершиной (1) в выходном импульсе
ветви с уравновешивающими элементами при питающих импул
ь
сах квадратичной и кубичной форм является сравнительно более
громоздким.
Различные по полярност
и значения
первой ветви дают
возможность произвольно выбирать во второй ветви моста место
расположения двухполюсника объекта контроля. На практике
предпочтение отдается заземленным объектам контроляL поэтому в
мостовой цепи на рис
унке
он заземлен. βля
подтверждения расш
и
рения функциональных возможностей мостов достаточно испол
ь
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

13
зовать в объектах контроля обратные двухполюсники. Это двухп
о
люсники 1 и 2
(см.
рис.
Как и исходная мостовая цепь 2L обсуждаемый мост уравн
о
вешивается в четыре этапа. На
каждом из них питание моста ос
у
ществляется последовательностями импульсных сигналов одной из
формZ прямоугольнойL линейно изменяющейсяL квадратичной и к
у
бичнойL а также выполняется одно из условий равновесия
0.




()
Кроме того
на каждом этапе импульсное напряжение на в
ходе моста имеет плоскую вершину 1
4 в интервале времени от
окончания переходного процесса и до окончания питающего и
м
пульсаL и напряжение этой плоской вершины приводится
к нулю
однократной регулировкой соответствующего уравновешивающего
резистора в следующей последовательностиZ
L
L
и
.
е
гулировка
каждого последующего р
езистора не приводит к нар
у
шению предыдущих условий равновесияL потому что его сопр
о
тивление в них не входитL что подтверждают приведённые ниже
условия равновесия.
Условия равновесия мостовой цепи (
см.
рис.) с резистивно
ёмкостным двухполюсником объекта ко
нтроля 1
1011121011014141101010111
310110141401021112236101
010114110120102010111212
41121221112
L(
)L
(
)(
)()
()()L
АrRrRАrRRRRRRrRRRr
АrRRRRRRRrrRRRR
RRRrRRRRrr
Аrrrrr





223
1112134314212123134
)
()()(
).
r
rRRr


(X)
При использовании резистивно
индуктивного двухполюсни
ка 2
обратного относительно двухполюсника 1
мостовая цепь (
см.
рис.) уравновешивается в четыре этапаL сохраняются те же самые
питающие импульсыL прежние
регулируемые уравновешивающие
резисторы и прежняя последовательность их регулирования. Усл
о
вия равновесия
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
14
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
10111210110141401011111
3122361010101141110120102
1210101101022421223
11212134143
L(
()
()
()()L()
(
()
АrRrRАrRRRRRRRRrlR
АrrRRRRRRRlRlrRR
RrlRrR
Аrllr
RrrR





121121231341213
()(
)().
rrll
ll

(Y)
Отсчёт значений определяемых параметров объектов ко
н
троля 1 и 2 (
см.
рис.) берётся из условий равновесияL по сути
из
четырёх уравненийL условий равновесия (X) или (Y) определяются
четыре известных параметра. Рассмотренная мостовая цепьL как и
исходная 2L относится к квазиуравновешенным мостам. В них
всплески напряжения в начале выходных импульсов и после их
окончанияL
содержащие суммы затухающих экспоненцианальных
слагаемыхL в принципеL не приводятся к нулюL но после четырёх
этапов уравновешивания получается достаточное число условий
равновесия для определения в данном случае неизвестных четырёх
параметров объектов кон
троля.
В результате обоснована мостовая цепь с тремя важными
свойствамиZ с раздельным уравновешиваниемL с уравновешиван
и
ем только регулируемыми резисторами и с расширенными фун
к
циональными возможностями.
Список литературы
1.
Передельский α.
И. Мостовые цеп
и с импульсным питан
и
ем.
М.Z ЭнергоатомиздатL 1YXX.
2.
Передельский α.
И. Многоплечие мостовые цепи с уравн
о
вешиванием регулируемыми резисторами
//
Измерительная техн
и
ка
.
1YYY
.
6.
3.
Иванов В.
И.L Передельский α.
И. Мостовые цепи с импул
ь
сным
питанием и расширенными функциональными возможност
я
ми
//
Измерительная техника
.
200Y
.
4.
4.
Передельский α.
И. О свойстве многоэлементных двухп
о
люсников трех структур
//
Электричество
.
2012
.
10.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

15
G.
I. Peredelkiy
outhet tte UniverityL Ku
rk
A BRIGE IRUIT ITH THREE IMPORTANT PROPERTIE
The rtile elin the bridge iruit ith erte blningL ith vrible r
e
itor blning nd ith etended funtionl oibilitie.
KeyordZ
bridge iruitL uled oerL ondition of equilibriuL brnh.
УβК 6X1.3
А.
Ф. РыбочкинL П.
О. Матвеев
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕβОВАНИЯ ПО ИЗМЕНЕНИЯМ
ВЕСА УЛЬЕВ
НАХОβЯЩИХСЯ НА ОβНОЙ ПАСЕКЕL А ТАКЖЕ
КОНТРОЛЬ УЛЬЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЕМКОСТНОαО βАТЧИКА
Проведены исследования по изменениям веса двух ульевL
стоящих
на в
е
сахL
находящихся
на одной пасек
. Установлена корреляционная связь.
Проведён контроль изменения массы
мёда в улье с исп
ользованием е
м
костного датчика.
Ключевые слова
Z
мкостной датчикL ульевой контроллерL круглогоди
ч
ный контрольL привес мёда
1. Контроль изменения веса двух ульев
стоя
их на весахL
находящихся на одной пасеке
На пасеке Кузнецова Виктора
Курская область
вёлся ко
н
троль изменения веса улья
табл
. Построен график
рис
з
менения привеса улья от 1Y
20 по 21
50 (2X.0.2014). Привес
2Y.0.2014 составил 20 грамм
ов
1
Таблица 1
Пасека
В.
Кузнецова
лей Кузнецова
2X
2Y июля 2014
года
№ п/п
Время
Вес
№ п/п
Время
Вес
№ п/п
Время
Вес
54L6
54L10
54L60
54L65
54L10
54L60
55L00
54L30
54LX0
55L60
54L40
55L00
55L60
54L60
55L00
55L65
54L60
55L10
55L00
54L60
55L40
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
16
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Окончание табл. 1
№ п/п
Время
Вес
№ п/п
Время
Вес
№ п/п
Время
Вес
54L50
54L40
55L50
54L10
54L00
55L65
53LY0
53LY0
55L6
53LY5
54L10
54L10
54L10
Рис
.
αрафик изменения привеса улья
L стоящего на весахL
пчеловода
Кузнецова
.
Вечером в 21
50 2Y.0.2014 года привес составил
20
По результатам замера привеса улья Ерина
табл
построен
график
рис
Таблица 2
Пасека В.
Кузнецова
лей Ерина
2X
2Y июля 2014 года
№ п/п
Время
Вес
№ п/п
Время
Вес
№ п/п
Время
Вес
YL00
XL0
YL40
X0L45
XL0
YL40
X0L45
XLY0
YL60
X0L46
YL00
YL0
X0LX0
YL30
YL0
X0LY0
YL60
YL0
YL60
YL60
YLX0
YL00
YL65
X0L00
XL0
YL40
X0L10
XL50
YL40
X0L10
XL40
YL20
YL
XL60
YL30
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

1
Рис. 2.
αрафик изменения привеса улья
стоящего на весах
пчеловода Ерина.
Вечером в 21
50 2Y.0.2014 года убыль мёда составил
X00 г
Установление корреляционной связи между и
зменениями
веса улья Кузнецова и
улья Ерина
изображено на
рисун
ке

Рис
Установление корреляц
ионной связи привеса двух ульевL
находящихся
на одной пасеке
Коэффициент корреляции
0L02. Ульи
Кузнецова и Ер
и
наL стоявшие на весахL
находились в одной местностиL расстояние
между ними составляло примерно 0 метров. Улей
Кузнецова п
е
ред исследованиями был откачанL до откачки мёда вес этого улья
составлял 101 к
L после откачки вес составил 55 к
650 г. Во время
проведения замеров веса улья Ерина мёд с него не был откачан и
вес его составлял X0 к
X00 г
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
1X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
ВыводZ установле
ноL что в улье Кузнецова после откачки м
ё
да наблюдался незначительный взятокL привес в момент наблюд
е
ния составил 20 гL тогда как у улья Ерина вес упал на X00 г. С
о
здаётся впечатлениеL что пчёлы знаютL что мёда они заготовили
для зимовки достаточноL и им
нет смысла напрягаться на принос
ещё дополнительно мёдаL тогда как вновь появившиеся семьи
пчёл (напримерL
рои) напрягают все усилияL что
бы принести ещё
немного нектараL даже если и взяток упалL и цветки растений
практически не выделяют нектар.
Экспериме
нты с использованием емкостного датчика (пл
а
стины емкостного датчика находятся в полости стенок корпуса
улья) были проведены на пасеке. Улей с емкостным датчиком был
заселён пчёлами. Замеры с использованием прибора проводились
го августа 2014 года
начина
я
с 6
00
Таблица 3
Значения изменений показаний
в вольтах
от 6
00 до 22
00 1 августа 2014 г
№ п/п
Время
Вольт
№ п/п
Время
Вольт
№ п/п
Время
Вольт
0L46
0L3X
0L46
0L45
0L3
0L51
0L53
0L3Y
0L1
0L3Y
0L36
0L56
0L65
0L33
0L66
0L0
0L24
0L12
0L1
0LX5
0L10
0L3
0LX5
0L11
0L4
0LX0
0L11
0L4
0L
0L12
0L6
0L5
0L12
0L6
0L63
0L13
0L6
0L63
0L12
0L6
0L60
0L02
0L6
0L33
0L0Y
0L5
0L45
0L0Y
0L6
0L24
0L06
0L5
0L12
0L06
0L4
0L1Y
0L12
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

1Y
Окончание табл. 3
№ п/п
Время
Вольт

п/п
Время
Вольт
№ п/п
Время
Вольт
0L3
0L31
0L26
0L2
0L36
0L2X
0L6
0L3
0L26
0L42
0L33
0L2
0L42
0L31
0L25
0L42
0L22
0L32
0L40
0L16
0L4X
0L36
0L1X
0L3
0L33
0L1
0L4X
0L25
0L1Y
0L6X
0L32
0L0Y
0LX
0L34
0L04
0LY2
0L35
0L04
1L00
0L34
0L04
1L11
По результатам замеровL
приведённых в т
аблице 3L построен
график
рис
Рис
αрафик изменения показаний при контроле с емкостным датчиком
С 6
42 показания прибора начали увеличиваться и в 
16 с
о
ставили 0L6 вольтL начиная с 
1X показания при
бора начали
уменьшатьсяL так как начался вылет пчёл из улья. С 11
2X показ
а
ния прибора нач
али расти от
0L4 вольтаL а в 22
00 показания пр
и
бора составили 1L5 вольта
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
20
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Анализ графикаL приведённого на рисунке 1L показывает о
т
сутствие какой
либо связи изменений показаний при
бора с лётной
активностью пчёл.
Разница отчётов в 6
00 и 22
00 состави
ла 1L04
вольтаL что характер
но для
принос
большого количества нектараL
хотя
весы
соседн
его
ул
ья
не показывали приноса мёда и даже рег
и
стрировали снижение веса ульяL так как взяток прекратилсяL пчёлы
начали поедать мёд.
Рис
Пластины емкостного датчи
ка встроены в полости стенок ульяL прибор
для контроля жизнедеятельности пчелиной семьи находится рядом с ульем
ТогдаL как можно объяснить увеличение показаний измер
и
тельного прибора Нашло
сь объяснение поведени
графикаL пр
и
ведённого на рисунке
.
ВыяснилосьL что над корпусом улья
установлена надставка (ри
5)L в которую были положены
две
полные мёда рамки
с цельюL чтобы пч
ёлы перенесли мёд в корпус
ульяL
оснащённого емкостным датчиком. Поэтому при отсутстви
и
регистрации привеса мёда ульяL
стоящего
на весах на той же пас
е
кеL емкостной датчик регистрировал принос мёда из надставки в
корпус улья
. Отсюда стал ясен вид графикаL
приведённого на р
и
сунке 4. βнём пчёлы делали вылетыL поздно вечером и ночью они
не вылеталиL а полностью переключились на перен
ос мёда из вер
х
ней надставки в нижний корпус улья
Список литературы
.
Автоматизированная система для учёта количества мёда в
ульях пасеки
/
А.
Ф.
РыбочкинL В.
Э.
βрейзинL С.
В.
Савельев
L
А.
П.
βолженков
// Пчеловодство
.
2011
.
№ 4
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

21
. Рыбочкин А.
Ф.L
βрейзин В.
Э.L Захаров И.
С.
//
Новый сп
о
соб учёта количества мёда в улье
/ Пчеловодство
.
2000.
№ .
С. 56
5.
. Рыбочкин А.
Ф.L Захаров И.
С. βистанционный круглог
о
дичный контроль над жизнью пчёл /
Пчеловодство
.
2001
.
3.
С. 3
3X.
Рыбочкин А.
Ф.L Савельев С.
В.
Автоматизированный ко
н
троль количества мёда в ульях пчелиных семей в течение годового
цикла их жизни
Пчеловодство холодного и умеренного климатаZ
атериалы
Всероссийской научно
практической конференции.
Псков
Псковский НИИСХ
2012.
С. 14Y
155.
. Рыбочкин А.
Ф.L Бартенев А.
А. Контроль количества мёда
с применением емкостного да
тчика
// Биотехносфера
.
2012.
6.
С. 10Y
11.
6. Рыбочкин А. Ф.
Контроль лётной активности пчёл и кол
и
чества мёда в ульях
пасеки // Апидология и пчеловодствоZ
бор
ник
статей под редакцией проф.
α.
В. Ломаева.
ИжевскZ
Изд
во
ИжαТУL 2012
С. 2
X4.
. Рыбочкин А.
Ф. Повышение эффективности пасеки с пр
и
менением электроподогрева пчелиных семей /
Юго
Зап. гос. ун
т.
Курск
2012
.
351 с.
.
Контроль лётной активности и количества мёда с примен
е
нием автоматизированной системы
/
А.
Ф. Рыбочкин
В.
Э.
βрей
зинL С.
В.
СавельевL А.
П.
βолженков
//
Альтернативная энергетика
и
кология.
2011.
№ Y.
.
123
132.
A.
F. RybohkinL P. O. Mtveev
outhet tte UniverityL Kurk
EXPERIMENTAL TUIE ON HANGE OF EIGHT OF THE
BEEHIVE HIH ARE ON ONE APIARL AN ALO ONTROL OF
THE BEEHIVE ITH UE OF THE APAITOR ENOR
Reerhe re onduted on hnge of eight
of to beehive hih re on
different le re ondutedL  beehive re on one irie. orreltion o
n
netion i etblihed. ontrol of hnge of  of honey in  beehive ith ue
of the itor enor i rried out.
Key
ord
Z itor enor
L beehive ontrollerL yer
round ontrolL honey dd
i
tionl eight.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
22
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
УβК 5.0X
Н. М. Калугина
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
АНАЛИЗ СПОСОБОВ ОЦЕНКИ СПЕКТРА АКУСТИЧЕСКИХ ШУМОВ
ЛЕαКИХ ЧЕЛОВЕКА
В данной работе рассмотрена
возможность комплексной диагностики
состояний легких пациентаL а именно
распознавание их многочисленных
состояний.
Ключевые словаZ
акустические шумыL спектральный анализL
бронхо
о
нографияL диагностика легких.
В клинической медицине набирают популярность сп
ециал
и
зированные медико
информационные программно
аппаратные
комплексы
X и системы поддержки принятия диагностических
решений (СППβР) на базе искусственного интеллектаL определ
я
ющие необходимые методики по оптимизации дальнейшей тер
а
певтической траектори
и (особенно
в области пр
евентивной мед
и
цины и скрининга)
Решение подобных проблем информационной и компьюте
р
ной поддержки необходимых уровней здоровья у животных о
р
ганизмов в настоящее время практически не рассматрива
тся. И
с
пользование информационных и
компьютерных технологий для
исследования состояний пчелиных семей на основе анализа би
о
сигналов хорошо представлено в исследованиях А.
Ф.
Рыбочкина
L Y. Обмен опытом и использование существующих методов
доклинической и клинической диагностик
человека
L определения
его состоянияL используемых в настоящее время в медицине 5
интенсифициру
т использование современных программно
аппаратных решений классификации и диагностики заболеваний
живых организмовL в том числе легких человека.
Особо хочется отметит
ь достижения в области удаленных
(дистанционных) измерений и обработки
акустических
шумовL и
з
меняющихся в проекции времени. Важность разработок особенно
остро наблюдается в анализах РЭα и ФПαL по причине тогоL что
идентифицирующий сигнал может быть зарегис
трирован и
при
помощи существующих специальных датчиковL и дистанционно
L а
так
же несет характеристику по нескольким показателямZ работе
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

23
сердечно
сосудистой системыL состояни
легких и других органов
дыханияL метаболизм
L реакции на состав вдыхаемого воздух
аL
температур
и артериально
му
давлени
L диагностировани
сост
о
яния сосудов (эластичность) и газового обмена. Таким образомL х
а
рактеризуются внутренние и внешние параметры
поддержива
щи
определенный статус для реализации конкретной
функци
о
нальной цели
Шумы лёгких
это звуковые явленияL возникающие в связи с
актом дыханияL называются дыхательными шумами (urur
reirtori). Существуют основные и дополнительныеL или побо
ч
ныеL дыхательные шумы.
Заслуживает внимания метод параметризации (выделения и
з
мер
имых информативных признаков) типичных реализаций ак
у
стических сигналовL основывающийся на измерении спектральной
плотностиL усреднённой по сопряжённым узким полосам частот их
энергетического спектра.
Акустические сигналы сложны для анализа идентификаци
и
возможности точного диагностирования состояния большинства
реальных объектов по их акустическим шумам из
за нестациона
р
ности этих сигналов на коротких временных интервалах. Этот факт
делае
необходимыми определенные исследования и алгоритмиз
а
цию методов
для дальнейшей разработки реализующих их пр
о
граммно
аппаратных комплексов с учетом стохастичности и вар
и
абельности сигналовL используемых для определения состояний
легких человека.
Цифровые алгоритмы спектрального анализа стохастических
сигналов более гиб
кие. Однако для получения устойчивых спе
к
тров сигналыL подвергаемые анализуL должны иметь длинуL соп
о
ставимую с интервалом стационарности исходных сигналовL из ч
е
го можно сделать вывод об огромных объёмах вычислительной р
а
боты даже при оптимизации алгоритм
ов. Отдельно хочется отм
е
титьL что для подобных вычислений возможно применять лишь р
е
троспективный способ анализа. В случае если на интервалах по
д
ходящей длины сигнал не
стационаренL то для идентификации
устойчивых спектров необходимо осуществлять его пред
варител
ь
ную обработку методом отбора из него
коротких отрезков сигнала
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
24
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
и выделения тех из нихL которые обладают близкими статистич
е
скими характеристиками. Это даст возможность для формирования
из таких отрезков квазистационарные реализации необходимой
длин
Существующие информационные решенияL разработанные
для определения и диагностики состояний объект
а
по его акуст
и
ческим шумамL являются сильно узкоспециализированными. В к
а
честве примера можно привести мощные г
азовые и паровые ту
р
биныL а так
же автомобиль
ные двигатели. βля их диагностики кр
о
ме акустических шумов оцениваются показания многих других
датчиков.
αлавными проблемами при алгоритмизации и определени
и
методик для идентификации и диагностирования состояний легких
человека по акустическим шумам являю
тся стохастичность и о
т
сутствие стационарности анализируемых сигналов. Этот факт х
а
рактеризует определенную вариабельность их спектровL чтоL в
свою очередьL усложняет корректную идентификацию соотве
т
ствующих состояний объекта. Эти проблемы возможно решать
у
тём организации системных исследований методов анализа сло
ж
ных акустических шумовL идентификации степени информативн
о
сти выделенных признаковL способов их параметризацииL выборки
оптимальной совокупности информативных характеристикL нео
б
ходимых для корре
ктного определения состояния объекта и п
о
строения решающих правил для его проведения.
В связи с этим предложена концепция построения гибкой
обучаемой универсальной диагностической системы для идент
и
фикации состояний легких человека по акустическим шумам.
с
новному программному решению системы необходимо включать
не только программы первичного анализа и обработки акустич
е
ских сигналов с отбором характерных признаков и заранее постр
о
енный классификатор на определенное начальное множество ди
а
гностируемых сост
оянийL но и методы
и функции для идентиф
и
кации достаточной совокупности информативных характеристик и
построения нового классификатораL если определяются сигналыL
которые не диагностировал начальный классификатор.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

25
βля частотL лежащих выше резонанса АРКL
данны
резонанс
представляет собой акустическую границу со сосредоточенной
массойL от которой эффективно отражается плоская звуковая волна
в обратном направлении
(рис.
).
Рис
Взаимные спе
ктры голосового звука три
триZ
над нижними отделами легких
в норме
над верхними отделами легких
в норме
над нижними отделами легких при патологии; Re ()
вещественная
часть взаимного спектра
I ()
мнимая часть взаимного спектра
Впервые разделить составляющие спектра структурного и
воздушного прове
дения акустических сигналов голоса и дыхания
удалось
В.
И. КоренбаумуL И.
А. ПочекутовуL Ю.
В. КулаковуL
А.
А. Тагильцеву и А.
Е.
Костиву
. Оценка мнимой части взаимного
спектра I()L определяющей соотношение воздушного и стру
к
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
26
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
турного проведенияL
показываетL что составляющие воздушного
проведения акустических сигналов легких человека в норме прев
а
лируют в частотном диапазоне от 100 до 300 αц в нижних отделах
легких и от 100 до 150
200 αц в верхних. Хорошо видноL что над
участками с патологическими
отклонениями (
см. рис.
L
) имеет м
е
сто вытеснение составляющих воздушного проведения составл
я
ющими структурного проведения в данных областях спектраL что
может быть критерием для диагностирования местного нарушения
проходимости дыхательных путей.
В рамках
описанной выше модели проведение этих звуков х
а
рактеризуется практически исключительно воздушными составл
я
ющимиL спектральный максимум которых лежит в районе 100
160 αц. Стоит отметитьL что существенно уточнена спектральная
картина шумообразования при фо
рсированном выдохе. Таким же
образом с моделью на трахее в начале форсированного выдоха
определяют шумы турбулентного потока с широкополосными п
и
ками спектра в областях частот около 200 αц (трахея)
f1 и 300
400 αц
(главные бронхи)
f2.
В случае развити
я сопровождающего форсированного выдоха
функционального экспираторного стеноза можно наблюдать свист
такого выдоха в виде дорожки мощных узкополосных спе
к
тральных пиков
f3 в диапазоне частот 400
600 αц. Прочие
наблюдаемые дорожки узкополосных спектра
льных пиков f4
f
(свисты) являются автоколебаниямиL связанными с модуляцией п
о
тока воздуха вибрациями стенок дыхательных путей. βовольно
легко можно различить низкочастотные дорожки f4 (ниже
100 αц)L среднечастотные
f5 (100
400 αц)L высокочастотные (
о
лее 600
00 αц) в конце выдоха
f6 и в начале выдоха
f либо на
всей протяженности форсированного выдоха.
РезюмируяL можно сделать выводL что существующие анал
о
говые методы и приспособления для спектрального анализа дают
надёжную и устойчивую характер
истику спектра только для д
е
терминированных периодических сигналов и случайных стаци
о
нарных сигналов с небольшим интервалом стационарности (во
временных интервалах анализа каждой составляющей частоты).
Методы на основе последовательного сканирования доволь
но
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

2
трудно использовать ввиду нестабильности спектров случайных
сигналов на коротких отрезках времениL а использование пара
л
лельных методов в силу их мощности делается возможным для м
а
лого числа узких частотных полосL подвергаемых анализу. Однако
в условиях
слабой степени стационарности сигналов необходимо
задействовать большее время усреднения интенсивности каждой
частотной составляющей.
Список литературы
1.
Кутузов А.А. Идентификация и диагностика состояний
природных и технических объектов по акустическим
шумам
ис.
канд. техн. наукZ 05.11.13
.
КурскL 2006
.
1Y0 с
2.
Костив А. Е. Аппаратно
программный комплекс и способы
оценки параметров сигналов для анализа дыхательных звуков ч
е
ловека
Z д
ис.
канд. техн. наукZ 05.11.13
.
ВладивостокL 200X
.
131 с
3.
Акустическая диагностика системы дыхания человека на
основе объективного анализа дыхательных звуков
/
В.
И.
Коре
н
баумL И.
А.
ПочекутовL Ю.
В.
КулаковаL А.
А.
ТагильцевL А.
Е. К
о
стив
// Вестник
альневосточного отделения
оссийской академии
наук
.
2004.
. 6X
Y
4.
αусейнов А.
А. БронхофонографияZ акустические критерии
диагностики обструктивных заболеваний лёгких // Фундаментал
ь
ные исследования.
2011.
№ 2
С. 55
5Y
5.
Воронцов И.
М.L Шаповалов В.
В.L Шерстюк Ю.
М. Здор
о
вье. Опыт
разработки и обоснование применения автоматизир
о
ванных систем для мониторинга и скринирующей диагностики
нарушений здоровья
.
СПб.
ООО ИПК КостаL 2006.
432 с.
6.
Мокин Е.β.L Пятин В.Ф.
Современные аспекты оценки ст
а
туса здоровья с применением акусти
ческого анализа респирато
р
ных звуков у курящих подростков //
XVIII
Студенческая междун
а
родная заочная научно
практическая конференция Молодежный
научный форумZ естественные и медицинские науки
.
М.L
2014
.
С. 4X
55
.
Акустическая интраскопия легких н
а основе спектрально
го анализа перкуторных звуков
/
Э.
М.
БатищевL И.
А.
БойкоL
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
2X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
В.
И.
КоренбаумL А.
Е.
КостивL Ю.
В.
КулаковL β.
Н.
МокееваL
И.
А.
ПочекутовL А.
А. Тагильцев
// Вестник
альневосточного о
т
деления
оссийской академии наук
.
2004
.
.
. X
X.
Микроклимат пчелиного жилищаL его контроль и регулир
о
ваниеZ монография
/
Е.
К.
ЕськовL А.
Ф.
РыбочкинL И.
Захаров
L
В.
А. Тобоев
.
Курск
200Y.
446 с.
Y.
Илларионов В.
Е. Научно
практические основы информ
а
ционной медицины.
М.Z Книжный дом ЛИБРОКОМL 2010.
1X4 с.
10.
Рыбочкин А.Ф.L Яковлев А.И. βиагностирование состо
я
ний объекта по издаваемому ими акустическому шуму
//
Альтерн
а
тивная энергетика и экология
.
2001
.
XY
101
11. Arteenko M.V.L Klugin N.M.L Pi
rev M.V. Infortionl
uort for king dignoti deiion ith the ue of thereuti
feedbk bed on the nlyi of bioedil ignl // Fundentl
nd lied ieneZ the in reult of 2015
Proeeding of the
I Annul Interntionl ien
tifi onferene
.
t. Peterburg
2015
. 26
30
12.
Превентивная медицинаZ Опыт работы информационного
полипараметрического комплекса
.
М.Z
Книжный дом ЛИБР
О
КОМL 2010.
24X с.
13.
Рангайян Р. М. Анализ биомедицинских сигналов. Пра
к
тический
подходZ учебное пособие
.
М.
ФизматлитL 200.
440 с.
14.
Орлов А.
А. Принципы построения архитектуры пр
о
граммной платформы для реализации алгоритмов метода групп
о
вого учета аргументов // Управляющие системы и машины.
2013.
2.
65
1
15.
Воро
нцов И.
М.L Шаповалов В.
В.L Шерстюк Ю.
М. Здор
о
вье. Опыт разработки и обоснование применения автоматизир
о
ванных систем для мониторинга и скринирующей диагностики
нарушений здоровья
.
СПб.
ООО ИПК КостаL 2006.
432 с
16.
Артеменко М.
В.L βронова Т.
А.L Кореневский Н.
А. Пр
и
менение показателей системной организации в диагностическом
процессе // Системный анализ и управление в биомедицин
ских с
и
стемах.
2003
.
Т.
.
. 16
1Y
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

2Y
N. M. Klugin
outhet tte UniverityL Kurk
ANALI OF THE METH
O OF PETRUM ETIMATION OF
AOUTI NOIE OF THE HUMAN LUNG
In the reent erL the oibility of  orehenive dignoi of the tte of
the lung of the tientL etlyZ reognition of their ny tte. The uroe of
thi urvey i to find out
rinile nd ethod of nlyi of outi noie of
the hun lung ht re ued nd their rtionle.
Keyord
Z outi noieL etrl nlyiL bronhohonogrhyL dignoti
of lung.
УβК 53Y.1.03
β. И. ЛогвиновL А. А. αримов
ФαБОУ ВО
Юго
Западный государственный университетL Курск
ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ КОЛЛИМАТОРОВ НЕЙТРОННЫХ
ПОТОКОВ
В работе представлены варианты коллиматоров нейтронных потоковL
влияние их состава на поток нейтронов и рекомендации по построению
оптимальной коллимир
ующей системы нейтронных потоков.
Ключевые словаZ
нейтронное излучениеL коллиматорL поток нейтроновL
энергетический спектрL измерения.
Анализ современного состояния нейтронной спектрометрии
2 показал несостоятельность существующих методов калибровки
и ат
тестации приборовL измеряющих дозиметрические параметры
нейтронного излученияL отсутствие эталонных и образцовых и
с
точников нейтронного излученияL аттестованных по энергетич
е
скому спектру. Там же для решения этой проблемы предложено
создавать опорные нейтр
онные поля с разнообразной формой эне
р
гетических спектров с использованием изотопных нейтронных и
с
точников и замедлителей нейтронов различной толщины и опред
е
лять спектр таких полей расчётным путём с использованием би
б
лиотеки программ
GEANT
4L в которых на
основе метода Монте
Карло реализу
тся микроскопический подход. βля проверки этого
метода были проведены расчёты спектров нейтронных полей от
Pu
Be
источника с использованием полиэтиленовых замедлителей
в виде конусов различной толщины
L поскольку такой мет
од заме
д
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
30
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
ления нейтронов рекомендован в αОСТ X.355
Y Радиометры
нейтронов. Методы и средства поверки 4. Однако расчёты и р
е
зультаты описанных в 2 эксперим
ентальных исследований пок
а
зали
полную непригодность для этих целей замедления потока
нейтронов
от источника в открытой геометрии с использованием
тепловой насадки в виде конуса из водородсодержащего вещ
е
ства.
В 5 были предложены и экспериментально проверены мет
о
ды создания опорных нейтронных полей. Однако за счет необх
о
димости встраивания в сущ
ествующую установку вышеуказанной
конструкции были сделаны некоторые допущенияL связанные с
уменьшением габаритных размеров экранаL введением дополн
и
тельных отверстий и вырезовL которые привели к нежелательным
изменениям в спектрах нейтронов. βанная статья
посвящена о
б
суждению вышеуказанных п
роблем и способах их устранения.
дним из факторовL влияющих на спектр нейтроновL является
наличие отраженного излученияL которое приводит к увеличению
доли тепловых и промежуточных нейтронов. βля его устранения
необход
имо увеличить толщину стенок коллиматораL подобрать
другой материал коллиматора или использовать слоистую структ
у
ру из нескольких материалов. Рассмотрим подробнее первые два
способа.
βля анализа влияния толщины стенок коллиматора была и
с
следо
вана зависимо
сть доли нейтроновL
проходящих сквозь стенки
коллиматора
от их толщины с помощью библиотек программ
GEANT
рис
В качестве материала коллиматора использовался полиэтилен
без добавок. В качестве источника нейтронов был выбран плут
о
ний
бериллиевый
источник как наиболее распространенный и ч
а
сто используемый. В каждом из указанных ниже случаев запуск
а
лось по 500
000 нейтронов. Из вышеуказанной зависимости видно
для полиэтилена без добавокL что при толщине более 250 мм доля
нейтроновL прошедшая через
тенку экранаL
становится ниже 10E
и изменяется незначительно при дальнейшем увеличении тол
щины.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

31
Рис
Зависимость доли нейтроновL прошедших
сквозь стенки коллиматора от их толщины
Из спектров нейтроновL указанных на рисунке 2L видноL что
основным вк
ладом в число вылетевших за пределы коллиматора
нейтроновL как и ожидалось
являются тепловые и промежуточные.
Лучше всех с поглощением замедленных нейтронов справляется
гадолиний. Кадмий и бор поглощают примерно одинаковую долю
тепловых нейтронов.
βля ум
еньшения габаритов конструкции можно в материал
коллиматора добавить веществаL хорошо поглощающие тепловые
нейтроны (борL кадмий и гадолиний). Обычно такие добавки не
превышают 10E. Ниже показаны результаты измерений с 10E д
о
бавками из бораL кадмия и гадол
иния для разных толщин.
В таблице
представлены результаты по ослаблению потока
нейтроновL который уходит сквозь стенки коллиматора.
100000
200000
300000
400000
500000
600000
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Количество нейтронов
Толщина стенок коллиматора, мм
Полиэтилен с бором
Полиэтилен с гадолинием
Полиэтилен с кадмием
Полиэтилен без добавок
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
32
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Рис
Спектры утечки нейтронов из коллиматора
для толщины стенки коллиматора 100 мм
Ослабление потока нейтронов
Толщина стенкиL
мм
Без
добавокLE
С б
оромLE
гадоли
ниемLE
кадмиемLE
0L4
0L53
0L21
0L61
0LY
0LY6
0L53
1L45
3L25
3L52
1L4Y
5L36
10L1
11L1
2L62
1XL2Y
32LY
35L44
L63
42L34
55L6Y
5XL55
12L24
1L44
3L35
5L0
16L5
X6L61
X4L52
X5L52
21L03
Y3L4X
Y1L1
Y1L4
24LY1
Y6LX1
Y5L02
Y5L34
2XL65
YXL44
YL1
YL36
31LX3
YYL2
YYL04
YYL1
3XL2X
YYLY
Из таблицы видноL что наилучшим из предложенных вариа
н
тов добавок к полиэтилену является кадмий.
При его использов
а
нии в качестве добавки удается добиться интенсивности утечки
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

33
нейтронов 10E при толщине 200 мм. Остальные материалы пок
а
зали худшие результаты. Это может быть вызвано темL что проду
к
ты реакции этих материалов с нейтронами могли образовать
вт
о
ричные нейроныL которые и привели к более слабому падению и
н
тенсивности потока нейтроновL проходящих сквозь стенки колл
и
матора. Кроме тогоL введение добавок привело к уменьшению доли
водорода в материале коллиматораL что привело к уменьшению
числа замед
ленных нейтронов и увеличению доли быстрых
нейтроновL которые слабо взаимодействуют с материалом выбра
н
ных добавок.
В статье предложены варианты состава материалов коллим
а
торов нейтроновL показано их влияние на спектр нейтронов. В к
а
честве наилучшей добавк
и к полиэтилену выбран кадмий. Также
выбрана оптимальная толщина (200 мм)L при которой достигается
значительное поглощение нейтронов для коллиматора из полиэт
и
лена с кадмием. βальнейшие этапы работ будут связаны с исслед
о
ванием других факторовL влияющих на
эффективность работы ко
л
лиматора
и с экспериментальным подтверждением проделанных
расчетов.
Список литературы
1. βрейзин В.
Э. Нейтронная спектрометрияZ концепция п
о
строения нейтронного спектрометра реального времени //
АНРИ
.
2010
.
№ 4.
С. 2
X.
2.
βрейзин В. Э.
Полищук И. В.L Логвинов β. И.
О метрол
о
гическом обеспечении нейтронной спектрометрии // АНРИ
.
(1)
.
2012.
С. 2
12.
3. Бекман И. Н. Измерение ионизирующих излученийZ курс
лекций
.
М.Z Изд
во МαУL 2006.
4. αОСТ X.355
Y
.
Радиометры
нейтронов. Методы и средства
поверки
.
М.L 1YY.
5.
βрейзин В.
Э.
αримов А. А.L Логвинов β. И.
Создание
опорных нейтронных полей для калибровки нейтронных спектр
о
метров
//
АНРИ
2013
.
№ 4.
. X
13.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
34
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
.
I. LogvinovL A.
A. Griov
outhet tte
UniverityL Kurk
ONTRUTION
FEATURE OF OLLIMATOR NEUTRON FLUX
The er reent otion for ollitor neutron fluL their influene on the
ooition of neutron flu nd reoendtion for building otil olli
t
ing yte of neutron flue.
Ke
ord
Z neutron rditionL ollitorL neutron fluL energy etruL e

ureent.
УβК 6X1.3
β.
А. МелентьевL А.
Ф. Рыбочкин
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
АППАРАТНО
ПРОαРАММНЫЙ КОМПЛЕКС βЛЯ КОНТРОЛЯ
СОСТОЯНИЙ ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ П
О ИЗβАВАЕМОМУ ИМИ
АКУСТИЧЕСКОМУ ШУМУ
Предлагается структурная схема устройстваL которое позволит пов
ы
сить производительность контроля пчелиных семей по издаваемому ими
акустическому шуму. Использование программно
аппаратного комплекса
(ПАК) позволит снизит
ь объем работы для контроля пчелиных семей на
6E.
Ключевые словаZ
акустический шум
спектральный анализ
пчела
фо
р
мы спектров
кодирование
распознавание.
В 1Y41 году в журнале ndin Bee Journl появилась ц
и
тата А. Эйнштейна Человек может прожить
без кислорода три
минутыL без воды три дняL а без пчел четыре года
Из нее следуетL
что гибель пчел для человечества будет глобальной катастрофой.
В настоящее время в России количество пчелиных семей с
о
кращается. В целом по стране пчелиная смертность
составляет
20E. Специалисты отмечаютL что сегодняшнее количество пчел не
хватает для опыления всех растений. Еще в 2014 году ООН заяв
и
лаL что смертность пчел становится глобальной проблемой.
Уход
же за пчёлами требует немало времени
осмотр одного
улья за
нимает порядка получасаL у пчеловода низкая производ
и
тельность трудаL и пчелы без видимых причин покидают ульи.
Решение проблем гибели пчелиных семейL больших затрат
времени на их осмотры можно достичь применением технических
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

35
и программных средств контроля
состояний пчелиных семей по
издаваемому ими акустическому шуму
На рисунке представлена структурно
функциональная схема
программно
аппаратного комплексаL позволяющая контролировать
состояни
пчелиных семей по издаваемому ими акустическому
шуму.
Рис
Структурно
функциональная схема программно
аппаратного
комплекса контроля состояния пчелиных семей
по издаваемому ими акустическому шуму
Принцип работы устройства состоит в томL что звук пчелиной
семьи при помощи микрофона преобразуется в
электрический си
г
налL который нормируют при помощи автоматической регулиро
вки
усиления (АРУ) и фильтруют
в выбранном диапазоне частот (от 60
до 600 αц). Затем полученный сигнал попадает в процессорL кот
о
рый программно реализует четыре фильтра (с наиболее и
нформ
а
тивными частотами 210
240
αцL 300
330
αцL 3Y0
420
αцL 420
450
αц) и осуществляет цифровую фильтрацию. В результате ми
к
ропроцессор выдает нам четыре числаL которые в дальнейшем мы
передаем с помощью адаптера Bluetooth на персональный компь
терL где н
а основании полученных данных строятся спектры 1
.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
36
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Таким образомL структурная схема устройства состоит из сл
е
дующих компонентовZ компьютер (ноутбукL планшетL смартфон)L
приставкаZ полосовой усилитель с АРУ; микроконтроллер; адаптер
Bluetooth; источник п
итания; микрофон с удлинителем.
Конструктивно комплекс для дистанционного контроля с
о
стояний пчелиных семей по их акустическому шуму со
стоит из
двух основных блоковZ
приставка с микрофономL компьютер.
Приведем статистические данные. В среднем пчеловод
имеет
10 пчелосемей. На осмотр своей пасеки без программно
аппаратного комплекса (ПАК) уходит 300 минут (5 часов) при
условииL что осмотр одного улья составляет примерно 30 минут.
Используя данный ПАКL на тот же объем работы затрачивае
т
ся время в количеств
е 100 минут (1L6
ч)L что приблизительно на
6
E меньшеL чем в первом случае.
Исходя из изложенногоL данный программно
аппаратный
комплек
с решает проблемы с повышенной
произ
водительностью
труда пчеловода.
Список литературы
1. Рыбочкин А.
Ф.L Савельев С.
В. А
нализ акустических ш
у
мов пчелиных семей с использованием технических средств //
г
рарная наука сельскому хозяйству
атериалы Всероссийской
научно
практической конференции
.
КурскL 200Y.
.
С. 2XY
2Y2.
2. Рыбочкин А.
Ф.L Праведникова С.
В.
Кодирование акуст
и
ческих сигналов пчелиных семей и формирование их образов спе
к
тров // Материалы Всероссийской научно
практической конфере
н
ции
.
Курск
200Y.
Ч.
С. X
13.
3.
Пат
2463X3
Рос. Федерация
. Устройство для диагностир
о
вания состояний пчел
иных
семей по их акустическому шуму
/ Р
бочкин А.
Ф.L Романов А.
АL Яковлев А.
И.
Z заявитель и патентоо
б
ладатель Юго
Зап. гос. ун
т.
Опубл. 20.10.2012
Бюл. № 2Y.
4.
Пат
126254
Рос. Федерация
Автоматизированная система
для дистанционного контроля состояний пчелиных семей по
их акустическому шуму // Рыбочкин А.
Ф.L βрёмов Б.
Б.L Савель
ев С.
В.L Мохсен Шамсан.
Опубл. 2.03.2013
Бюл. №
Y.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

3
5.
Рыбочкин А.
Ф. Яковлев
А. И.
βиагностирование состо
я
ний пчелиных се
мей по их акусти
ческому шуму
//
Пчеловодство
2013.
.
. 50
51
.
. M
elen
ev
A.
F. Rybohkin
outhet tte UniverityL Kurk
HARARE AN OFTARE FOR ONTROL OF TATE FOR BEE
OLONIE IUE B THEM AOUTI NOIE
The
truturl digr of  devie tht ill irove the ontrol erforne of
bee olonie in tht they rodue outi noie. The ue of  hrdre
oftre ole (H) ill redue the orklod for ontrol of bee filie by
6E.
KeyordZ
outi noie
L etrl nlyiL beeL he of etrL odingL
reognition.
УβК
621.3Y.01
Ю.А. БудановаL М.Ю. Лунева
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ЛАЗЕРНЫЕ βАЛЬНОМЕРЫ
Приводятся основные типы лидаров
и принцип их работы.
Рассма
т
ривается задача
использования лазерного дальномера для оптимальной
работы.
Ключевые слова
Z лидарL лазерный дальномер.
В современном мире роботы глубоко проникли в промы
ш
ленностьL используются для устранения чрезвычайных ситуацийL
но основной перспективой р
азвития остается мобильная робот
о
техника.
Задача создания полностью автономных мобильных роботов
занимает ведущие место в сфере робототехники. βля её решения
приходится столкнуться со следующими проблемамиZ развитие о
б
ласти машинного зрения и в технологии
автоматического управл
е
ния манипуляторами.
βля
решения проблемы точности и быстрой обработки да
н
ных с помощью датчиков в университете Карнеги
Ме
ллон
(США) был разработан роботL
наделенный стереоскопической с
и
стемой зрения.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
3X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Система состоит из двух цифровы
х камер и встроенной в
компьютерный мозг робота 3
матрицы. Расстояние до объектов
определяется геометрически по разнице смещения их изображ
е
нийL полученных каждой из камер.
Использование цифровых камер не всегда действенно и имеет
ряд существенных недоста
тков
присущих видеокамерамZ плохо
детектируются границы между объектами похожей яркостиL ко
н
туры располагаются по плоскостямL поэтому нет объемного изо
б
ражения объектов 1
В свою очередь
использование
лидара (лазерный дальномер
датчикL применяемый для
измерения расстояния и использующий
для этого лазерный луч)
позволяет избежать описанные выше пр
о
блемы.
Существу
т три основных типа лидаров
2
Модуляционный дальномер (odultion rnge enor)
лазе
р
ный дальномерL который генерирует непрерывный лазерн
ый си
г
нал с амплитудной или частотной модуляцией. Вычисляя разницу
между фазами посылаемого и принятого сигналовL оценивает ра
с
стояние до цели.
Триангуляционный дальномер
(tringultion rnge enor)
основан на тех же принципахL что и стереоскопические с
истемы
ис
.
1).
Рис.
Схема работы триангуляционного лазерного дальномер
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

3Y
Лазерный луч
(Ler) создает световое пятноL датчик (enor)
фиксирует расположение этого пятна. Зная относительное полож
е
ние двух датчиковL можно рассчитать координаты точки.
ТОФ
дальномер (от англ. TOF
tie
of
flight rnge enor)
широко используемый в робототехнике тип лазерных дальномеров.
Основной принцип работы этого сенсора достаточно простZ
излучатель посылает в исследуемое пространство лазерный лучL
который сталки
вается с препятствиемL отражается и попадает на
приемник.
Зная время между излучением и приемом сигнала
можно
найти расстояние до препятствияZ
R  
t
/ 2.
ИзмеренияL получаемые дальномеромL называют сканами.
Сканы могут быть как 2L так и 3.
Рассм
отрим устройство простейшего 2 TOF
дальномера.
Излучатель испускает лазерный лучL который попадает на вращ
а
ющееся зеркалоL отражающее луч в нужном направлении.
Таким образомL возможно получени
2
срезки пространстваL
скан можно будет изобразить в виде т
аблицы из двух колонокZ
первая
направлениеL напримерL
от 0
º
до 160
º;
вторая колонка
измеренное расстояние в соответствующем направлении. Ста
н
дартное разрешение LIAR
от 0
15º
до 0
5º.
Скорость получения
одного сканаL например IK LM 200
получает
срезку в 1X0
ºL
е
лая 20 измерений всего за 0
05 секунд
3
В заключени
можно сказатьL что использование триангул
я
ционного дальномера позволяет существенно повысить точность
измерения расстояний до объекта за счет своих преимуществ (то
ч
ность и большая д
альность
измеренийL быстрый сбор данных)
то
видно из приведенных примеров.
Список литературы
1.
Беликов В.
А.
Жога В.
В.L Скакунов В.
Н.
Системы
машинного зрения мобильных роботов
//
Известия Волгоград
ского государственного технического университета
2014
.
Вып
.
№ 25
(152)
.
.
22
.
1X4
1XY
2.
Bruno iilinoL
Ou Khtib. ringer Hndbook of R
o
boti.
ringerVerlg Berlin Heidelberg
200X.
1611 .
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
40
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
3.
Све Лин Хту Аунг. Навигация и управление движением
мобильного робота в городских условияхZ дис
анд
.
ехн
наукZ
50.02.05
.
L 2011.
U.
A. BudnovL
M.
U. Lunev
outhet tte UniverityL Kurk
LAER RANGE ENOR
The rinil tye of leder nd ho they ork The roble of the ue of l

er rnge enor for otiu erforne obile robot.
Keyord
Z lidrL ler rnge enor.
УβК 531..0XZ 621.31
.3Y
О.
α. БондарьL Е.
О. БрежневаL И.
О. МасленниковL Н.
Н. Романов
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ИНβУКТИВНЫЕ βАТЧИКИ МАЛЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
В МАНИПУЛЯТОРАХ С УКАЗАНИЕМ АБСОЛЮТНОЙ ПОЗИЦИИ
Рассмотрены вопросы применения индуктивных
преобразователей м
а
лых перемещений и выбора измерительных схем манипуляторов с указ
а
нием абсолютной позиции.
Ключевые словаZ
манипуляторL вихретоковый параметрический прео
б
разовательL синхронный детекторL генераторный метод.
Индуктивны
преобразовател
яв
ля
тся одним из основных
типов преобразователейL если речь идёт об обнаружении ферр
о
магнитных и проводящих массL нахождении скрытых дефектов в
металлахL контроле их структуры и составаL измерении величины
зазоровL толщины покрытий и вибраций в механизмах.
Подобные преобразователи нашли широчайшее применение
при измерении линейных и угловых перемещений. Многообразие
конструкций и способов получения информативных сигналов от
индуктивных преобразователей нашло отражение во многих и
с
точникахL например в 1. О
бширный обзор способов классифик
а
ции представлен в 2.
Одно из применений индуктивных преобразователей
анал
о
говые манипуляторы с указанием абсолютной позиции (джойстикL
кнюппель). Практически всем известно применение джойстиков в
качестве игровых манипу
ляторов в персональных компьютерахL но
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

41
они широко используются и для управления самолётамиL инвали
д
ными коляскамиL радиоуправляемыми моделями и т.п. Эти области
применения предъявляют высокие требования к разрешению и п
о
грешности позиционирования (лучше 10
). Существуют констру
к
ции манипуляторов с преобразователями на основе потенциоме
т
ровL оптических датчиковL тензометрических датчиковL магнитор
е
зистивныхL датчиков Холла. Преобразователи на основе потенци
о
метров ненадёжны механическиL оптические
преобразо
ватели
по
д
вержены влиянию загрязнений и недостаточно точны или точныL
но дорогиL тензометрические требуют усложнения механики
джойстика из
за очень малой допустимой величины рабочих д
е
формацийL датчики Холла имеют низкую точность.
Индуктивные преобразоват
ели обладают явными преимущ
е
ствами по сравнению с прочими их видами. Среди всех видов и
н
дуктивных преобразователей для применения в джойстиках наиб
о
лее подходящим является вихретоковый параметрический прео
б
разователь проходного типа
(рис
1).
Рис
Конструкц
ия индуктивного преобразователяZ
1
катушка индуктивности
2
подвижный проводящий стакан
3
шток
4
основание
Возможна конструкция в виде сердечникаL вводимого внутрь
катушкиL но предпочтительнее проводя
щий перемещаемый коа
к
сиальный экранL охватывающий катушку индуктивности.
Подвижный стакан перемещается при воздейст
вии на шток
качающимся рычагом.
При изменении взаимного положения к
а
тушки и стакана преобразователя изменяются активное сопроти
в
ление и инду
ктивность катушки. Подавая на катушку переменное
напряжение и измеряя ток
можно определить её параметрыL а по
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
42
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
ним и величину перемещения. βля двухмерного манипулятора
необходимо два подобных преобразователя.
Однако влияние мешающих факторов
изменение в
еличины
и частоты приложенного напряженияL изменение проводимости
материалов катушки и проводящего стакана и их размеров при и
з
менении температуры окружающей среды
вносят ошибки в р
е
зультаты измерения. βля снижения влияния этих факторов испол
ь
зуют дополн
ительный компенсационный преобразователь и приб
е
гают к методам одновременного или разновременного сравнения
его параметров с параметрами чувствительного к перемещению
преобразователя. Более распространённой схемой является дифф
е
ренциальная измерительная сх
ема (одновременного сравнения).
При этом оба преобразователя могут быть чувствительными. На
рисунке 2 схематично представлено устройство одномерного м
а
нипулятора.
Рис
Конструкция дифференциального преобразователя
Z
1
кор
омысло
2
ручка манипулятора
3
опорная плита
4
пружины
5
ось
6
индуктивные преобразователи
Преобразователи включаются последовательно и возбужд
а
ются синусоидальным или импульсным сигналомL а выходным
сигналом является напряжение в средней точке.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

43
βля двумерного манипулятора используется карданный по
д
весL два взаимно перпендикулярных коромысла и дополнительные
два индуктивных преобразователя.
Преоб
разование переменного напряжения в цифровой код
осуществляется синхронным детектированием с последующим
промежуточным преобразованием во временной интервал с пом
о
щью двухтактного интегрирования. При этом длительность инт
е
грирования выходного напряжения син
хронного детектора кратна
периоду возбуждающего сигналаL что позволяет уменьшить время
отклика выходного сигнала при сохранении высокой степени п
о
давления пульсаций измеряемой величины 3. Альтернативным
вариантом является усреднение выходного напряжения
фильтром
низких частот с последующим преобразованием напряжения в
цифровой код аналого
цифровым преобразователем (АЦП) посл
е
довательного приближения. В этом случае сложнее соблюдать б
а
ланс между требуемой степенью подавления пульсацийL гладк
о
стью переходно
й характеристики при движении ручки манипул
я
тораL точностью и временем отклика манипулятора.
Подобные схемы построения измерительных цепей домин
и
руют в индуктивных измерителях малых перемещений. При этом
величина погрешности может быть в пределах 0L1
0L5E
. Относ
и
тельная сложность измерительной схемыL необходимость корре
к
ции и преобразования сигналов в координатыL а также организация
внешнего интерфейса требу
т применени
в манипуляторе встр
о
енного микроконтроллера.
Альтернативным вариантом построения измер
ительных цепей
манипулятора является вариант с промежуточным преобразован
и
ем индуктивности в частоту
генераторный метод. При этом и
н
дуктивный преобразователь включается в колебательный контур
генератораL а его частота измеряется цифровым частотомером.
жидаемое преимущество метода
большая помехоустойч
и
вость и простота достижения требуемого времени отклика. Эти
преимущества достигаются за счёт естественного интегрирования
сигнала при измерении частоты счётным методом и возможности
выбора относительно ма
лого времени измерения (менее 0L01 с) при
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
44
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
сохранении высокой точности измерения среднего значения част
о
ты за целое число периодов сигнала.
βля уменьшения влияния внешних воздействующих факторов
целесообразно нормирование измеренного значения частоты по
от
ношению к частоте опорного генератора с компенсационным
преобразователем (рис
.
3). Отличие контура опорного генератора
состоит в томL что положение проводящего стакана по отношению
к индуктивности катушки фиксировано. Ёмкости колебательных
контуров выбираю
тся одинаковыми и при начальном положении
ручки джойстика расхождение частот генераторов минимально.
Это расхождение частот нормируется по отношению к частоте
опорного генератора и сохраняется в качестве поправки аддити
в
ной составляющей погрешности.
Рис
Структурная схема двумерного манипулятора
на основе генераторного метода
Возможны два варианта измерения частоты генераторов
д
новременное и поочерёдное.
При поочерёдном измерении появля
тся дополнительные п
о
грешностиL связанные с паразитной
модуляцией источника пит
а
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

45
ния измерительного и опорного генератораL что повышает треб
о
вания к нему. При этом возрастает время отклика
так как необх
о
димо измерить частоту дважды. Поскольку современные частот
о
меры строятся на основе микроконтроллеровL включа
ющих апп
а
ратные средства в виде таймеровL то их ресурсов достаточно для
реализации одновременного измерения частот. βля двумерного
манипулятора необходимо использовать два измерительных пр
е
образователя и один компенсационный.
Алгоритм функционирования мани
пулятора в этом случае
включает следующую последовательность циклически выполня
е
мых действийZ
измерение частот трёх генераторов
определени
разности частот генераторов канала Х и опо
р
ного
определени
разности частот генераторов канала У и опо
р
ного
нормирование разностей частот по отношению к частоте
опорного генератора
введение аддитивных поправок
преобразование полученных сигналов в координаты откл
о
нения от начала координат
вывод значений координат.
Рассмотренные здесь решения могут
быть основой детального
исследования их потенциальных возможностей с целью выбора о
п
тимальных вариантов построения высокоточных манипуляторов.
Список литературы
1.
Электрические измерения неэлектрических величин
/
од
ред. П.
В. Новицкого.
Л.Z ЭнергияL 1
Y5.
56 с.
2.
Федотов А.
В. Теория и расчет индуктивных датчиков п
е
ремещений для систем автоматического контроляZ монография
ОмскZ Изд
во ОмαТУL 2011.
16 с.
3.
Пат. 21Y312. Российская ФедерацияL МПК G01
2/Y0.
Электромагнитный многочастотный стр
уктуроскоп / В.
Э.
βрей
зин
L О.
α.
Бондарь
L И.
А.
Филиппский
№ YY100Y00/2X
заявл.
15.01.1YYY;
опубл
. 10.02.2002.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
46
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
O.
G. BondrL E.
O. BrezhnevL I.
O. MlennikovL N.
N. Ronov
outhet tte UniverityL Kurk
INUTIVE ENOR MALL MOVEMENT IN THE
MANIPULATORL
ITH THE ABOLUTE POITION
The roble of indutive onverter ll oveent nd eletion of eu
r
ing iruit niultor ith n indition of the bolute oition.
Keyord
niultorL eddy urrent retri onverterL ynhronou
 dete
torL generting e
thod.
УβК 6X1.5X6Z 621.3YX
О.
α. БондарьL Е.
О. БрежневаL И.
О. МасленниковL Н.
Н. Романов
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
МОβЕЛИРОВАНИЕ ВИХРЕТОКОВОαО ИНβУКТИВНОαО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ МАЛЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ
Рассмотрены условия работы индуктивных вихретоковых параметр
и
ческих преобразователей малых перемещений в зависимости от вида
первичной измерительной цепи и построена модельL позволяющая пр
о
вести оптимизацию их геометрии.
Ключевые словаZ
индуктивный парамет
рический преобразовательL м
а
лые перемещенияL измерениеL амплитудная модуляцияL частотная мод
ляцияL моделирование.
Индуктивные параметрические вихретоковые преобразоват
е
ли (ВТП)L представляющие собой соосные катушку индуктивности
и проводящий экран с измен
яемым взаимным положением
удобны
для измерения малых перемещений (порядка 5 мм) и могут быть
использованы в манипуляторах с указанием абсолютной позиции.
Выбор параметров преобразователя определяется условиями пр
и
менения иL прежде всегоL видом первичной и
змерительной цепиL
которая может формировать сигнал с амплитудной или частотной
модуляцией.
При амплитудной модуляции первичная измерительная цепь
представляет собой полумостовую схемуL содержащую чувств
и
тельный и опорный ВТП или два чувствительных ВТПL и
ндукти
в
ности которых изменяются в противоположных направлениях. П
о
лумост может возбуждаться импульсным или синусоидальным
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

4
сигналом. Выходной сигнал снимается со средней точки полум
о
ста.
При использовании частотной модуляции ВТП является эл
е
ментом колебате
льного контура генератора.
При одинаковых требованиях к разрешающей способности
манипулятораL точности измерений и производительности прим
е
няемые средства вторичных измерительных цепей накладывают
ограничения на параметры выходных сигналов первичных измер
и
тельных цепей.
Так
при измерении глубины модуляции амплитудно
модули
рованного сигнала желательно использовать методы синхронного
детектирования с последующим измерением среднего значения
напряжения на временном интервалеL определяемом требуемым
временем
отклика (наивысшей частотой в спектре модулирующего
сигнала). Применение амплитудных детекторов может привести к
повышенной чувствительности к импульсным помехам и сниж
е
нию точности измерений.
Синхронное детектирование может выполняться быстроде
й
ствующими
аналоговыми ключами (неполное подавление нечё
т
ных гармоник).
βругой вариант
умножение на синусоидальную функцию
или квадратурная обработка с помощью цифрового процессора
обработки сигналов или достаточно быстрого
RIK
микро
контроллера.
В первом случ
ае несущая частота ВТП ограничивается вел
и
чиной погрешности
вносимой аналоговыми ключами (проникание
сигнала через проходные ёмкостиL пролезание управляющего си
г
нала в коммутируемую цепьL неодинаковое время включения и в
ключения и т.п.). Во втором случае
ограничение связано с компр
о
миссом между точностью и производительностью АЦПL а также
стоимостью реализации цифровой обработки. В любом случае о
п
тимальное значение несущей частоты не должно превышать н
е
скольких сотен килогерц.
При частотной модуляции втор
ичная измерительная цепь
представляет собой цифровой частотомер. Поэтому выбор несущей
частоты определяется необходимым разрешениемL определяемым
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
4X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
значением несущей частоты и глубиной модуляции. βополнител
ь
ное ограничение накладывается параметрами частотоме
ра
врем
е
нем измерения и максимальной частотой измеряемого сигнала.
Несущая частота ВТП должна составлять в этом случае единицы
мегагерц.
Таким образомL для каждого из вариантов реализации измер
и
тельной цепи возникает необходимость в оптимизации констру
к
тивных параметров ВТП.
Методы расчёта катушек индуктивности и системы взаим
о
действующих катушек могут быть разделены на теоретическиеL
численные и расчёты по полуэмпирическим выражениям.
РасчётыL опирающиеся на теорию электромагнитного поляL
могут быть вы
полнены теоретически лишь при значительной иде
а
лизации исходной задачиL что не обеспечивает необходимой то
ч
ности вычислений. Существуют способы улучшения этих решений
с помощью поправок. НапримерL однослойную катушку можно
рассчитать с погрешностью не хуже
20

L если воспользоваться
формулой Роберта Вивера 1. Однако точность расчёта мног
о
слойных катушек существенно ниже.
Численные методы позволяют решать сложные задачи теории
электромагнитного поля. При расчётах могут учитываться такие
эффектыL как эфф
ект близостиL поверхностный эффектL поэтому
эти методы наиболее точны. Их недостаток
существенные затр
а
ты времени. В отдельных случаях могут возникать проблемы сх
о
димости алгоритмов решений. Чаще всего в основу программL ре
а
лизующих численные методыL по
ложен метод конечных элеме
н
тов. Примерами подобных программ являютсяZ электромагнитный
симулятор с открытым исходным кодом
oenEML
OMOL
Multihyi
L
AN
Mell.
AN Mell
решает задачи электромагнитного поляL и
с
пользуя уравнения Максвелла в конечной области пространства с
соответствующими граничными условиями и определенными
пользователем начальными условиямиL чтобы получить гарантир
о
ванно единственное решение. Применение A
N Mell при
разработке широкого класса электрических и электромеханических
устройств существенно сокращает время поиска оптимальных п
а
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

4Y
раметров проектируемого устройства. Эта программ и выбрана для
моделирования вихретокового преобразователя малых пере
мещ
е
ний.
В AN
Mell
построена осесимметричная модель мног
о
слойной катушки (2)L индуктивность которой изменяется при п
е
ремещении цилиндрического экрана

ис
.
Рис
Модель катушки с экраном в
AN
Mell
Z
экран (стакан из меди)
2
катушка
На рисунке 2 представлена плотность магнитного потока при
различных взаимных положениях катушки индуктивности датчика
и подвижного проводящего стакана.







Рис
Пример визуализации потока
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
50
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
βля отработки модели были выбраны её параметрыL получено
распределение магнитного потока в катушке и снята характерист
и
ка зависимости индуктивности
преобразователя от перемещения
(рис
3).
Рис
.
αрафик зависимости индуктивности первичного преобразователя
от перемещения
онтрол
правильности построения модели
осуществлялся
сравнением максимального значения индуктивности преобразов
а
теля (проводящий
стакан полностью поднят) с результатом расчёта
индуктивности по формуле α. Вилера 2.
Построенная модель позволяет
рассчитать геометрию пе
р
вичных преобразователей с учётом специфических требований
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

51
первичных измерительных цепей
создав предпосылки для опт
им
и
зации каждого из вариантов
построения
манипуляторовL и тем
самым создать условия для их полноценного сравнительного ан
а
лиза
_____________________
1.
Robert ever. Nueril Method for Indutne lultion
Электронный
ресурс
.
URLZ
htt
Z//
eletronbunker

eb
l

Method
htl
дата
обращения
Z 26.04.2016).
2. Калантаров П.Л. Расчёт индуктивностейZ
правочная книга.
е изд.L перераб. и доп.
Л.Z ЭнергоатомиздатL 1YX6.
4XX с.
.
Bondr
L
.
Brezhnev
L
.
Mlennikov
L
.
Ronov
outhet tte UniverityL Kurk
MOELING OF E URRENT INUTIVE TRANUER OF
MALL IPLAEMENT
The ondition of oertion of the indutive eddy urrent retri trnduer
of ll dileent deending on the tye of riry
euring iruit nd 
odel tht llo the to otiize the geoetry.
Keyord
Z Pretri indutive onverterll dileent eureentL
litude odultionL
frequeny odultionL odeling.
УβК 543.21
И.
КоротченкоL Е.
О. БрежневаL О.
α. Бонда
рь
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
МЕТОβЫ ОБРАБОТКИ СИαНАЛОВ αАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ
βАТЧИКОВ В МНОαОКОМПОНЕНТНЫХ αАЗОАНАЛИЗАТОРАХ
Рассмотрены основные методы обработки сигналов датчиков в газ
о
анализаторах. Обоснован выбор метода ис
кусственных нейронных с
е
тей для повышения селективности измерений в газоанализаторах.
Ключевые слова
Z газоанализаторL газочувствительные датчикиL иску
с
ственные нейронные сетиL контроль параметров воздушной средыL ко
н
центрация газа.
Реализация непрерывного
контроля параметров воздушной
среды опасных производственных объектов требует применения
надежных и высокоэффективных газоаналитических систем. βля
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
52
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
повышения селективности измерений производители газоанализ
а
торов используют дорогостоящие электрохимические
и оптические
газочувствительные датчикиL обладающие низким быстродейств
и
ем. Электрохимические датчики имеют малый срок службы и ни
з
кую стабильность характеристик.
Повысить общую эффективность газоанализаторов позволит
применение быстродействующих и надежн
ых полупроводниковых
датчиковL имеющих длительный срок службы и низкую стоимость
1. Основным недостатком таких датчиков является перекрестная
чувствительность к другим компонентам газовой смеси. βля сн
и
жения погрешностей измерений концентрации основного
газаL в
званных перекрестной чувствительностьюL применяют различные
алгоритмы обработки сигналов датчиковL входящих в состав газ
о
анализатора 2L 3.
Проведенный аналитический обзор научных трудовL посв
я
щенных методам снижения погрешностей определения кон
центр
а
ций компонентов газовых смесейL позволил выделить две основные
группы разрабатываемых автоматических приборов в зависимости
от типа анализируемого сигнала.
К первой группе относятся классические многокомпонентные
газоанализаторыL анализирующие стати
ческий сигнал в устан
о
вившемся режиме. Такие газоанализаторы состоят из
датчиковL
каждый из которых
обладает избирательной чувствительностью к
определенному газу из анализируемого множества. Выходной си
г
нал каждого датчика представляет собой функцию от
концентр
а
ции анализируемого газа и других параметровL поддающихся изм
е
рениюL например
концентрации перекрестного газа (при использ
о
вании низкоселективных датчиков) или факторов окружающей
среды.
Ко второй группе относятся многокомпонентные газоанализ
а
торы
L состоящие из одного или несколько датчиковL работающих в
режиме термоциклирования. βинамический сигнал каждого датч
и
ка представляет собой функцию от концентраций анализируемых
газов и изменяющейся во времени температуры. При этом темп
е
ратура датчика зада
ется с помощью нагревательного элемента и
может меняться по периодическому гармоническому или негарм
о
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

53
ническому закону. Обработка информации в газоанализаторахL р
а
ботающих в режиме термоциклированияL производится теми же
методамиL что и в классических газоа
нализаторах.
Модель функционирования многокомпонентного газоанал
и
затора может быть получена либо решением системы уравненийL
представляющих собой функции преобразования датчиковL либо по
экспериментальным данным с применением методов математич
е
ской статист
ики.
Решение систем нелинейных уравнений
βля системыL состоящей из
компонентовL суть метода св
о
дится к нахождению
независимых соотношенийL связывающих
концентрации компонентов с какими
либо параметрамиL подда
щимися измерениюL т.
е. к составлению и решению системы
е
зависимых уравнений.
Система уравнений для
компонентов имеет
следующий
вид
3L
4L
5
1112
12
1112
12
(LL...LL...LL
(LL...LL...L)L
(LL...LL...L)L
1......L
jk
ji
jk
kk
jk
jk
f
f
f



где
измеряемый параметр;
концентрация компонента анализируемой газовой смеси;
функцияL
выражающая характер зависимости измеряемых
параметров от состава газовой смеси.
Все члены уравнения должны быть независимыми друг от
другаL а
и
должны быть непрерывными на участке возмо
ж
ных решений системы уравнений.
βля решения
системы нелинейных уравнений используются
аналитические и численные методы.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
54
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Аналитические методы решения
В результате аналитического решения системы уравнений
находятся концентрации компонентов анализируемой газовой см
е
си в виде функции обратного преобраз
ования 6Z
111
111
12
(L...LL...L)L
(L...LL...)L
(L...L...L)L
1(......).
ik
jj
ik
ik
jk
СF
F
F


Аналитические методы решения применимы в том случаеL е
с
ли функции преобразования сигналов датчиков представлены л
и
нейными или относительно простыми нелинейными уравнениями.
Поскольку решение си
стемы нелинейных уравненийL пре
д
ставляющих собой сложные многопараметрические функцииL в
общем виде проблематичноL то часто вводятся упрощенияZ
1) производится линеаризация зависимости между искомой
концентрацией и измеряемым параметром;
2) принимается доп
ущениеL что все параметры анализируемой
смеси обладают аддитивными свойствами.
Все эти допущения приводят к появлению дополнительных
методических погрешностей.
Численные методы решения
Численные методы решения
позволяют найти приближенные
значения корней
системы нелинейных уравнений. βля решения з
а
дач многомерной оптимизации применяют прямые (метод покоо
р
динатного спуска)L градиентные методы (метод наискорейшего
спуска)L квазиньютоновские методыL симплексный метод Нелдера
Мида . Ограничительным фактором
применения численных м
е
тодов для обработки сигналов в многокомпонентных газоанализ
а
торах является их высокая сложностьL неопределенность времени
нахождения решения и негарантированная величина погрешности.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

55
Регрессионный анализ может применяться для нахож
дения
концентраций газов в виде функции обратного преобразования и
определения ее параметров по имеющимся экспериментальным
данным. βля нахождения экстремумов функции могут использ
о
ваться методы многомерной оптимизации.
Статистические методы
При работе с
экспериментальными данными в зависимости от
способа их получения и применяемых методов решения задачи
требуется их предварительная обработкаL осуществляемая с пом
о
щью статистических методовL таких как метод главных компонентL
факторный анализ и т.д.

Иску
сственные не
йронные сети
βля решения практических задач качественного и колич
е
ственного анализа газовых смесей наиболее эффективным признан
аппарат искусственных нейронных сетей (ИНС). βоказательство
универсальности аппроксимационных возможностей ИНСL нал
и
чие методов их построения и развитых прикладных программных
пакетов обеспечивает преимущество в сравнении с другими мет
о
дами. Аналитический обзор научных трудовL посвященных сниж
е
нию погрешностей многокомпонентных газоанализаторовL показалL
что наиболее ча
сто аппарат искусственных нейронных сетей пр
и
меняется для решения классификационных задачL направленных на
распознавание состава газовых смесей XL
YL
10.
С этой целью
применяются нейронные сети ХопфилдаL ХэммингаL разновидн
о
сти сетей Кохонена и другие. Р
ешение задач количественного
определения состава газовых смесей требует применение нейро
н
ных сетейL позволяющих осуществлять аппроксимацию функций
многих п
еременных с заданной точностью.
С этой целью прим
е
няют многослойные нейронные сети прямого распростра
ненияL
сети с радиальными базисными функциями и их модификации (р
а
диальная базисная сеть с нулевой ошибкойL обобщенно
регрес
сионная нейронная сеть)L сети Элмана.
Применение нейронных сетей для количественного анализа
компонентов газовых смесей требует
проведения численных эк
с
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
56
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
периментовL направленных на исследование различных архитектур
нейронных сетей и оптимизацию структуры нейронной сетиL в
бранной для решения данной задачи. Оптимизация структуры
нейронных сетей включает в себя определение числа слоев
и
нейронов в каждом слоеL числа связей для каждого нейронаL вида
функций их активацииL выбор алгоритма обучени
я нейронной сети.
Учитывая выше
сказанноеL необходимо разработать алгоритмL че
т
ко формализующий процедуру выбора и оптимизации структуры
решающего
устройства на основе нейронных сетей для решения
задачи совместной обработки сигналов датчиковL входящих в с
о
став многокомпонентного газоанализатора.
αлавной проблемой при использовании ИНС является их об
у
чение. Оно требует многоразового предъявления на в
ходы ИНС
реализацийL представляющих собой сигналы всех датчиков при
всевозможных комбинациях входных величинL характеризующих
объекты распознавания. При этом все эти входные величины для
всех реализаций должны быть точно известны. Именно эта пр
о
блема сдерж
ивает массовое использование метода ИНС для реш
е
ния многих практических задач. Кроме тогоL при использовании
данного метода для задачи многокомпонентного газового анализа
(и других вышерассмотренных методов) возникает специфическая
проб
лемаL требующая поис
ка методов
борьбы с дрейфом характ
е
ристик датчиков.
βля преодоления основной проблемыL ограничивающей пр
и
менение нейронных сетей для обработки информации в многоко
м
понентных газоанализаторахL предлагается проводить их обучение
методом имитацииL для чего не
обходимо иметь имитационные м
о
дели газочувствительных датчиковL учитывающие влияние вне
ш
них возмущающих факторов 12. Применение данного подхода
позволит генерировать неограниченное число данных
необход
и
мых не только для обучения и тестирования нейронных
сетейL но и
для проведения численных экспериментовL направленных на поиск
оптимальной структуры нейронных сетей. βля борьбы с дрейфом
характеристик датчиков предлагается осуществлять приведение их
характеристик к номинальнымL использованным при генериров
а
нии обучающих данных посредством корректирующей модели.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

5
Список литературы
1.
βрейзин В. Э.
Брежнева Е. О.
Выбор сенсоров для разр
а
ботки многосенсорного
газоанализатора газовых смесей
// Безопа
с
ност
ь жизнедеятельности.
2011.
.
С. 5
11.
2.
Брежнева
Е.О.
Полякова А.
В.L Полякова К.
В.
Применение
искусственных нейронных сетей в газоаналитических системах
//
Математические методы и инновационные научно
технические
разработкиZ сборник научных трудов / редкол.Z
В.
В. Серебровский
(отв. ред.) 
и др.;
Юго
Зап. гос.
ун
т.
Курск
.
2014.
С.
136
140
3. Брежнева Е.
О. Многокомпонентный газоанализатор с о
б
работкой сигналов датчиков на основе искусственных нейронных
сетей // Актуальные проблемы науки и образования
Z прошлоеL
настоящееL будущееZ
атериалы
международной заочной научно
практической конференции.
ТамбовZ Изд
во ТРОО Бизнес
Наука
ОбществоL 2012.
Ч. 1.
С. 3X
40.
4.
Соколов Т.
Б.
Матвеев А.
Л.
Мультисенсор для контроля
аварийных выбросов вредных веществ в атмосферу // Экологич
е
ское приборостроение и мониторинг.
2006.
№ 31.
С. 12
15
5.
Тхоржевский В.
П. Автоматический анализ газов и жидк
о
стей на химических предприятиях.
М.Z ХимияL 1Y6
.
22 с.
6.
αерасимов Б.
И.L αлинкин Е.
И. Микропроцессорные анал
и
тические приборы
.
М.Z МашиностроениеL 1YXY.
24X с.
. βашковский А.
А.
Примиский В.
Ф.
Математическое м
о
делирование многокомпонентных газоаналитических измерений и
анализ погрешностей
// Восточно
Европейский журнал передовых
технологий.
2005.

6/2 (1X).
С. 10X
111.
X.
Зайцев В.
В.
Трещев В.
М.
Численные методы для физ
и
ков. Нелинейные уравнения и
оптимизацияZ учебное пособие.
СамараZ Изд
во
Самарский университет
.
2005.
X6 с.
Y. Лукаш
С.
И.
Войтович И.
β.L Алерс Х.
Особенности раб
о
ты матричных полупр
оводниковых сенсоров в системе
Электро
н
ный нос
//
Комп’ютерні засобиL мережі та системи.
200.
Ч.
1.
№ 6
X0.
С. X0
XX
10.
βолгополов Н.
В.
Яблоков
М.
Ю.
Электронный нос
новое направление индустрии безопасности
//
Мир
безопасность
.
200.
№ 4.
. 54
5Y.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
5X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
11. hen
P. .
hen G.L Zhou .
heil enor nd eletroni
noe bed on 1
 etl oide nnotruture // IEEE Trntion on
Nnotehnology.
200X.
ol
. .
P. 66X
6X2.
12. βрейзин В. Э.L
Брежнева Е. О.
Выбор сенсоров для разр
а
ботки многосенсорного
газоанализатора газовых см
есей
// Безопа
с
ность жизнедеятельности.
2011.
№ 4.
. 5
11.
I.
V.
Korothenko
L E. O.
Brezhnev
L O.
G.
Bondr
outhet tte UniverityL Kurk
IGNAL PROEING METHO OF GA ENOR IN
MULTIOMPONENT GA ANALZER
eribe the in ethod of
roeing of ignl of enor in g dete
tor. The hoie of the rtifiil neurl netork ethod to irove the eletivity
of the eureent g nlyzer.
Key
ord
Z g nlyzerL g enitive enorL rtifiil neurl netorkL on
i
toring of r
eter of the ir environentL onentrtion of the g.
УβК 621.3Y.01
О.
α. БондарьL Е.
О. БрежневаL А.
В. Рыжков
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ αЕНЕРАТОРОВ α5
Рассмотрены особенности построения
современных генераторов пр
я
моугольных импульсов нано
и микросекундного диапазона.
Ключевые словаZ
генераторL прямоугольный импульсL делитель част
о
тыL внешний запуск.
αенераторы прямоугольных импульсов (αПИ)
источники
сигналов с нормированными временными
и амплитудными пар
а
метрами. Они могут использоваться для калибровки осциллогр
а
фовL импульсных вольтметровL дискриминаторов импульсовL рег
у
лировки и настройки РЛС. В отечественной промышленности αПИ
представлены широко известными генераторамиZ α5
56L α5
60
L
α5
66L α5
5L α5
YL α5
YYL α5
102L α5
103. Одним из производит
е
лей αПИ является АО Курский завод МАЯК. В разработке и
модернизации генераторов свыше 10 лет принимают участие сп
е
циалисты кафедры Космическо
приборостроен
ие
и систе
мы
св
я
зи ЮЗαУ.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

5Y
αенераторы формируют прямоугольные импульсы с точными
регулируемыми временными параметрамиL к которым относятсяZ
период повторения;
длительность импульса;
временная задержка относительно импульса синхрониз
а
ции или между импульсами пары.
Виды генерируемых
импульсовZ
одинарные;
спаренные;
положительной и отрицательной полярности;
опрокинутые;
заданная последовательность импульсов (α5
X0).
Режимы запускаZ
внутренний автоматический;
внешний;
однократный механический.
ОбеспечиваетсяZ
точная установка амплитуды
и смещения импульса;
возможность запоминания и автоматического перебора н
е
скольких режимов;
дистанционное управление через интерфейсыZ КОПL
R
232L
UB
Последние две функции реализуются в моделях генераторов с
устройствами управления на микроконтроллерах (МК).
Типичные параметры выходных импульсов подобных генер
а
торов лежат в следующих интервалахZ
длительность импульса от 10
нс до 10
с;
амплитуда импульс
а до 10/100
В;
период повторения импульсов от 0L1мкс до 10
с;
задержка от 0L1мкс до 10
с.
Погрешность установки временных параметров не хуже 10
.
Погрешность установки амплитуды и величина выбросов может
достигать значений менее 1E.
В генераторах прошлог
о поколения (α5
56L α5
60L α5
66L α5
5L α5
Y) временные параметры генерируемых импульсов уст
а
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
60
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
навливаются с помощью декадных делителей частоты с переме
н
ными коэффициентами деления (βПКβ)L управляемых программ
и
рующими переключателями и схемами совпадения з
адаваемых к
о
дов с текущим значением кодов делителей частоты. Источником
тактовых импульсов для βПКβ является прецизионный генератор
тактовых импульсов. βля регулирования параметров импульсов в
широком диапазоне применяется последовательное соединение д
е
кад
ных делителей. Наличие нескольких регулируемых параметров
требует использования нескольких подобных устройств. βля пол
у
чения большого диапазона регулировки параметров и малого шага
перестройки необходимо увеличивать количество ступеней βПКβ.
Компромиссное
решение
введение поддиапазоновL
что
огранич
и
вает разрешение в области низких частот и больших длительностей
импульсов.
В целом такой подход оказывается громоздким и ненадёжным
из
за применения механических переключателей.
Во всех генераторах прошлого
поколения есть возможность
запоминания последнего установленного режима. Она является б
о
нусной функцией благодаря механическим переключателям. При
этом отсутствует возможность запоминания более одного режимаL
сложно реализовать дистанционное управлениеL не
т возможности
сканирования (автоматического изменения параметров с заданным
шагом и диапазоном).
Все αПИ имеют режим внешнего запуска. Большинство из
них для сохранения высокой точности временных параметровL г
е
нерируемых в этом режиме импульсовL используют
коррекцию п
о
ложения опорных импульсов относительно внешнего запускающ
е
го импульса. βля этого временной интервал между импульсом
внешнего запуска и ближайшим тактовым импульсом преобразуе
т
ся в напряжение. Это осуществляется с помощью генератора л
и
нейно изм
еняющегося напряжения
(αЛИН) и устройства выборки
хранения (УВХ). Упрощённо
внешний импульс запускает αЛИНL
напряжение которого запоминается УВХ в момент прихода такт
о
вого импульса. При появлении любого опорного импульса его п
о
ложение корректируется с пом
ощью устройства преобразования
напряжения во временной интервал. Это реализуется с помощью
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

61
второго αЛИНL запускаемого опорным импульсомL и компаратораL
срабатывающего в момент равенства выходного напряжения αЛИН
напряжению УВХ.
Основным недостатком такого
решения является малое время
хранения УВХL ограничивающее диапазон временных интервалов
в пределах которого коррекция эффективна. βругие недостатки
сложность настройкиL температурная нестабильность и высокая
чувствительность к шумамL создаваемым цифров
ыми устройствами
генератора.
На рисунке
представлена обобщённая схема αПИ прошлого
поколения.
Рис
бобщённая структурная схема αПИ
Перечисленные недостатки во многом устранены в новых м
о
делях генераторов. К ним относятся серий
но выпускаемые α5
YYL
α5
103 и новая разрабатываемая модель.
Новые образцы генераторов имеют улучшенный интерфейс
пользователя благодаря применению выделенного для этих целей
микроконтроллера. На него возложены также функции поддержки
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
62
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
внешних интерфейсов (
R
232L UBL КОП)L управление всеми у
з
лами генератораL поддержка запоминания нескольких типовых р
е
жимов и режимов сканированияL функции полуавтоматической
подстройки параметров генерируемых сигналов. При этом умен
ь
шаются размеры устройства управления и увел
ичивается наде
ж
ность.
В новых αПИ применяется метод прямого цифрового синтезаL
хорошо масштабируемый и значительно снижающий объём обор
у
дования. Он реализуется с помощью двоичного 12
разрядного
счётчикаL статической памяти объёмом не свыше 4КБ и микр
о
контр
оллера в контуре синтеза.
Также в новых моделях применены усовершенствованные у
з
лы внешнего запуска.
В генераторе α5
YY использовано комбинированное УВХ для
запоминания временного интервала сдвига тактовых импульсов
относительно импульса внешнего запуска в
виде пропорционал
ь
ного ему напряжения. При малых длительностях временных и
н
тервалов (в пределах 20
мкс) применяется классический метод
коррекции с запоминанием поправки в виде напряжения аналог
о
вого УВХ. Одновременно в течени
этого интервала напряжение
ВХ преобразу
тся с помощью АЦП в цифровой кодL поступа
щий на вход ЦАП. После завершения переходного процесса в к
а
честве опорного напряжения используется выходное напряжение
ЦАП. Это позволяет осуществлять привязку генерируемой посл
е
довательности к импульс
у внешнего запуска независимо от дл
и
тельности импульсов и периода их следования
1.
В генераторе α5
103 аналоговое УВХ не используетсяL а п
о
правка формируется высокоскоростным каналомL содержащим п
а
раллельный АЦП и быстродействующий ЦАПL что упрощает схем
у
внешнего запуска и повышает точность привязки генерируемых
импульсов
2
В новой разработке используется полностью цифровое реш
е
ние. Оно базируется на запоминании копии тактового сигналаL
распространяющегося по многоотводной линии задержки в рег
и
стре в момент появления запускающего импульсаL и преобразов
а
нии полученного двоичного кода в код управления коммутатором
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

63
выходных импульсов линии задержки
3L
.
При этом на выходе
коммутатора тактовые импульсы прецизионного генератора такт
о
вых импульсов синхронизированы с внешним запускающим и
м
пульсом.
Управление амплитудными параметрами генерируемых си
г
налов (амплитуда выходных импульсовL смещение нулевого уро
в
ня и управление режимами транзисторов выходных формироват
е
лей) осуществляется с помощью ЦАП. Высокие требования к в
е
личине шага перестройки и погрешности установки выходных
уровней напряженияL при наличии интенсивных шумов цифровых
узлов и необходи
мости в
нескольких точных цифро
аналоговых
преобразователяхL порождают нетривиальную задачу по формир
о
ванию топологии печатного узла выходных формирователей. П
о
этому в разрабатываемой модели генераторов
в
качестве таких
преобразователей используются широтно
импуль
сные модуляторы
(ШИМ). Они построены на аппаратно
программных средствах
микроконтроллераL а доставка модулированных импульсов ос
у
ществляется по двухпроводной линии к необходимой точке фун
к
ционального узла. В месте использования устанавливается КМОП
повтори
тель с стабилизированным источником опорного напряж
е
ния и фильтром. Таким образом гарантируется формирование то
ч
ного напряжения непосредственно в точкеL в которой возникает
необходимость в нёмL а длинные линии передачи являются цифр
о
выми линиями
слабо под
верженными влиянию помех.
Совокупность принятых решений позволила в 3
5 раз умен
ь
шить массогабаритные параметры новых генераторовL существе
н
но упростить процедуры регулировкиL улучшить метрологические
характеристикиL расширить функциональные возможности и
пов
сить надёжность.
Список
литературы
1. Пат
.
22562Y0 Российская ФедерацияL МПК
03
3/00
.
Устройство фазовой привязки генерируемой последовательности
импульсов к импульсу внешнего запуска
/ Бондарь О.
α.L βрей
зин В.
Э.L Овсянников Ю.
А.L Поляков В.
α.
№ 200311305X/0Y
а
явл. 05.05.2003; опубл. 10.0.2005L Бюл
1Y.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
64
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
2. αенератор импульсов точной амплитуды α5
103. Руково
д
ство по эксплуатации ТНЯИ.46XX4.002 РЭ
.
М.L 2002.
3. Пат
24456 Российская ФедерацияL МПК
03
/00
(2006.01). Способ фазовой привя
зки генерируемой последовател
ь
ности импульсов к импульсу внешнего запуска
/ Бондарь О.
α.L
Моисеев М.
И.
№ 201012601/0X
заявл.
2Y.06.2010; опубл.
10.04.2012L Бюл
10
12 с.
4. Моисеев М.
И.L
βрейзин В.
Э.L
Бондарь О.
α. Реализация
внешнего запуска
в прецизионных генераторах прямоугольных
импульсов
//
Известия Ю
го
ападного государственного унивес
и
тета
2012.
№ 1
.
Ч.
1.
. 64
0.
O.
G. BondrL E.
O. BrezhnevL A.
V. Ryzhkov
outhet
tte
Univerity
L
Kurk
EPEIALL REATION OF THE
GENERATOR G5
Eeilly retion of odern gener
tor of retngulr ule nno
nd ir
o
eond rnge re onidered.
KeyordZ
GenertorL retngulr uleL frequeny dividerL eternl trt.
УβК 621.35.01X.56
О.
α. БондарьL Е.
О. БрежневаL А.
Н. Пав
лов
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ФОРМИРОВАТЕЛЕЙ ВЫХОβНЫХ
ИМПУЛЬСОВ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ αЕНЕРАТОРОВ
В работе анализируются основные принципы построения формироват
е
лей выходных импульсов (ФВИ)
измерительных генераторов линейки α5.
Предлагаются новые решения для улучшения их характеристик и сниж
е
ния сложности.
Ключевые словаZ
генераторL прямоугольный импульсL ФВИL формир
о
вательL ключ напряженияL переключатель токов.
Измерительные генераторы сери
и α5 предназначены для
формирования последовательностей одиночных и парных импул
ь
сов. βанные генераторы используются при разработкеL произво
д
ствеL эксплуатацииL ремонте различной электронной аппаратуры.
К нормируемым параметрам выходных импульсов относятся
Z
длительность прямоугольного импульса (
)L период повторения
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

65
(Т)L задержка от начала периода до фронта импульса или между
фронтами парных импульсов (
)L длительность фронта (
фп
)L дл
и
тельность среза (
сп
)L амплитуда прямоугольного импульса (
)L
выбросы
на вершине (
) и в паузе (
)L неравномерность вершины

) 
.
Выходные формирователи импульсов (ФВИ)L входящие в с
о
став генераторов импульсовL
отвечают за амплитудныеL а также за
некоторые временные параметры. Их можно отнести к аналоговым
ключевым устройствамL поскольку входным сигналом является
цифровойL а выходным
аналоговый.
ФВИ должны поддерживать следующие функцииZ
установку амплитуды
импульса с требуемым шагом и то
ч
ностью;
установку полярности импульса;
установку величины смещения (пьедестала) с требуемым
шагом и точностью;
установку полярности смещения.
При этом они отвечают заZ
динамический диапазон изменения амплитуды импул
ьсов;
требуемые максимально допустимые значения времени
нарастания и спадаL величину выброса и неравномерности верш
и
ны импульса и в паузе;
защиту от аварийных режимов работы (перегрузка по токуL
выбросы напряжения при внезапном отключении нагрузки).
Фо
рмирователь выходных импульсов может быть построен на
основе ключа напряжения или переключателя токов. Каждый из
вариантов имеет свои плюсы и минусы.
ФВИL построенный на основе ключа напряженийL состоит из
управляемого источника напряжения
L ключа К и у
силителя
управляющего сигнала У
(рис
1). Значение амплитуды импульсов
на нагрузке
формирователя определяется напряжением исто
ч
ника
L который управляется аналоговым сигналом
. Усил
и
тель У обеспечивает требуемый режим работы ключа КL усиливая
и транс
лируя на его вход управляющий сигнал. Ключ КL выпо
л
ненный на основе биполярного транзистораL коммутирует исто
ч
ник напряжения
на нагрузку
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
66
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Рис
Базовая схема ФВИ на основе ключа напряжения
управляемый
источник напряжения
К
ключ
У
литель
сигнал управления
источником напряжения
импульсный сигнал управления ключом
источник запирающего напряже
ния
Усилитель У работает в линейном режимеL стабилизирова
н
ном местной отрицательной обратной связью по току. Начальное
значение тока регулировкой напряжения смещения
см выбирае
т
ся такL что на базе ключа присутствует запирающий потенциал.
Значение токаL открыв
ающего ключL определяется величиной рез
и
сторов в эмиттерной цепи.
R
цепь обеспечивает форсированное
открытие и закрытие ключа. В приведенной схеме при разных зн
а
чениях амплитуды выходного сигнала происходит изменение ст
е
пени насыщения ключевого транзистор
а.
Типичное поведение ключа представлено диаграммами р
и
сунка 2 и результатами в таблице 1. Если при максимальной а
м
плитуде выходного импульса режим управления ключом выбир
а
ется приемлемым для формирования требуемых временных пар
а
метров сигналаL а именно дл
ительности и задержки фронта и спада
L
то при минимальной амплитуде
степень насыщения возрастает в
несколько разL что приводит к существенному увеличению задер
ж
ки спада иL как следствиеL увеличению длительности импульса.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

6
Рис
αрафики выходных импульсов
при фиксированном значении
управляющего тока и различных величинах источника напряжения
Таблица 1
Результаты моделирования работы ключа напряжения
с фиксированным управляющим током
Амплитуда
импульса
U
L В
1L0004
2L0004
4L0004
6L0002
XL0005
Напряжение
питания
пL В
2L101
6L251
X.323
10L3Y4
βлительность
фронтаL нс
0L504
0L644
0LYX4
1L35
1LX35
2L43
βлительность
спадаL нс
0L23
0L63
1L12X
1L410
1L5X6
1L6XY
βлительность
импульсаL нс
15L5Y
14LX1
13LX6
13L05
12L41
11LY0
Задержка фронтаL
1L62
1L0
1LX5
2L15
2L31
Задержка спадаL
5L21
4L5
3L
3L06
2L5
2L2
ВыбросL мВ
Y6L314
Y6L542
YL33
YLXX1
YXL10
YXL35
Таким образомL для ФВИ не удастся выбрать оптимальное
значение тока включения и выключения ключа для
всего диапазона
амплитуд выходных импульсов. βля получения приемлемого кач
е
ства выходных импульсов во всём диапазоне амплитуд выходных
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
6X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
сигналов приходится управлять режимом работы ключа. βля
управления амплитудой управляющих ключом импульсов можно
применит
ь дифференциальный усилительL ток которого устанавл
и
вается в зависимости от амплитуды выходных импульсов. Резул
ь
таты подобного подхода иллюстрируются рисунком 3.
Рис.
. βиаграммы выходных импульсов при фиксированной степени насыщения
ключа и различных в
еличинах источника напряжения
Результаты детального исследования данной схемы предста
в
лены в таблице 2.
Таблица 2
Результаты моделирования работы ключа напряжений
с фиксированной степенью насыщения
Амплитуда им
пульса
U
L В
1L0003
2L0005
4L0002
6L0001
XL00
Напряжение питания
пL В
2.13
βлительность фронтаL
0LX2
1L26
1L1Y
2L2366
2L3Y
2L43
βлительность спадаL нс
0L64X
0L51X
0L453
0L61Y
1L0Y55
1L6XY
βлительность импул
ь
саL нс
10L4
10L411
10L6
10LY65
11L36
11LY0
Задержка фронтаL нс
2L31
2L31
2L33
2L33
2L32
2L31
Задержка спадаL нс
0LX34
0L2
0LYYX6
1L2YY
1L6X6
2L2
ВыбросL мВ
YXL10X
Y6L216
Y6LY46
YL61
YXL06
YXL35
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

6Y
Сопоставление результатов исследования схемы с фиксир
о
ванной степенью
насыщения и базовой схемы включения позвол
я
ет сделать следующие выводыZ
уменьшается в целом время рассасывания;
характер изменения задержки включения мало изменяется в
сравнении с базовым вариантом;
степень насыщения мало влияет на потери напряжения
на
ключеL т.е. основным влияющим фактором является амплитуда т
о
ка ключевого транзистора;
существенно снижается искажение длительности импульса;
величина выброса при выключении транзистора практич
е
ски одинакова для обоих вариантовL что объясняется практ
ически
одинаковым током выключения и попаданием транзистора в и
н
версный режим.
В соответствии с выбранным подходом отклонение характ
е
ристик ФВИ от номинальных компенсиру
тся средствами регул
и
рования временных параметров и управлением режимами ФВИ.
При рег
улировании временных параметровL таких как сдвиг
выходного импульса относительно импульса синхронизации и и
з
менение длительности импульсаL используются управляемые ци
ф
ровые задержки. Требуемая амплитуда выходных импульсов обе
с
печивается установкой напряже
ния питания и (при выборе данного
варианта решения) регулировкой амплитуды тока включения тра
н
зисторного ключа. Необходимые корректирующие поправки
для двух
трёх узлов хранятся в памяти управляющего микр
о
контроллера и интерполируются для любых значений ам
плитуды
импульса.
ФормирователиL построенные на основе ключа напряжения
при малых амплитудах импульсаL не могут обеспечить высокую
точность их формирования. Помимо этогоL относительно сложна
их защита от нештатных ситуацийL таких как перегрузка по току.
одобные формирователи чаще применяют в генераторах с выс
о
ковольтным выходом (до 100 В).
Более распространены в генераторах ФВИ на переключателях
тока. Они представляют собой классический дифференциальный
усилительL работающий в ключевом режиме. Амплитуда в
ыходн
о
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
0
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
го импульса определяется величиной коммутируемого тока и с
о
противлением нагрузки. По этой причине параметры выходных
импульсов нормируются на нагрузке с заданным отклонением от
номинального значения. Номинальное значение сопротивления
нагрузки обычно
равно 50 Ом.
Существуют два подхода к управлению выходным напряж
е
нием
на основе точной установки коммутируемого тока или с и
с
пользованием управления этим током с помощью обратной связи
по напряжению на нагрузке. Недостатком первого варианта явл
я
ется то
L что эмиттерный ток коммутирующего транзистора отлич
а
ется от его коллекторного тока. βля повышения точности устано
в
ки тока коллектора в коммутаторе тока применяются транзисторы
с большим коэффициентом усиления по току или составные. П
о
добное решение оказ
ывается и более чувствительным к вариациям
сопротивления нагрузки.
Альтернативный подход сложнее в исполненииL но позволяет
снизить чувствительность к изменению сопротивления нагрузки.
βля преодоления проблемL связанных с работой цепи обратной
связи при м
еханическом однократном пуске и большой скважн
о
стью выходных импульсовL обратная связь осуществляется с и
с
пользованием суммарного выходного тока плеч переключателя т
о
ка. βля этого сигналL пропорциональный выходному напряжениюL
формируется суммированием пад
ения напряжения на нагрузке и
резисторе в цепи второго плеча коммутатора тока. Величина с
о
противления этого резистора должна быть равна сопротивлению
нагрузкиL что достигается балансировкой коммутатора за счёт оп
е
ративной подстройки сопротивления резистора
Результаты моделирования представлены на рисунке
и в
таблице 3. ФВИL построенные по такому принципуL обеспечивают
формирование прямоугольных импульсов с существенно меньш
и
ми искажениями. При этом длительность импульса мало зависит от
его амплитуды.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

1
Рис
4.
βиаграммы выходных импульсов ФВИ на основе переключателя токов
Таблица 3
Результаты моделирования ФВИ на переключателе тока
Амплитуда импульса
U
L В
1L000
4L000
6L000
XL000
Ток коммутатораL мА
20L10
40L1Y
X0L42
120L6
160LY
201L31
βлительность фронтаL нс
0L64Y
1L06
1L436
1L20
2L05Y
2L452
βлительность спадаL нс
2L351
2L1Y6
1LXX5
2L004
2L260
2L5X0
βлительность импульсаL нс
10LX
11L01
10LYX
10LYX
10LYY
Задержка фронтаL нс
1L03
1L1Y0
1L444
1L6Y3
1LY4X
2L1Y0
Задержка спадаL нс
0LY05
1L1Y5
1L42Y
1L6X
1LY3
2L1Y1
ВыбросL мВ
31L6Y
XL20
4L66
4L352
4L432
4L35
βостоинство ФВИ на переключателе тока
естественная з
а
щищенность от коротких замыканий в цепи нагрузкиL обусловле
н
ная ограничением величины коммутируемого тока.
Общей
проблемой всех ФВИ является изменение ширины в
ходных импульсов по сравнению с входным импульсом. βанная
проблема решается возможностью корректировки длительности
импульсаL подаваемого на вход ФВИ с синтезатора опорных и
м
пульсовL генерирующего импульс стар
та и импульс обрыва с во
з
можностью корректировки их взаимного расположения.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
2
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Поскольку управление амплитудными параметрами требует
точного задания напряжения питания или тока переключателя т
о
ковL напряженийL управляющих величинами токовL коммутиру
щих выход
ные ключи ФВИL то в генераторе прямоугольных и
м
пульсов должны присутствовать несколько прецизионных цифр
о
аналоговых преобразователей (ЦАП) для формирования перечи
с
ленных управляющих напряжений. Это приводит к высокой сто
и
мости ФВИ и сопряжено с проблемами
конструирования печатных
плат со смешанными сигналами.
Поскольку в современных генераторах применение микр
о
контроллеров неизбежноL то существенное упрощение констру
к
ции печатных узлов и удешевление ФВИ достигается за счёт пр
и
менения ЦАП на основе широтно
импульсной модуляции (ШИМ).
При этом в качестве многоканального источника ШИМ использ
у
ется микроконтроллерL а снижение погрешности достигается за
счёт передачи сигналов к месту их использования в импульсной
форме. Преобразование в постоянное напряжение реа
лизуется с
помощью цифровых ИС КМОП
типаL питаемых от отдельных м
а
ломощных стабилизаторов и снабжённых многозвенными
R
фильтрами
.
На основе этих принципов спроектирован и готовится
к серийному производству новый генератор линейки α5.
_____________________
1.
αОСТ 16465
0
.
Сигналы радиотехнические измерител
ь
ные. Термины и определения
.
М.
Изд
во стандартовL 1Y0.
2.
Титце У.
Шенк К.
Полупроводниковая схемотехника
пер
.
нем
.
.
12
е изд.
.
.Z
βМК
Пресс
L 200X.
X32
O.
G.
BondrL
E.
O. BrezhnevL A.
N. Pvlov
outhet tte UniverityL Kurk
PRINIPLE OF EIGN OUTPUT IGNAL HAPER OF THE
MEAURING PULE GENERATOR
The er nlyze the in rinile of the genertor outut ule e
ureent G5 line genertor. Ne o
lution re uggeted for iroving their
hrteriti redue oleity.
KeyordZ
genertorL retngulr uleL genertorL voltge ithL the ith
urrent.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

3
УβК 543.21
О. α. БондарьL Е. О. БрежневаL В. В. Поздняков
ФαБОУ ВО Юго
Западный государств
енный университетL Курск
ИССЛЕβОВАНИЕ αАЗОАНАЛИЗАТОРА ВОβОРОβА НА ОСНОВЕ
КАТАЛИТИЧЕСКОαО βАТЧИКА В ИЗОТЕРМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ
Представлен алгоритм работы газоанализатора водорода с каталит
и
ческим датчиком в изотермическом режиме и методика его исследов
а
ния.
лючевые словаZ
каталитический датчикL изотермический режимL
установка для получения водорода.
Известны потенциальные преимущества газоанализаторов с
каталитическими датчиками в изотермическом режиме
лине
й
ность характеристики преобразованияL слабая чувств
ительность к
влиянию температуры окружающей средыL повышенная надё
ж
ность. Однако относительная сложность реализации сдерживает
широкое применение режима в серийных приборах. Авторами
предложен вариант газоанализатора на основе дву
канального
термокаталитич
еского преобразователяL в котором функции упра
в
ления режимом работы преобразователя и измерения реализованы
средствами микроконтроллера 1L 2. Структурная схема газоан
а
лизатора показана на рисунке 1.
Рис
Структурная схема газоанализатора водорода
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
4
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
В газоанализаторе использован датчик
NP
AH
фирмы
Ne
o
to
. βля поддержания стабильной и одинаковой температуры чу
в
ствительного и компенсационного элементов датчика их подогрев
осуществляе
тся широтно
модулированными импульсами (ШИМ)L
формируемыми ключами 1 и 2. При этом импульсы тока подогрева
не перекрываются. При включении ключа 1 через интервал врем
е
ни
достаточный для завершения переходного процесса коммут
а
цииL осуществляется сравнение
напряжения на эталонном резист
о
ре R
 опорным напряжениемL соответствующим номинальной
температуре элемента. При отклонении напряжения от номинал
ь
ного значения длительность импульса t
L управляющего ключом 1L
в следующем периоде будет изменена. При управл
ении ключом 2
аналогичным образом варьируется длительность импульса t
. Ст
а
билизация напряжения на эталонном резисторе эквивалентна ст
а
билизации температуры чувствительного и компенсационного
элементов датчика.
В каждом периоде вычисляется разность длител
ьностей
управляющих импульсов t
и накапливается в течение заданного
количества N периодов ШИМ длительностью T. По завершении
интервала накопления NT она нормируется по отношению к его
величине и представляет собой разность средних значений коэ
ф
фициент
ов заполненияZ
При
отсутстви
детектируемого газа эта величина предста
в
ляет собой смещение
Δ
L определяемое не
идентичностью сопр
о
тивлений и различием коэффициентов теплоотдачи чувствительн
о
го и компенсирующего
элементов.
При появлении детектируемого газа чувствительный элемент
датчика подогревается за счёт реакции окисленияL а система стаб
и
лизации уменьшает длительность импульсов подогрева чувств
и
тельного элемента.
Скорректированная разность средних значений к
оэффицие
н
тов заполнения пропорциональна мощности
выделяемой за счёт
протекающей химической реакции иL следовательноL концентрации
детектируемого газаZ
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

5
Управляющие ключами 1 и 2 напряжения формируются та
й
мерной системой микроконтроллера. В
данной реализации для и
з
мерения напряжения на эталонном резисторе используется встр
о
енный аналого
цифровой преобразователь (АЦП). Поскольку
напряжение стабилизируется у одного значенияL то влияние ди
ф
ференциальной и интегральной нелинейностиL аддитивной и
мул
ь
типликативной погрешности АЦП на результаты измерений не с
у
щественн
При изменении температуры окружающей среды и одинак
о
вых параметрах чувствительного и компенсирующего элементов
длительности импульсов подогрева изменяются одновременно на
одну и ту ж
е величину. В силу этого величина смещения
Δ
не
изменяется. При разбалансе сопротивлений и коэффициентов те
п
лоотдачи элементов датчика возможна коррекция смещения по р
е
зультатам измерения коэффициентов заполнения при двух разли
ч
ных значениях опорного нап
ряжения.
Частота следования импульсов подогрева выбирается такL
чтобы за период их следования изменение напряжения на этало
н
ном сопротивлении из
за изменения сопротивлений элементов да
т
чика не превышало шага квантования АЦП или разрешающей сп
о
собности ком
паратора. Положенный в основу работы газоанализ
а
тора метод стабилизации температуры находит применение для о
т
стройки от влияния температуры окружающей среды и в газоан
а
лизаторах на основе полупроводниковых датчиков 3. При этом
локальный подогрев существе
нно экономичнее систем подогрева
всего датчика
тем более систем предварительной подготовки газ
о
вой смеси.
При отработке алгоритмов управления датчиком и обработки
сигналов измерительной цепи
безусловно
необходимы и практ
и
ческие исследования. На начальны
х этапах исследований испол
ь
зование дорогостоящих газогенераторовL сопровождаемое сложн
о
стями с доставкой и хранением исходных газов и смесейL нецел
е
сообразно. По этой причине применён подход на основе синтеза
водорода и получения его концентраций методом
шприцевания.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
6
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
В емкости 1 происходит реакция с выделением водородаL к
о
торый скапливается в резиновом шаре 2L закреплённом на горл
о
вине емкости. В тестовую камеру 4 газ доставляется при помощи
шприца 3. В камере 4 располагаются каталитический датчик 5 г
а
зоан
ализатора и блок датчиков контроля температурыL давления и
влажности 6. Каталитический датчик соединён с электронным бл
о
ком газоанализатора L который подключен к компьютеру X. Блок
датчиков контроля параметров среды соединён с измерительным
модулем YL кот
орый также подключен к компьютеру X.
Установка для исследования газоанализатора представлена
на
рисунке 2.
Рис
Схема установки для исследования работы
каталитического датчика водорода
βля получения водорода в лабораторных условиях чаще всего
выбирают те исходные продуктыL водород из которых выделяется
легче. Большей частью водород в лабораториях получают электр
о
лизом водных растворов KOH или NOH. Концентрацию этих ра
с
творов подбирают в
соответствии с максимальным показателем их
электропроводности (34E для KOH и 25E для NOH). На изгото
в
ление электродов идёт обычно листовой никельL так как он не по
д
вергается коррозии при погружении в раствор щелочи. Получение
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201


водорода или его выделение в
лабораторных условиях можно оп
и
сать с
помощью ниже
следующих реакцийZ
При действии кислот на металлы (кислота разбавленная).
Обычно
используют цинк в гранулах и 20
30E
ный
раствор се
р
ной кислоты с добавлением 2
3 зёрнышек медного купороса для
ускорения
реакцииL которую проводятL как правилоL в аппарате
Киппа. В водороде могут присутствовать следы примесей серов
о
дорода и азота
для удаления которых водород подвергают допо
л
нительной очистке. Можно применять вместо цинка железоL
например в виде стружкиL или
другие металлы. Ниже следует
уравнение для реакции с применением серной кислотыZ
ܼ݊
ܱܵ
ܼܱ݊ܵ
При взаимодействии кальция и водыZ
ܱܪ
При гидролизе гидридовL при котором гидриды металлов
легко разлагаются во
дойL образуя соответствующую щёлочь и в
о
дородL например при гидролизе гидрида натрияZ
ܰܽܪ
ܱܰܽܪ
При действии на алюминий или цинк щелочных растворов.
Получаемый данным способом водород обладает высокой степ
е
нью чистоты. Листовой или ам
альгамированный алюминий или
алюминиевую проволоку нарезают мелкими кусочками и опускают
в аппарат КиппаL заполненный 10
15E
ны
м раствором щелочи
ܣ݈
ܱܰܽܪ
ܣ݈
ܱܪ
ܼ݊
ܭܱܪ
ܼ݊
ܱܪ
В ходе электролиза водных щелочных растворов или ра
с
творов кислот на катоде также происходит выделение водородаL
напримерZ
Катионы металлов с низким показателем электродного поте
н
циала не восстанавливаются на катодеL они остаются
в растворе. А
на катоде же идёт электрохимический процесс восстановления в
о
дорода из молекул воды.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
При электролитическом способе разложения водыZ
Вода в своём чистом виде почти совсем не проводит электр
и
ческий токL поэтому к ней добавля
ют электролитыL например КОН.
В ходе электролиза на катоде наблюдаем за выделением водородаL
а на аноде
кислорода. В данном методе кислород
продукт п
о
бочныйL и выделяется он в том же количестве. Кислород легко уд
а
ляется при пропускании газа через опред
елённые катализаторыL
водород жеL получаемый электролизом водыL представляет собой
довольно дорогой продукт.
При взаимодействии паров воды и красного фосфораZ
ܱܲ
Пары фосфора от восстановления в электрической печи фо
с
фата кальци
я пропускают над катализатором с паром воды при
400
600
aС. Контакт образовавшейся в начале процесса Н
РО
с
фосфором при образовании РН
и Н
РО
в результате взаимоде
й
ствия прерывают закалкой в ходе быстрого охлаждения. βанным
методомL как и при сжижении (
фракционном) коксового газаL п
о
лучают идущий на синтез аммиака водород.
Водород получают разложением метанаL однако это прои
с
ходит при высокой температуре. Кроме водорода побочным пр
о
дуктом будет сажа
В данной работе водород получался в
результате реакции
смеси водного раствора пищевой солиL медного купороса (сульф
а
та меди) и алюминия. В небольшую ёмкость наливается водаL
насыпается соль и сульфат меди (причём соли большеL чем купор
о
са)L тщательно размешиваетсяL а затем насыпается алюмини
евая
стружка или измельчённая фольга. В результате реакции будет в
деляться водородZ
ܥݑܱܵ
12
ܰܽܥ݈
ܣ݈
ܱܵ
ܣ݈ܥ݈
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

Y
Реакция проходит быстроL поэтому смешивание ингредиентов
осуществляется непосредственно перед про
ведением исследов
а
ний.
βля уменьшения погрешностиL вызванной разбавлением в
о
дорода остаточным воздухомL емкость с реактивами заполнялась
целикомL а воздух из резинового шара вытеснялся.
В течение реакции бурно выделялся водородL который ска
п
ливался в резин
овом шарике. По
сле
заполнени
его определённым
объёмом газа ( 15мл) шприц с иглой вкалывался в утолщение ш
а
рикаL чтобы предотвратить его разрывL и заполнялся водородом до
требуемого объёма (5 мл)L после чего извлекался. Затем он втыка
л
ся в тестовую емкост
ь и полностью опустошалсяL затем ожидался
отклик со стороны газоанализатора и окончание переходного пр
о
цессаL затем вводилась следующая порция водородаL и так до д
о
стижения граничной концентрации.
На рисунке 3 приведен пример диаграммы поведения газ
о
анали
затора во время эксперимента.
Рис
αрафик изменения значения усреднённой разности
коэффициентов заполнения от времени
(при введении порций газа через определённые промежутки времени
Используемый способ получения водорода простL не требует
дорогостоящих установок и опасных реактивов и обеспечивает
приемлемую точность на начальной стадии экспериментов.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
X0
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Установка позволяет исследовать линейность характеристики
преобразованияL влияние
температуры окружающей средыL оц
е
нить кинетику процесса и необходимый объём смесительной кам
е
ры для поддержания требуемой концентрации водорода во время
проведения экспериментов.
Список литературы
1.
Бондарь О.
α.L Брежнева Е.
О. Изотермический режим
газо
чувствительных каталитических датчиков // Известия Ю
го
Западного государственного университета
.
2012.
Ч. 3
№ 2(41).
С. 2
31.
2.
Бондарь О.
α.L Брежнева Е.
О.L Поздняков В.
В. Реализация
изотермического режима термокаталитических газочувствитель
ны
х датчиков // βатчики и системы
.
2016.
2.
.
43
4.
3.
Бондарь О.
α.L Брежнева Е.
О.L Полякова А.
В. Применение
микроконтроллера для температурной стабилизации полупрово
д
никовых газочувствительных датчиков // βатчики и системы
.
2014.
2.
41
46.
Bondr
L
Brezhnev
L
Pozdnykov
outhet
tte
Univerity
L
Kurk
REEARH
OF
THE
ATALTI
HROGEN
GA
ANALIZER ON
IOTHERMAL MOE
The rtile reent the lgorith of the hydrogen onentrtion euring d
e
vie on iotherl
ode nd ethod of reerh.
Key
ord
Z
tlyti enorL iotherl odeL unit to rodue hydrogen.
УβК 543.21
Филиппов
L
.
Брежнева
L
.
Бондарь
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ПРОαРАММНЫЙ КОМПЛЕКС βЛЯ РАЗРАБОТКИ
αАЗОАНАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ ИСКУССТВЕННЫХ
НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
Представлено описание программного комплекса для разработки и о
п
тимизации структуры газоанализаторов на основе искусственных
нейронных сетей (ИНС).
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

X1
Ключевые слова
Z газоанализаторL газочувствительные
датчикиL иску
с
ственные нейронные сетиL контроль параметров воздушной средыL ко
н
центрация газа.
Потребности промышленностиL решени
е задач жизнеобесп
е
чения ответственных объектовL включая подземные сооруженияL
подводные и надводные кораблиL
защита
окружающей среды
тр
е
буют
совершенствования технической базы систем
контр
оля
во
з
душной
среды.
Следовательно
L повышение точности измерения
концентраций компонентов газовых смесей газоаналитическими
системами на основе газочувствительных датчиков является ак
у
альной научно
технической задачей 1L
2L
3L
4L
5. Используя кла
с
сические методы измеренийL сложно добиться низкой погрешн
о
стиL так как современные газовые датчики обладают низкой селе
к
тивностьюL при этом в значительной степени подвержены влиян
и
ям окружа
ющей средыL что отрицательно сказывается на измер
е
ниях и контроле в различных условиях. βля повышения точности
измерений концентраций газовых смесей были применены методы
обработки сигналов датчиков на основе искусственных нейронных
сетей (ИНС) 6L
.
Раз
работка газоанализаторов на основе ИНС требует введения
дополнительных этапов проектированияL связанных со спецификой
применяемого алгоритма обработки информации. К специализир
о
ванным этапам разработки можно отнести следующиеZ параметр
и
зация математических
моделей выбранных газочувствительных
датчиковL формирование обучающих и тестирующих данныхL в
бор и оптимизация структуры устройства обработкиL обучение и
тестирование ИНС. В связи с чем реализация подобной системы
требует наличия специализированного прог
раммного комплексаL
позволяющего регламентировать и автоматизировать процесс ра
з
работки и оптимизации структуры газоанализатора.
Стоит отметитьL что структура комплекса разрабатывалась с
использованием функционального подхода. При этом основными
реализуемы
ми функциями комплекса являютсяZ генерирование м
о
делей газовых смесей задаваемого состава; моделирование фун
к
ций преобразования используемых газочувствительных датчиков с
учётом основных влияющих факторов; моделирование функций
преобразования датчиков пара
метров внешней среды (температ
у
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
X2
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
рыL влажности и давления); моделирование откликов всех датчиков
на предъявляемые на их входы модели реализаций газовых смесей
с варьированием основных влияющих факторов; моделирование
устройства совместной обработки откликов
датчиков на основе
ИНС с возможностью варьирования их структурыL конфигурации и
проведения обучения; обеспечение возможности анализа точности
и устойчивости получаемых алгоритмов совместной обработки п
у
тём принудительного варьирования задаваемых удельных к
онце
н
траций составляющих газовых смесей и влияющих факторов
внешней среды и оценки реакции устройства обработки на эти и
з
менения.
Структура программно
аппаратного комплекса состоит из г
е
нератора виртуальных газовых смесейL газочувствительных датч
и
ков и дат
чиков состояния окружающей среды (давленияL влажн
о
сти и температуры)L модуля масштабированияL модуля выбора
структуры устройства и обработки и параметризации (рис
1).
Рис
Структура программно
аппаратного комплекса
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

X3
αенератор виртуальных газовых смесей
последовательно
формирует
наборы значений переменныхL которые эквивалентны
удельным концентрациям компонентов газовой смеси и значениям
мешающий факторов.
Каждый
газочувствительный датчик
представлен функцией
преобразов
анияL связывающей значение выходного сигнала с ко
н
центрациями газов в смеси и значениями мешающих факторов.
Выходной сигнал датчика представляет собой значение величины
сигнала в форме
принятой производителем для данного типа да
т
чика.
βатчики
давленияL в
лажности и температуры представлены
простейшими линейными функциями преобразования.
Решающее устройство
преобразует нормированные выходные
сигналы датчиков для каждого набора входных переменных в о
т
счёты текущих нормированных значений концентраций компоне
н
ов
газовой смеси.
Модуль масштабирования
вычисляет объёмные концентрации
газов.
Модуль выбора структуры устройства обработки и параме
т
ризации
модели управляет её видом и осуществля
ет параметриз
а
циюL опираясь на
значения концентраций газов на входе и выход
е
виртуального многокомпонентного газоанализатора. Вид модели
может изменяться оператором. Метод оптимизации определяется
алгоритмом функционирования решающего устройства (в данном
случае это ИНС).
Моделирующая система функционирует на персональном
компью
тереL а для моделирования искусственной нейронной сети
используются инструментальные средства пакета
Mtlb
.
На рисунке 2 приведена структура программыL представля
щая собой три взаимосвязанных модуля и соответствующие им
функции X.
Работа в программе
начинается с первого модуляL позволя
щего осуществлять выбор анализируемых газов и типов датчиков
для их детектирования. После чего осуществляется параметризация
встроенных функций преобразования выбранных датчиков по эк
с
периментальным даннымL размещенны
в базе данных (рис
3).
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
X4
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Рис
Структура программного комплекса
Рис
Параметризация математических моделей газочувствительных датчиков
Результаты параметризации позволяют оценить соответств
у
ющие графики и диаграммы относ
ительных погрешностейL а
так
же
значения максимальной относительной и среднеквадратической
погрешностей. На данном этапе база данных содержит разработа
н
ные ранее модели газочувствительных датчиков полупроводник
о
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

X5
вогоL каталитическогоL оптического и электрохи
мического типовL
учитывающие зависимость выходных сигналов датчиков от ко
н
центрации мешающих газов и влияние факторов окружающей ср
е
ды YL
10L
11L
12.
Второй модуль программы позволяет осуществлять выбор
структуры устройства обработкиL заключающийся в опр
еделении
числа блоков ИНС
и газовL
входящих в каждый блокL выбор стру
к
туры и об
учение ИНС каждого блокаL а так
же тестирование пол
у
ченного устройства обработки.
Третий модуль программы реализует функцию имитации
многокомпонентного газоанализатора. βля этого
необходимо з
а
дать условия окружающей среды (температуруL давлениеL вла
ж
ность) и концентрации детектируемых газов в воздухе. На закл
чительном этапеL анализируя полученные значения погрешностей
измерения концентраций газовL разработчик принимает решение о
целесообразности разработки газоанализатора выбранной структ
у
ры либо о необходимости ее дальнейшей оптимизации.
Помимо перечисленных выше трех модулей программа с
о
держит пункты менюZ βанные производите
лей и Справка. В
пункте меню
βанные производителей можно ознакомиться с
технической документацией на газочувствительные датчикиL эк
с
периментальные данные которых используются для параметриз
а
ции функций
преобразования. В пункте меню
Справка размещ
е
ны документыL содержащие описание
принципа действия датчиков
различных типов и их функций преобразованияL использующихся
для параметризацииL рекомендации по выбору структуры устро
й
ства обработки сигналов датчиков в мн
огокомпонентных газоан
а
лизаторах
и работе с программой.
Программа предус
матривает возможность ее дальнейшего
развитияL в том числе расширение базы данных для параметриз
а
ци
и функций преобразованияL а так
же в пункте меню Банк мод
е
лей предусмотрена возможность использования пользовательских
функций преобразования датчиков.
С п
омощью данного комплекса была разработана и оптим
и
зирована структура многокомпонентного газоанализатора на чет
ре газа (
O
L
O
L
L
) на основе блочных нейронных сетей 13.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
X6
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Список литературы
1.
Микропроцессорный газоаналитический модуль / А.
И. Мак
си
мовL В.
А. МошниковL Б.
И. СелезневL A.E. Сенькин // Вестник
Новгородского государственного университета.
2004.
26.
С. 161
16.
2.
Белышева
Т.
В.
Боговцева Л.
П.L αутман Э.
Е.
Применение
металлооксидных полупроводниковых гетеросистем для газового
анализа // Interntionl ientifi JournlZ for Alterntive Energy nd
Eology.
2004.
2.
С.
66
66.
3.
Соколов Т.
Б.
Матвеев А.
Л.
Мультисенсор для контроля
аварийных выбросов вредных веществ в атмосферу
// Экологич
е
ское приборостроение и монитори
нг.
2006.
№ 31.
С. 12
15
4.
Постарнаков С.
В.
Сердюк И.
В.L Таратын И.
А.
Унифиц
и
рованные датчики пожарных извещателей систем безопасностиL
раннего предупреждения возгораний
// Вопросы радиоэлектрон
и
ки.
2012.
Т. 1
№ 1.
С. 123
131.
5.
Мухуров Н. И.
L
βенисюк
С.
В.L
Куданович
О.
Н.
Адсорбц
и
онно
резистивный сенсор с двумя рабочими областями // Приборы.
2015.
№ 2.
С. 
12.
6.
βолгополов
Н.
В.
Яблоков М.
Ю.
Электронный нос
о
вое направление индустрии безопасности // Мир и безопас
ность.
200.
№ 4.
С. 54
5Y.
.
βрейзин В.Э.
Брежнева
Е.
О.L
Бондарь О.
α.
Искусственные
нейронные сети в многокомпонентных
газоанализаторах
//
Инте
л
лектуальные и информационные системы
Z материалы Всеросси
й
ской науч.
техн. конф.
Тульский гос.
т.
ТулаL 2011.
С.
21
24.
X.
Брежнева
Е.
О. Виртуальная система проектирования мн
о
гокомпонентных газоанализаторов // Свидетельство о госуда
р
ственной регистрации программы для ЭВМ № 2012614022. заявл.
11.03.2012. рег. 2.05.2012
Y. βрейзин В.
Э.
Брежнева
Е.
О.L Бондарь О. α.
Моделиров
а
ние каталитического датчика водорода
// Известия Ю
го
Западного
государственного университета
.
2011.
Ч. 1
L
№ 5(3X).
С. 6Y
6.
10. Брежнева О. Е. Многофакторное моделирование функции
преобразования металооксидных датчико
в СО // βатчики и
ист
е
мы.
2012.
4.
. 64
6Y.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

X
A.
V.
Filiov
L E. O.
Brezhnev
L O.
G.
Bondr
outhet tte Univerity
L
Kurk
OFTARE OMPLEX FOR EVELOPMENT OF GA ETETOR
BAE ON ARTIFIIAL NEURAL NETORK
The derition of  oftre yte
for develoent nd otiiztion of the
truture detetion bed on rtifiil neurl netork (ANN).
Key
ord
Z g nlyzerL g enitive enorL rtifiil neurl netorkL on
i
toring of reter of the ir environentL onentrtion of the g.
УβК 543.21
Е.
А. МезенцевL Е.
О. БрежневаL О.
α. Бондарь
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ПРИНЦИПЫ РАННЕαО ОБНАРУЖЕНИЯ ПОЖАРОВ НА ОСНОВЕ
АНАЛИЗА αАЗОВОαО СОСТАВА СРЕβЫ
Представлены принципы разработки газовых пожарных извещателе
й на
основе полупроводниковых датчиков с целью раннего обнаружения пож
а
ров.
Ключевые слова
Z газовый пожарный извещательL полупроводниковые
датчикиL газовый анализL температураL нейронные сети.
Согласно статистическим данным Министерства
резвыча
й
ных ситуац
ий России
в период с января по сентябрь 2015 года на
территории Российской Федерации зафиксировано 106 тысяч п
о
жаров (
п)
;
прямой ущерб от пожаров
составил
12 миллиардов
рублей; при пожарах погибл
6402
человек
. При этом количество
зарегистрированных
возгораний составило 3X5 тысяч (
в). Соо
т
ношение двух величин (
в/
п) показываетL что практически ка
ж
дое четвертое возгорание заканчивается пожаром. В большинстве
случаев возгорания не были своевременно обнаружены вследствие
низкой эффективности применяемы
х систем пожарной безопасн
о
сти либо их отсутствияL напримерL в жилых помещениях.
На опасных производственных объектах применяются пожа
р
ные извещатели (ПИ)Z дымовыеL температурныеL газовые и т.
д.
Первые применяются наиболее часто в связи с их низкой стоим
о
стью. В 1 подробно рассмотрены существующие в настоящее
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
XX
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
время ПИL их области примененияL достоинства и недостаткиL п
о
казаноL что для решения задач раннего обнаружения пожаров
наибольшей эффективностью обладают газовые пожарные извещ
а
тели.
Одним из основ
ных этапов разработки систем раннего обн
а
ружения пожаров на основе газовых извещателей является сбор и
анализ информации о возможном газовом составе дыма с целью
определения перечня детектируемых газов с учетом вида и хара
к
теристик охраняемого объекта.
На
следующем этапе необходимо определить типы газочу
в
ствительных датчиковL определяющих основные характеристики
разрабатываемой системы. Учитывая высокую чувствительностьL
быстродействиеL стабильность характеристик и низкую стоимость
полупроводниковых газочу
вствительных датчиковL целесообразно
осуществлять разработку ПИ именно на их базе. Однако полупр
о
водниковым датчикам свойственны такие недостаткиL как низкая
селективность и чувствительность к колебаниям факторов окр
у
жающей среды (температурыL давленияL вл
ажности).
Продукты сгорания образуют многокомпонентные газовые
смесиL состав которых определяется видом горящих веществ и м
а
териаловL что является основной причиной дополнительных п
о
грешностей измерений концентраций целевых газов при использ
о
вании низкосе
лективных полупроводниковых датчиков 2L
3L
4.
Кроме тогоL к ложному срабатыванию газового пожарного извещ
а
теля на основе полупроводниковых датчиков может привести к
о
лебание параметров воздушной средыL в том числе сопровожда
щее процесс горения повышение
температуры.
Учитывая выше
сказанноеL можно выделить следующие этапы
разработки газового пожарного извещателя на основе полупрово
д
никовых датчиковZ
1) сбор информации и предварительный анализ газового с
о
става дыма с учетом специфики охраняемого объекта;
2)
определение перечня и диапазонов измерения концентр
а
ций контролируемых газов;
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

XY
3) выбор газочувствительных датчиков с учетом диапазона
измеряемых концентраций;
4) разработка метода повышения селективности измерений
полупроводниковыми датчиками;
5) разработк
а метода снижения погрешностей измеренияL в
званных колебаниями параметров окружающей средыL в частности
температуры;
6) разработка структуры газового пожарного извещателяL по
з
воляющей обеспечить раннее обнаружение пожара и минимизир
о
вать количество ложных
срабатываний устройства.
Анализ литературных источников показалL что основными д
е
тектируемыми газами при решении задачи раннего обнаружения
пожаров являются следующиеZ
(<21E)L
СО
(0L0001
0L00X E)L
(0L00001
0L0002 E)L
СО
(0L01
0L5 E) 2L
3L
. При этом пол
у
проводниковые датчики обладают перекрестной чувствительн
о
стью к каждому из вышеперечисленных газов.
βля повышения селективности измерений предлагается и
с
пользовать метод совместной обработки сигналов датчиковL з
а
ключающийся в решении систе
мы уравненийL представляющих с
о
бой многопараметрические функции преобразования датчиковZ
1112
12
12
(LL..LL..LL)L
(LL..LL..LL)L
(LL..LL..LL).
jk
kk
jk
fRH
jfjRH
fRH
При разработке ПИ на основе полупроводниковых датчиков в
качестве функции преобразования может быть использована разр
а
ботанная ранее
математическая модельL базирующаяся на физич
е
ских процессахL протекающих на поверхности полупроводника 5Z
12
12
1101102103
104105
105
011
12
(1)
(1)
HO
nn
nn
jj
jj
KKKKK...
...KKK



IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
Y0
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
где
выходной сигнал датчика (
сопротивление датчика
нормирующее значение
коэффициенты
моделиL характеризующиеся адсорбц
и
онными процессамиL протекающими на поверхности полупрово
д
никаL и определяющиеся параметризацией по экспериментальным
данным;
L
концентрация кислородаL водяных паровL газов
доноров электронов (
СОL Н
и т.д.
);
количество контролируемых газов.
Неизвестными параметрами математической модели являются
концентрации целевых газов. Решение системы уравнений предл
а
гается осуществлять с помощью метода искусственных нейронных
сетей (ИНС)L обладающих высокой эффек
тивностью при решении
задач аппроксимации многомерных функций 6L
.
В качестве датчика кислорода могут использоваться электр
о
химические газочувствительные датчикиL обладающие сопостав
и
мыми характеристиками с полупроводниковыми датчикамиL в о
т
личие от эле
ктрохимических датчиков на другие типы газов XL
Y.
В данном случае достоинством электрохимических датчиков ки
с
лорода является линейная функция преобразования и высокая с
е
лективность.
Количество и типы контролируемых газов могут варьироват
ь
ся в зависимост
и от назначения (жилые помещенияL складыL пр
о
мышленные предприятия и т.
д.) и характеристик помещения (ос
о
бенности планировкиL материалы и т.
д.)L подлежащего оснащению
системой пожарной безопасности. Учитывая специфику рассма
т
риваемого подхода к разработк
е ПИL желательно иметь базу да
н
ныхL содержащую базовый перечень газовL подлежащих детект
и
рованию в зависимости от характеристик помещения.
Полупроводниковые датчики имеют большую чувствител
ь
ность к температуре окружающей среды. Компенсация влияния
температ
уры в широком диапазоне изменения концентрации может
быть достигнута подогревом корпуса датчика 10. Альтернати
в
ным вариантом является подогрев непосредственно чувствител
ь
ного элемента встроенным нагревателем
при этом в качестве да
т
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

Y1
чика температуры высту
пает сопротивление самого нагревателя
(рис
1) 11. Преимуществом такого решения является меньшая
мощность подогрева и большая точность отслеживания температ
у
ры в месте ее контакта с газовой средой. Это гарантируется выс
о
кой тепл
опроводностью электроизоля
тораL
на поверхностях кот
о
рого находятся чувствительный слой и нагреватель.
Микроконтроллер формирует ШИМ
напряжение У
L которое
сглаживается фильтром и управляет источником токаL подогрев
а
ющего нагреватель датчика. По величинам напряжений
и
2
рассчи
тывается значение величины сопротивления нагревателя и
сравнивается с эталонным в памяти микроконтроллера. Значение
величины эталонного сопротивления устанавливается выше знач
е
нияL соответствующего верхней границе рабочего диапазона те
м
ператур. Обратная св
язь стабилизирует температуру нагревателя.
Ключ обеспечивает короткие импульсы подогреваL а температура в
конце секундной паузы стабилизируется управляемым источником
тока.
На рисунке 2 представлена структурно
функциональная схема
ПИ на четыре газа. Ведущи
й контроллер получает данные по и
н
терфейсу
от ведомых контроллеров и через встроенный мул
ь
типлексор (МХ) и аналого
цифровой преобразователь от датчиковL
измеряющих давление (Р)L влажность (
RH
)L температуру (Т) и ко
н
центрацию кислорода. βатчики давления
L влажности и температ
у
ры используются при любой конфигурации ПИ
и имеют трёхпр
о
водное соединение (два провода питания и выходной сигнал).
Рис
Управление нагревателем полупроводникового
датчика
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
Y2
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Рис. 2. Структурно
функциональная схема ПИZ МК
микроконтроллеры;
MX
мультиплексор аналоговых сигналов; UART
ниверсальный асинхронный
приёмо
передатчик; I2
двухпроводный интерфейс
В качестве датчика давления применён
MPXA
4115
(Freele eio
ndutor)L влажности
HIH
4000
003 (
Honeyell
)L
температуры
A
22100 (
Anlog
evie
). αальванический датчик
концентрации кислорода
01 (
Interntionl
Tehnologie
) включён в
эту группу из
за простого двухпроводного аналогового интерфе
й
са. Малая величина
выходного сигнала (не свыше 35 мВ)
привела к
необходимости использования усилителя. В ПИ использованы
микроконтроллеры
Atel
с ядром
AVR
ATeg
X (функционал
ь
ный отечественный аналог
1XXBE1). Микроконтроллеры могут
быть заменены (совпадают по контак
там) на
ATeg
XXL
ATeg
16XL
ATeg
32X.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

Y3
С учетом специфики решаемой задачи предложена гибкая
структура газового ПИL позволяющая менять состав и количество
анализируемых компонентов газовой смеси за счёт изменения с
о
става и количества модулей газового анализа.
Список литературы
1. αоликов А.
Шубарев В.
Системы пожарной безопасности с
газовыми модулями
// ЭлектроникаZ НТБ.
200X.
10
.
С. X
X0
2. Антоненко В.L Васильев А.L Олихов И. Раннее обнаружение
пожараZ полупроводниковые газовые сесноры
//
ЭлектроникаZ НТБ
2001.
4.
. 4X
1.
3. Скорфильд С. Мультисенсор
эффективное решение пр
о
блемы ложных срабатываний систем пожарной сигнализации
//
Системы безопасности
.
2006
5.
4. βатчики пожарных извещателей на основе низкоэнерго
потребляющих газовых сенсоров для раннего предупре
ждения
возгораний
/
И.
А.
Таратын
L И.
В.
Сердюк
L М.
С.
Смирнов
L
А.
П.
αринчук
//
Нано
и микросистемная техника.
2012.
X.
5. Брежнева О. Е. Многофакторное моделирование функции
преобразования металооксидных датчиков СО // βатчики и
ист
е
мы.
2012.
4.
С. 64
6Y.
6. Брежнева Е.
О. Многокомпонентный газоанализатор с о
б
работкой сигналов датчиков на основе искусственных нейронных
сетей // Актуальные проблемы науки и образованияZ прошлоеL
насто
ящееL будущееZ
материалы
международной заочной науч
но
практической конференции.
ТамбовZ Изд
во ТРОО Бизнес
Наука
ОбществоL 2012.
С. 3X
40.
. βрейзин В. Э.
Брежнева Е. О.L Бондарь О. α.
Устройство
обработки сигналов многоко
мпонентного газоанализатора //
Пр
и
боры и
истемы. УправлениеL контрольL диагн
остика.
2011.
№ 12.
С. 43
4X.
X. βрейзин В. Э.L
Брежнева Е. О.
Выбор сенсоров для разр
а
ботки многосенсорного газоанализатора газовых смесей
/ Безопа
с
ность жизнедеятельности.
2011.
.
С. 5
11.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
Y4
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Y. βрейзин В. Э.
Брежнева Е. О.
Сравнительный
анализ х
а
рактеристик промышлен
ных газочувствительных датчиков
// βа
т
чики и системы.
2011.
№ 3.
С. 6X
X.
10. Пат.
10024
Российск
ая
Федераци
L МПКZ
01
2/16
Полупроводниковый газоанализатор
/
αусельников
М.
Э.L
Анище
н
ко
Ю.
В.
201013245Y/2X
; з
явл.
02.0X.2010
г.; опубл. 10.12.
2010.
11. Брежнева Е.
О.
Брежнева Е.
О.L Полякова А.
В.
Примен
е
ние микроконтроллера для температурной стабилизации полупр
о
водниковых газочувствительных датчиков // βатчики и системы
.
2014.
2.
.
41
46.
A.
E.
Mez
entev
L E. O.
Brezhnev
L O.
G.
Bondr
outhet tte UniverityL Kurk
THE PRINIPLE OF EARL ETETION OF FIRE BAE ON THE
ANALI OF THE GAE OMPOITION OF THE ENVIRONMENT
Preent the rinile of develoent of g fire detetor bed on
eio
n
dutor enor for erly fire detetion.
Key
ord
Z g detetorL eiondutor enorL g nlyiL teertu
reL
neurl netork.
УβК 6X1.3
А.
В. РюмшинL О.
α. БондарьL А.
Ф. Рыбочкин
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
МИКРО
ПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
АКУСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ βЛЯ βИАαНОСТИРОВАНИЯ
СОСТОЯНИЙ ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ ПО ИЗβАВАЕМОМУ ИМИ
АКУСТИЧЕСКОМУ ШУМУ
Предлагается микропроцессорная система преобразования акустич
е
ской информации
издаваемой пчелиной семьёйL описа
н ее принцип раб
о
ты и построен алгоритм.
Ключевые слова
Z акустический шумL усилительL акустическая инфо
р
мация.
βля диагностики состояний пчелиных семей разработаны
различные варианты устройствL основанные на преобразовании
акустической информаци
иL
издаваемой пчелиной семьёй 1L 2
.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

Y5
Предлагается один из вариантов
устройства
для диагностир
о
вания состояний пчелиных семей по издаваемому ими акустич
е
скому шумуL основанн
на использовании микропроцессорной
системы преобразования акустической информации
βля повышения диагностических возможностей разработана
структурная схема устройстваL которая устраняет предшествующие
недостатки ранее
разработанных устройств. На рисунке
1 приведён
вариант структуры устройстваL реализованного в виде микропр
о
цессорной сист
емы преобразования акустической информации
Рис
Структурная схема микропроцессорной системы
преобраз
ования акустической информации
Принцип работы устройства состоит в томL что звук пчелиной
семьи при помощи микрофона преобразуется в электрический си
г
налL который нормируют при помощи автоматической регулиро
вки
усиления (АРУ) и фильтруют
в выбранном диапазоне частот (от 60
до 600 αц). Затем полученный сигнал попадает в процессорL кот
о
рый программно реализует четыре фильтра (с наиболее информ
а
тивными ча
стотами 210
240
αцL 300
330
αцL 3Y0
420
αцL 420
450
αц) и осуществляет цифровую фильтрацию. В результате ми
к
ропроцессор выдает нам четыре числаL которые в дальнейшем мы
используем для построения спектров.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
Y6
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Сруктурная схема устройства состоит из следующих к
омп
о
нентовZ 1
микрофонL 2
усилитель
L 3
аттенюаторL 4
микро
конт
роллер с встроенным АЦПL 5
RF
передатчикL 6
RF
приемникL LX
картридер.
Особые требования предъявляются к микрофонному усилит
е
люZ малый уровень шумаL повышенная чувствительностьL батаре
й
ное пит
ание. Такие усилители используются в слуховых аппаратахL
например в модели
MAX
YX14 фирмы
MAXIM
MAXYX14
это микрофонный усилитель
малошумящим
смещением микрофона. Отличительные особенностиL три коэфф
и
циента усиления (40
дБL 50
дБL 60
дБ)L программируемое время
нарастания сигналаL программируемое соотношение нарастания
и спадаL диапазон напряжения питания 2
В5
L малая пло
т
ность шума по отношению к входу 30
нВ/αцL малые общие гарм
о
нические искаженияZ 0
04E (тип.)L маломощный режим
отключ
е
нияL встроенный малошумящий источник смещения микрофона
напряжением 2
ВL расширенный температурный диапазон
40aX5aL ток потребления 3 мАL ток потребления в режиме
ожидания менее 1 мкА (0L01 мкА).
В качестве основного контроллераL который име
ет мульт
и
плексор (МХ)L аналого
цифровой преобразователь (АЦП)L мы пр
и
менили быстродей
ствующий восьми
разрядный микро
контроллер
(МК)
AVR
с производительностью 10 миллионов операций в с
е
кунду (
MIP
).
После выбора основных компонентов для нашего устройства
пре
дложена структурно
функциональную схему сбора информации
рис
).
Принцип работы устройства заключается в томL что с пом
о
щью микрофонаL помещенного в улейL улавливаем акустический
сигнал
издаваемый пчелиной семьей
лученный сигнал усил
и
ваем с по
мощью
микрофонного усилителя до уровняL
соответств
у
ющего динамическому диапазону аналого
цифрового преобразов
а
теля (АЦП). В связи с этим имеется подстроечный резисторL с п
о
мощью которого устанавливается чувствительностьL которая при
максимальном сигнале (X0
дБ)
выдает выходное напряжение
ра
в
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

Y
ное половине опорно
го
напряжени
. Опорным напряжением явл
я
ется шкала АЦП. В
выбранном нами микропроцессоре
ATeg
32X
(МП)
имеется десяти
разрядное АЦП с опорным напряжение 1L1
В.
Из этого делаем выводL что выходное напряжение
при максимал
ь
ном сигнале будет 550
мВ. βалее сообщение поступает на вход а
т
тенюатораL который
в свою очередьL при изменении сигнала с
о
провождает согласованиеL так как он
может отличаться от того
уровняL который нам нужен. Задача микро
контроллера в системе
заключается в управление работой АЦПL работой мультиплексора
(МХ) в автоматическом режиме
Выбирая предел измеренияL то
есть
ыбирая
какой из входов МХ будет работать
определяем
уровень сигналов на входе АЦП. После всей обработки происходит
сохранение о
тсчетов в памятиL далее производится подсчет чет
рех составляющих с помощью быстрого преобразования Фурье
(БПФ). Затем происходит нормирование составляющихL складыв
а
ние полученных результатов и отправк
Рис
.
Структурно
функциональная схема сбора акус
тической информации
На рисунке
3 представлен алгоритм микропроцессорной с
и
стемы преобразования акустической информации.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
YX
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Рис
Алгоритм микропроцессорной системы
Таким образом
была спроектирована микропроцессорная с
и
тема преобразования
акустической
информацииL описан ее при
н
цип работыL построен алгоритм работы. βанный вариант схемного
построения может быть использован для диагностирования сост
о
яний пчелиных семей по издаваемому ими акустическому шуму.
_____________________
1.
Пат
2463X3
Российская Федерация
. Устройство для ди
а
гностирования состояний пчелиных семей по их акустическому
шуму /
Рыбочкин А.
Ф.L Романов А.
АL Яковлев А.
И.
; заявитель и
патентообладатель Юго
Зап. гос. ун
т.
Опубл. 20.10.2012
Бюл.
№ 2Y.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

YY
2.
Рыбочкин А.Ф.
βиагностирование состояний пчелиных с
е
мей по их акустическому шуму
//
Пчеловодство
2013
.
№ .
С. 50
51
A.
V. RyuhinL О.
G BondrL A.
F. Rybohkin
outhet tte UniverityL Kurk
MIROPROEOR TEM ONVERTING AOUTI
INFORMATION FOR IAGNO
I ON THE TATE BEE OLONIE
IUE B THEM AOUTI NOIE
It i rooed to onvert the iroroeor yte of outi infortion u
b
lihed by the bee filyL deribe it orking rinile nd the lgorith i built.
Key
ord
Z outi noieL
lifierL eker infortion.
УβК 6X1.3
А.
Ф. РыбочкинL С.
В. СавельевL β.
А. Мелентьев
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ПРИНАβЛЕЖНОСТИ ИЗМЕНЁННОαО
СОСТОЯНИЯ ПЧЕЛИНОЙ СЕМЬИ ПОβ βЕЙСТВИЕМ
ЭКОЛОαИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
Пч
еловодами установленоL что пчелиные семьи пасеки могут летать к
избранным медоносам в различных направлениях на местностиL что по
з
воляет выявлять направление на местностьL на которую воздейств
о
вали ядохимикатами.
Ключевые словаZ
акустический шум
спектральн
ый анализ
пчела
образы
форм спектров
изменённое состояние
L
оценка степени принадлежности.
Разработан
вариант анализа акустического шума пчелиных
семей путём формирования образов форм спектров с использов
а
нием устройства
приведённого на рисунке
1 1
10L которое мо
ж
но применить для оценки экологического состояния местности.
Структурная схема устройства для анализа акустических ш
у
мов пчелиных семей содержитZ микрофон
1; усилитель
;
блок у
з
кополосных частотных фильтров
3; блок детекторов среднев
прямл
енного значения
4; микроконтроллер с аналого
цифровыми
преобразователями по числу узкополосных частотных фильтров
5;
блок связи
6; персональную электронно
вычислительную машину
(ПЭВМ)
; блок питания
X.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
100
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Рис
.
.
Устройство для анализа акустических шумов п
челиных семей
путём формирования образов форм спектров
Устройство для анализа акустических шумов пчелиных семей
по их акустическому шуму работает следующим образомZ звуковой
сигнал с микрофона
1L поступает на усилитель
2. βля выделения
наиболее
информативных узких полос частот используется блок
узкополосных частотных фильтров
3 3L было применено четыре
узкополосных частотных фильтра с полосами частот 205...225L
2X0...300L 325...345L 3Y0...410
αц. Выделенные сигналы с выходов
узкополосных частот
ных фильтров
3 поступают в блок детект
о
ров
4 средневыпрямленного значения. βетектированные значения
напряжений поступают в аналого
цифровые преобразователи
АЦП1L АЦП2L АЦП3 и АЦП4 микроконтроллера
5L который через
блок связи
6 передает результаты аналого
ифрового преобразов
а
ния на ПЭВМ
L где происходит их кодирование и сохранение в
ПЗУ. В свою очередьL ПЭВМ
 управляет работой микроконтро
л
лера
5.
Программное обеспечение для ПЭВМ  представляет собой
пользовательский интерфейс для управления и обмен
данны
ми с
микроконтроллером 5L а так
же выполняет функции кодирования
полученных данных в образы спектров.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

101
ПЭВМ анализирует кодыL
соотве
тствующие образам форм
спектр
ов
4. Каждая реализация
го состояния пчелиной семьи
характеризуется последовательность
ю случайных чисел. При си
н
хронном считывании с интервалом вре
мени в 1 секунду
за одну
минуту считывается 60 образов форм спектров или кодовых анал
о
говL выпадающих с частотой
ij
L причем некоторые коды могут в
пасть максимальное число разL а другие
ни раз
(табл. 1)
Таблица 1
Частоты появлений кодов и их виды
для
установленных состояний пчелиных семей
тоя
Реализации
Коды
и их видыL
ji
частоты появления
кодов
...
...
...
...
...
...
1 22
1 23
2 22
2 23
2 24
n 22
n 23
n 24
1 22
1 23
1 24
2 22
2 23
2 24
n 22
n 23
n 24
βальнейшая работа с полученными данными может
произв
о
диться двумя способами.
Способ №
1.
Отображение состояний пчелиных семей на дв
у
мерную плоскость с соблюдением ранжированного размещения
кодов. Визуальное выявление принадлежности изменённого сост
о
яния к предшествующему до воздействия классу состоянийL по р
и
сунку двумерной плоскости
Таблица
1 делится пополам
и в каждой половине вычисляю
т
ся математические ожидания частот появлений по каждому
о
дуL затем вычисляются математические ожидания половин. Это и
будет координатой для точки состоянияL отображающей мног
о
мерный вектор признаков
кодо
в из пространства
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
102
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
βля
того чтобы сформировать класс
состояний пчелиных с
е
мей путём анализа издаваемого ими акустического шумаL необх
о
димо проанализировать акустический шум пчелиных семей с уст
а
новленными экспертом состояниями.
βля создания базы данных
прослушивались пчелиные семьи с
различными состояниями. βалее на двухмерной плоскости ото
б
ражающего экрана постро
или координатные точкиL которые
хара
к
теризуют состояние пчелиной семьи.
Проанализируем акустический шум пчелиной семьи
по
д
вергнутой воздейст
вию (обработка местности пестицидами)L кот
о
рый отображается распределением частот выпадений кодов. Ра
с
смотрим три состоянияL в которых находились 3 пчелиных сем
ьи
пасеки. Считывание частот выпадений кодов осуществлял
сь с п
е
риодичностью
установленной эксп
ертом (периодичность контроля
определяется длительностью экологического воздействия на мес
т
ностиL где установлены пчелиные семьи)L длительность выборки
составляла X минут. По каждой одноминутной реализации выпад
а
ли коды с различными частотами
(табл.
5)
Таблица 2
Состояния пчелиной семьи
Таблица 3
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

103
Таблица 4
Таблица 5
При прослушивании пчелиной семьи с изменённым состоян
и
ем в течение восьми минут получили распределен
ие частот вып
а
дений кодов (табл
6)
В табли
це 6 для изменённого состояния
приведены частоты
выпадений кодовL для каждого кода вычислены средние частоты
выпадения кода. βля определения координат состояний таблицы
поделены на две половины. По средним частотам выпадений кодов
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
104
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
половин вычислены математические ожидания Х
и Х
L котор
ые
являются центром класса текущего состояния пчелиной семьи.
Таблица 6
На вычисленных значениях координат размещения классов
по
строен рисунок
размещения классов на двумерной плоскости.
Рис.
.
остояния пчелиных семей пасеки
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

105
Из рисунка
видноL что точки образуют
классы состояний
пасеки. На нём приведено три состояния пчелиных семейL двуме
р
ная координата пасеки и изменённое состояние третьей пчелиной
семьи.
Способ №
2.
Выявление степени принадлежности изменённ
о
го состояния пчелиной семьи к предшествующему классу состо
я
ний с применением решающих правил.
βля этого представим чёткое множество состояний пчелиной
семьи (
см.
табл. 2
) в виде
нечёткого множества (табл. 
) с п
рим
е
нением отношений

ij
ij
ij
L где

ij
максимальная частота
появления кода
реализации А
остояния пчелиной семьи 4
Таблица 
Нечёткое представление принадлежности частот появлений кодов
к установленным
состояниям пчелиной семьи
Пусть выпадающие коды
L
где
х
реализации с
о
стоя
ния
А
пчелиной семьиL
весь алфавит кодов (
см.
табл. 1).
Функция принадлежнос
ти к состоянию пчелиной семьи
зависит от
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
106
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
как от параметра. Условную функцию принадлежности об
о
значим
||
)L где
L а
L где
А
состояния пчелиных с
е
мейL
выпадающие коды из пространства
A
4.
Эта функция
определяет отображение
в множество нечё
т
ких подмножествL определённых на
A.
Таким образомL нечёткое
подмножество
будет индуцировать нечёткое подмножество
с
функцией принадлежности
3L 4Z
()(()L())
yMAXMINy

.


(1)
Необходимо представить таблицу частот появлений кодов
см.
табл. 1) в виде нечёткого отображения 4. Это будут таблицы
предшествующих состояний пчелиной семьи в виде эталоновL к
о
торые хранят в памяти ПЭВМ. βля принятия решения о прина
д
лежности предшествующего состояния пчелиной семьи по анал
и
зируемому акустическо
му шуму необходимо иметь последовател
ь
ность реализаций выпадающих кодов изменённого состоянияL при
этом должна соблюдаться размерность количества реализацийL с
о
ответствующая эталонным значениямL а также последовательность
кортежа. В ходе диагностирования с
каждым
кодом
проводят
операции согласно
выражения (1). По каждому
коду из
выя
в
ляют степень принадлежности
μ()
к эталонному состоянию
βалее составляются решающие правилаZ
1.
Если код №
1 есть
И код №
2 есть
И код № 3
есть
И код

A есть
L то это
сост
ояние
с
in
степенью
прина
д
лежности
μ.


(2)
Такие же решающие правила выполняют для состояния
и
устанавливают ми
нимальную степень принадлежности. Эти де
й
ствия по определению мин
имальной степени принадлежности
применяют ко всем реализациям эталонных
х
состояний и и
з
менённых состояний. βалее
выбирается максимальная принадле
ж
ность из минимальных анализируемых код
ов.
Принадлежность изменённого состояния к эталонным
состояниям устанавливают следующим решающим правиломZ
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

10
2. Если
μ
ИЛИ
μ
ИЛИИЛИ
μ
A

из всех
in
μ
L
то неизвестное состояние со степенью принадлежности
μ
ИЛИ
μ
ИЛИ ИЛИ
μ
принадлежит А
ИЛИ А
L ИЛИИЛИ А
остоянию
.


(3)
о
сть
выбирается минимальная принадлежность из макс
и
мальныхL изменённое состояние принадлежит к эталонному сост
о
ян
ию с минимальной принадлежностью любого из
A кода.
Полное распознавание состояния произойдётL когда степень
принадлежности по каждому коду станет равной единицеL т.
.
(центр класса)
или приблизится к этому значению
.
Можно
заложить определённую ст
епень принадлежностиL например от
0L до 1L0
по каждому кодуL или необходимо для каждого сост
о
яния пчелиной семьи определить с использованием эксперимента
образы форм спектровL характеризующие класс состоянияL где ст
е
пень принадлежности будет установлен
а экспериментально.
Чтобы сформировать класс состояния
контролируемой пч
е
линой семьи по анализируемому акустическому шумуL необходимо
проанализировать акустический шум пчелиной семьи с одним с
о
стоянием путем нескольких итераций.
βля создания базы данных о
каждой пчелиной семье необх
о
димо в течение времени от X
ми до 15
ти минут прослушать пч
е
линые семьи с одним состояниемL повторяя прослушивание
раз.
В нашем случае анализировался акустический шум каждой пчел
и
ной семьи пасеки X раз в одно и то же время наблюдения. βалее на
двухмерной плоскости ПЭВМ строились точки
мерного вект
о
раL которые характеризуют состояние каждой пчелиной семьи.
На базе ч
ёткого подмножества построим нечёткое подмнож
е
ство исходя из тогоL что в одной из X
ми реализацийL характериз
у
ющих одно состояние пчелиной семьиL частота появления кода б
у
дет максимальнойL отсюда код имеет наивысшую степень прина
д
лежности к состоянию
μ()
1L остальные реализации
будут иметь
значения от 0 до 1
.
В таблицах X
и
приведено нечёткое представление частот
появления
кодов
пчелиных семей.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
10X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Таблица X
Нечёткое пред
ставление
изменённого состояния
Таблица Y
Нечёткое представление пчелиной семьи
го состояния
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

10Y
Вывод
Все состояния 2
х пчелиных семей имеют нулевую
принадлежность с изменённым состоянием третьей пчелиной с
е
мьи. Изменённое состояние третьей пчелиной семьи соответствует
предшествующему третьему состоянию со степенью принадлежн
о
сти
μ()
0L.
Из рисунка
видноL что
изменённое состояние накладывается
на третье состояние пчелиной семьи. Это говорит о томL что пч
е
линая семья с третьим состоянием подвергается воздействиюL т
о
гда как остальные пчелиные семьи этому воздействию не подве
р
гаются.
Таким образомL рассмотрена возможность построения кла
с
сов
предшествующих до экологического воздействия состояний и
установления изменённого состояния пчелиной семьиL на основе
анализа издаваемого акустического шума в частотном диапазоне
(60
600) αц с исп
ользованием кодовых сообщений и установления
степени принадлежности к предшествующему состоянию с и
с
пользованием нечётких множеств.
Список
литературы
1.
Рыбочкин
А.
Ф.L Мохсен Шамсан Ахмед Исмаил.
βиагн
о
стика состояний пчелиных семей по издаваемому ими аку
стич
е
скому шуму
Экологические системы и приборы
.
2015.
С. Y
20.
2. Пат
.
2501211
Рос. ФедерацияL
А01К 4/00. Способ (вариа
н
ты) и устройство диагностики состояний пчелиных семей по их
акустическому шуму / Рыбочкин А.
Ф.L Савельев С.
В.
; заявитель
и патенто
обладатель Юго
Зап. гос. ун
т.
Опубл. 20.12.2013
Бюл.

13.
3. Рыбочкин А.
Ф.L Захаров И.
С.
Системный анализ сигналов
пчелиных семей с использованием кодовых сообщений.
Курск
200Y.
400 с
4.
Кофман А. Введение в теорию нечётких множеств.
Z
Радио и связь
1YX2.
432 с.
5. Рыбочкин А.
Ф.
L
βрейзин В.
Э.L Захаров И.
С.
Акустический
контроль пчелиных семей с помощью вычислительной техники //
Пчеловодство
.
2000.
№ 4.
С. 25
2.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
110
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
6.
Рыбочкин
А.
Ф.
L
βрейзин В.
Э.L Захаров И.
С. Анализатор
звука пчелиных семей // Пчеловодство
.
2003
.
№ 4.
С. 10
11.
. Рыбочкин А.
Ф. Акустический шум пчелиной семьи
с
точник информации //
Пчеловодство
.
2004
.
№ .
С.
20
21.
X. Рыбочкин А.
Ф. Определение состояния пчелиных
семей по
их акустическому шуму
// Инновационные технологии в пчелово
д
стве
атериалы научно
практической конференции.
Рыбное
2006.
С. X
X0.
Y. Захаров И.
С.
Рыбочкин А.
Ф.L Праведникова С.
В.
Прим
е
нение образов спек
тров для анализа сигнала /
Телекоммукации.
200Y.
№ .
С. 44
4X.
10. Рыбочкин А.
Ф.L Праведникова С.
В.
Кодирование акуст
и
ческих сигналов и формирование образов спектров
//
Приборы и
истемы
Управл
ениеL
онтрольL
иагностика.
200Y.
10.
С. 14
15.
A.
F. RybohkinL .
V. velievL .
A. Melentiev
outhet tte UniverityL Kurk
AEMENT OF A MEMBERHIP EGREE FOR A BEE FAMIL
TATE HANGE B ENVIRONMENTAL FATOR TO A
PREEING TATE ITH UE AN AOUTI NOIE ANALI
It  diovered by
beekeeer tht bee filie n fly to their fvorite honey
lnt on  ground in different diretion hih n hel to detet the diretion of
 honey lntL
hih treted ith etiide.
KeyordZ
outi noie; etrl nlyi; bee; ige of 
etru he;
hnged tte; eent of  eberhee degree.
УβК 621.3Y.01
О.
α. БондарьL Е.
О. БрежневаL А.
В. Рыжков
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
СИНТЕЗАТОР ОПОРНЫХ ИМПУЛЬСОВ αЕНЕРАТОРОВ
ИМПУЛЬСНЫХ СИαНАЛОВ
Представлен синтезатор опорных импульсов генераторов импульсных
сигналов на основе адаптированного метода прямого цифрового синтеза.
Ключевые словаZ
генераторL импульсный сигналL прямой цифровой си
н
тез.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

111
αенераторы импульсных сигналовL иногда называемые ген
е
раторами прямоугольных импульсов (αПИ)
воспроизводят на о
д
ном основном выходе (реже двух и более) прямоугольные импул
ь
сы с заданными параметрами.
Нормируемыми параметрами импульсов являютсяZ период
повторенияL величина задержки относительно начала перио
да п
о
вторенияL длительность импульсаL длительности фронтов и спадовL
амплитудные параметры.
αПИ имеют несколько режимов запуска
внутреннийL вне
ш
нийL однократный механический.
Помимо этого они могут раб
о
тать в нескольких режимахZ одинарных импульсовL пар
ных и
м
пульсовL опрокинутых импульсов и т.п.
Как правилоL αПИ имеют дополнительные выходы синхрон
и
зации внешних устройств. Один из сигналов синхронизации ген
е
рируется в момент начала периода повторенияL другой
предш
е
ствует второму импульсу пары в режиме
парных импульсов или
задержанному одинарному импульсу.
За амплитудные параметры и длительности фронтов и спадов
выходных импульсов отвечает отдельное устройство
формиров
а
тель выходных импульсов. Прочие временные параметры опред
е
ляются синтезатором опорн
ых импульсов. Упрощённая структу
р
ная схема αПИ представлена на рисунке 1.
Рис
Структурная схема αПИ
Опорные импульсы формируются из тактовых импульсов
LK
генератора тактовых импульсовL определяющего частоту ди
с
кретизации и
L следовательноL разрешающую способность синтез
а
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
112
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
тора. Они представляют собой короткие импульсы с точно выде
р
жанными интервалами между ними. В число этих импульсов вх
о
дят импульсы пуска и обрыва выходных импульсовL опорные и
м
пульсы синхронизации. Импульсам
пуска соответствует фронт в
ходного импульсаL а импульсу обрыва
его спад. Кроме тогоL си
н
тезатор формирует и служебные импульсыL например конца пери
о
да. Формирователь выходных импульсов обеспечивает необход
и
мую амплитуду основных импульсов и импульсов си
нхронизации
на выходах генератора.
Традиционно синтезаторы опорных импульсов строились на
делителях с переменным коэффициентом деления (βПКβ). βо
применения микропроцессоров в составе генераторов установка
коэффициентов деления осуществлялась с помощью ко
дирующих
переключателей. С началом применения микропроцессоров пер
е
ключатели были заменены регистрами. Поскольку использовались
интегральные схемы средней и малой степени интеграцииL то это
приводило к большим аппаратным затратам и низкой надёжности.
βосту
п к зарубежным электронным компонентам иL прежде всегоL
программируемым логическим интегральным схемам (ПЛИС) по
з
волил существенно улучшить массогабаритные характеристики
подобных синтезаторов и повысить их надёжность. Однако нео
б
ходимость синхронизации оп
орных импульсов с внешними запу
с
кающими сигналамиL взаимной подстройки фазы синхронизиру
щих импульсов относительно выходных импульсовL корректировки
длительности импульсов с шагом в 1 нс и менее требует дополн
и
тельного оборудования. На этом фоне эффект от
применен
ия
ПЛИС частично нивелируется.
В ряде случаев препятствием в
ступает ограничение доступа к зарубежной элементной базе. От
е
чественные ПЛИС имеют высокую ценуL относительно низкую
надёжность.
С учётом этих условий в моделях генераторовL разработанны
х
при участии сотрудников Юго
Западного университета и выпу
с
кающихся серийно (α5
YYL α5
103)L а также в новой разрабатыва
е
мой модели используется метод прямого цифрового синтезаL ада
п
тированный к особенностям синтезируемых сигналов. Простейший
вариант тако
го синтезатора представлен на рисунке 2.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

113
Рис
Простейший синтезатор опорных импульсов
на основе метода прямого цифрового синтеза
Он содержит многоразрядный двоичный счётчик (
T
)L опер
а
тивную память (
RAM
)L регистр (
RG
)L
осуществляющий синхрон
и
зацию опорных импульсов тактовыми сигналами (
такт)
и упра
в
ляющий микроконтроллер.
В режиме записи микроконтроллер через вход
k
1 регистра
сбрасывает счётчик в начальное состояние. По входу разрешения
счёта СЕ инкрементирует адрес
и записывает в оперативную п
а
мять временную диаграмму генерируемых опорных импульсов.
Последний записываемый код содержит в старшем разряде знач
е
ние бита
осуществляющее сброс счётчика в начальное состояние.
Поскольку задачей синтезатора является генериров
ание цифровых
последовательностейL то аналого
цифровой преобразователь не и
с
пользуется.
Помимо функций управления записью в память синтезатора
микроконтроллер через входы регистра может напрямую формир
о
вать опорные импульсыL что упрощает тестирование генер
атора и
расширяет его функциональные возможности.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
114
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Однако подобное решение обладает существенными нед
о
статками. При широком диапазоне временных параметров генер
и
руемых импульсов объём памяти может достигать гигабайтаL а к
о
личество разрядов счётчика 30. Поми
мо высокой сложности по
д
системы памяти (необходимо использовать динамическую память)
время записи временной диаграммы оказывается неприемлемо
большим.
Особенностью синтезируемых сигналов является тоL что они
представляют собой короткие импульсы (один пери
од тактовой ч
а
стоты). При этом количество активных слов памятиL соответств
у
ющих наличию хотя бы одного опорного импульса на временной
диаграммеL оказывается небольшим (не более
X для всех моделей
разработанных генераторов). Это даёт возможность разбить всю
память на небольшие по объёму сегменты. Сегменты
содержащие
активные слова
воспроизводятся однократноL а большие време
н
ные интервалы между активными сегментами заполняются мног
о
кратным повторением пустого (пассивного) сегмента. В наиху
д
шем случае после
каждого активного сегмента следует пассивный
сегментL а общее количество сегментов памяти не превышает 16.
Общий объём памяти
ОЗУ
СЕαМ
СЕαМ
где V
ОЗУ
объём оперативной памяти синтезатораL
СЕαМ
объём
памяти сегментаL
СЕαМ
количество сегментов.
Счётчик
T
L формирующий адреса оперативной памятиL ра
з
бивается на две части
внутрисегментный счётчик ячеек и счётчик
сегментов. При достижении границы сегмента счётчик ячеек фо
р
мирует сигнал переноса. Если сегмент необходимо повторятьL то
сигнал переноса
блокируется
сегментный адрес не инкремент
и
руется. Таким образом
устройство управления должно принимать
решение о необходимости разрешения или блокировки переноса.
Это решение принимается на основе сравнения количества повт
о
рений пустого сегмента с рас
чётным значениемL зависящим от и
н
тервала между смежными опорными импульсами. Таким образом в
состав устройства управления должен входить счётчик сегментных
переносов.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

115
Объём сегмента может варьироваться от одного слова до по
л
ного объёма памятиL вырождаясь п
ри этом до рассмотренного в
ше простейшего варианта. Минимальный объём сегмента испол
ь
зуется в генераторе α5
YY и требует очень быстрого устройства
управленияL т.к. на принятие решения отводится всего лишь один
такт тактового генератора. Это приводит к нео
бходимости апп
а
ратного решения и усложняет синтезатор.
Поскольку для управления синтезатором используется микр
о
контроллерL то функции управления переносом целесообразно
также возложить на него. При записи временной диаграммы в оп
е
ративную память микроконтр
оллер рассчитывает внутрисегмен
т
ные адреса активных слов и количество интервалов повторения п
у
стых сегментов между всеми смежными активными сегментами и
сохраняет их в памяти. При воспроизведении временной диагра
м
мы он осуществляет подсчёт числа повторов с
егментов
сравнивает
их с расчётными значениями и разрешает или блокирует переносы
в счётчик сегментов
ремяL затрачиваемое на принятие решения
и
определяет объём сегментаZ
СЕαМ
МК
ТАКТ
где
МК
время счёта микроконтроллераL
ТАКТ
тактовая частот
а
генератора.
В генераторе α5
103 времяL затрачиваемое на принятие реш
е
нияL не превышает 12LX мксL что при тактовой частоте генератора
тактовых импульсов 20 Мαц лимитирует минимальный объём се
г
мента 256 байтами. Суммарный объём используемой памяти не
прев
ышает 4 КБL а времяL затрачиваемое на запись временной ди
а
граммы
40 мс 1. Решение обладает хорошей масштабируем
о
стьюL т.
к. при расширении диапазона в сторону низких частот не
требуется никаких аппаратных затратL а при повышении верхней
границы рабочих
частот потребуется увеличение разрядности
внутрисегментного счётчика ячеек и пропорциональное увелич
е
ние объёма памяти. Так как статическая память объёмом 64 КБ
размещается в одной БИСL то объём оборудования возрастает н
е
значительно при увеличении разрешен
ия синтезатора даже на п
о
рядок. В совокупности общие аппаратные затраты на такой синт
е
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
116
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
затор составляют 11 интегральных схемL из которых лишь микр
о
контроллер и память относятся к БИСL а остальные
к
СИС и МИС.
Следует отметитьL что синтезатор поддерживает вс
е режимы
запуска. При внешнем запуске импульсы синхронизации подаются
на регистр с устройства фазовой синхронизации. В генераторе
α5
YY измеряемая задержка между импульсом запуска и ближа
й
шим тактовым импульсом сохраняется в виде напряжения в ко
м
бинирован
ной аналого
цифровой схеме выборки хранения. При
воспроизведении временной диаграммы это напряжение преобр
а
зуется в корректирующую задержку для каждого опорного и
м
пульса 2. В разрабатываемой модели генератора импульсы такт
о
вого генератора поступают на мн
огоотводную линию задержкиL
выходы которой подключены к регистру с параллельной записью.
При поступлении внешнего запускающего импульса текущее п
о
ложение тактового импульса сохраняется в регистреL а полученный
код после преобразования в номер выхода линии
задержкиL соо
т
ветствующий фронту тактового импульсаL управляет коммутат
о
ромL пропускающим тактовые импульсы с этого выхода линии з
а
держки на вход синтезатора 3L
4.
Используемые решения позволяют существенно снизить об
ъ
ём оборудования и оказываются конку
рентными с решениями на
основе ПЛИС по массогабаритным показателямL потребляемой
мощности и стоимостиL обладая лучшей ремонтопригодностью.
Список литературы
1.
αенератор импульсов точной амплитуды α5
103. Руково
д
ство по эксплуатации ТНЯИ.46XX4.002 РЭ
.
М.L 2002.
2.
Пат
.
22562Y0 Российская ФедерацияL МПК
03
3/00
.
Устройство фазовой привязки генерируемой последовательности
импульсов к импульсу внешнего запуска
/ Бондарь О.
α.L βрей
зин В.
Э.L Овсянников Ю.
А.L Поляков В.
α.
№ 200311305X/0Y
а
явл. 05.0
5.2003; опубл. 10.0.2005L Бюл
1Y.
3.
Пат
.
24456 Российская ФедерацияL МПК
03
/00
(2006.01)
Способ фазовой привязки генерируемой последовател
ь
ности импульсов к импульсу внешнего запуска / Бондарь О.
α.L
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

11
Моисеев М.
И.
№ 201012601/0X
заявл.2Y.06.
2010; опубл.
10.04.2012L Бюл
10
12 с.
4. Моисеев М.
И.L
βрейзин В.
Э.L
Бондарь О.
α. Реализация
внешнего запуска в прецизионных генераторах прямоугольных
импульсов
//
Известия Ю
го
ап. гос. ун
т.
2012.
№ 1
.
.
1.
. 64
0.
O.
G. BondrL E.
O. BrezhnevL A.
V. Ryzhkov
outhet tte UniverityL Kurk
REFERENE PULE NTHEIZER’
OF THE PULE IGNAL
GENERATOR
Referene ule yntheizer’ of the ule ignl genertor bed on the
dted ethod of diret digitl ynthei i reente
d.
KeyordZ
GenertorL ule ignlL diret digitl ynthei
УβК 52.0X
А.
А. αримовL В.
А. Пиккиев
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ВАКУУММЕТР βЛЯ МАЛОαО КОСМИЧЕСКОαО АППАРАТА
НАНОКЛАССА
Рассматривается вакуумметр для задачи
получения информации о
распределении плотности частиц в околоземном пространствеL испол
ь
зующий модернизированный инверсно
магнетронный преобразователь.
Ключевые слова
Z в
акуумметрL космический аппарат
Вакуумметр для малых космических аппаратов разработан
для получения информации о распределении плотности частиц в
околоземном пространстве при его установке на борту малых
космических аппаратов нанокласса (
ubet
) или на поверхности
МКС и позволяет измерять давление в диапазоне от
3 до
∙10
Па
(от 10
до 10
мм рт.
ст.)L а также концентрацию
нейтральных и заряженных частиц. Малое время измерения (1с)
позволяет получать информацию о пространственном распредел
е
нии плотности частиц в околоземном пространстве.
Вакуумметр состоит из следующих основных уз
ловZ инвер
с
но
магнет
ронного
малогабаритного датчикаL разработанного в
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
11X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
ЮЗαУL высоковольтного блока питанияL микроконтроллерного
блока управления и обработки информации. В свою очередьL выс
о
ковольтный источник питания состоит из схемы формирования п
е
ременног
о напряженияL импульсного трансформатораL умножит
е
ляL высоковольтного делителя напряженияL микроконтроллераL
формирующего управляющий ШИМ
сигнал. Вторичный преобр
а
зователь состоит из преобразователя тока в напряжениеL цепей з
а
щиты измерительной схемыL анал
ого
цифрового преобразователяL
опорного источника напряженияL микроконтроллераL преобразов
а
теля интерфейса R
4X5. НапряжениеL подаваемое на инверсно
магнетронный преобразователь с высоковольтного источника п
и
танияL приводит к ионизации газа. Величина тока
газового разряда
меняется с изменением плотности газа. Определение концентрации
заряженных частиц определяется тем же датчиком при пониже
н
ном напряжении. Измерение плотности нейтральных и заряженных
частиц осуществляется циклично.
Конструктивное исполнени
е вакуумметра
не герметичный
моноблок. С внешней средой датчик сообщается через отверстие в
монтажной платеL закрытое металлической сеткой
электрома
г
нитным экраном. Экран предназначен для снижения эмиссии эле
к
тромагнитного поля тлеющего разряда датчика
Использование отечественных инверсно
магнетронных пр
е
образователей на борту малых космических аппаратов затруднено
по причине их большой
массы и габаритов. ТакL получивший
наибольшее распространение ПММ32
1 в силу простоты ко
н
струкции и высокой наработки на отказ обладает массой
1L1 кг и
габаритными
oY0124
мм. Также ПММ32
1 обладает малой чу
в
ствительностью преобразования в области высокого
вакуумаL в
сокой погрешностью
30L 50 при 10
10
Па. βля использов
а
ния данного преобразователя в экспериментах на борту малого
космического аппарата была проведена его модернизация. Ко
н
струкция модернизированного преобразователя ПММ32
1М пре
д
ставлен
на рисунке
1.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

11Y
Рис
Конструкция преобразователя ПММ32
Z
катод; 2
анод; 3
полюсные накладки
Конструкция ПММ32
М содержит ряд измененийL позв
о
ляющих снизить рабочее напряжение преобразователяL уменьшить
габаритные размеры и массу. βля
снижения напряжения питания
датчика при неизменной напряжённости электр
ического поля в р
а
бочей камере
снижен зазор между электродами путём уменьшения
внутреннего диаметра катода. βля сохранения неизменной напр
я
жённости магнитного поля необходимо применить
постоянный
магнит с большей индукцией магнитного поляL чем магнит
ПММ32
1. Применение набора из трёх кольцевых неодимовых
магнитов из сплава
Nd
Fe
с остаточной магни
тной индукцией

1.4 Тесла позволило уменьшить внутренний диаметр катода с 2X до
12L6 мм
при сохранении напряжённости магнитного поля. Соотве
т
ственно были уменьшены анод и полюсные наконечники. ВАХ и
градуировочная характеристика полученного преобразователя пр
и
ведены в 1 и 2.
Анализ полученных характеристик ПММ32
М позволяет
сделать
вывод о существенном улучшении характеристик инвер
с
но
магнетронного преобразователя
по сравнению с ПММ32
1
существенно снижены масса и габаритыL обеспечена возможность
работы при напряжении ниже 2500
В.
Внешний вид вакуумметра с установленным прео
бразов
ат
е
лем представлен на рисунке
2.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
120
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Рис
Вакуумметр с установленным
инверсно
магнетронным
малогабаритным преобразователем
Рис
Вакуумметр в составе малого космического аппарата (
ubet
На
рисунке
3 показан вакуумметрL установленный на малый
космический аппарат (
ubet
).
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

121
____________________
1. Луценко А.
А.L Богомазов Р.
Ю. Модернизация вакуумме
т
рического преобра
зователя
//
Инновационные научно
технические
разработки и направления их реализацииZ материалы региональн
о
го науч.
тех
. семинара.
КурскL 2012.
С. 23
26.
2. Исследование характеристик инверсно
магнетронного да
т
чика вакуума для малого космического аппарата
/
Р.
Ю. БогомазовL
А.
А. ЛуценкоL П.
Ю. БорисовL В.
А. Пиккиев
//
Известия Юго
Западного государственного университета
.
2013.
№ 6 (51).
2.
С. 4Y
52
.
Griov
L
.
Pikkiev
outhet tte UniverityL Kurk
VAUOMETER FOR UBEAT
Vuoeter uing odernized inverted gnetron enor for the the roble of
obtining infortion on the ditribution denity of th
e rtile in ner
Erth
e i onidered in thi er.
Key
ord
Z vuoeterL erftL ubet.
УβК
53Y.1.03
β. И. ЛогвиновL А. А. αримов
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ВЫБОР ИСТОЧНИКОВ НЕЙТРОНОВ βЛЯ СОЗβАНИЯ ОПОРНЫХ
НЕЙТРОННЫХ ПОЛЕЙ
В работе рассмотрены возможные подходы к решению одной из проблем
при построении системы синтеза опорных нейтронных полей для реал
и
зации концепции нейтронного спектрометра реального времениL связа
н
ной с выбором первичного источника
нейтронного излучения.
Ключевые словаZ
нейтронное излучениеL источник нейтроновL поток
нейтроновL энергетический спектрL измерения.
Одним из основных препятствий создания промышленных
спектрометров нейтронного излучения реального
времени является
отсутстви
е аттестованных по спектру нейтронных полейL что в
звано неудовлетворительным состоянием метрологии спектроме
т
рических
измерений нейтронного излучения. В данной статье ра
с
сматривается возможный подход к решению этой задачи путём с
о
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
122
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
здания опорных нейтронных
полей с известными и разнообразн
ми по форме энергетическими спектрами от единого образцового
радиоизотопного источника с помощью регулируемой системы з
а
медлителей нейтроновL встраиваемых в систему коллимирования
нейтронного потока.
Ранее 1
L
2 была
изложена концепция построения многод
е
текторного нейтронного спектрометра реального
времени с вычи
с
лительным восстановл
ением энергетического спектра с
помощью
встраиваемой в прибор 3 предварительно обученной нейронной
сети и результаты имитационного модел
ирования такого прибораL
подтверждающие реализуемость и высокую эффективность такого
подхода. Там же было указаноL что одним из главных препятствий
к созданию на этой основе промышленного нейтронного спектр
о
метра реального времени является
неудовлетворител
ьное состо
я
ние метрологического обеспечения нейтронной спектрометрии.
Нами в 
 был проведен анализ существующего метрологического
обеспечения нейтронной спектрометрии
L подтвердивший его зач
а
точное состояниеL не удовлетворяющее требованиям промышле
н
ного в
ыпуска нейтронных спектрометров. Там же для решения
этой проблемы предложено создавать опорные нейтронные поля с
разнообразной формой энергетических спектров с
использованием
радиоизотопных нейтронных
источников и замедлителей нейтр
о
нов различной толщины и
определять спектр таких полей расчё
т
ным путём с использованием библиотеки программ
GEANT
4.
βля создания нейтронных полей в качестве первичных исто
ч
ников нейтронов удобнее всего использовать радиоизотопные и
с
точники. В радиоизотопных источниках нейтроны п
олучаются л
и
бо в результате спонтанного деления (
f)L либо в результате
ядерных реакций (
αL
) на ле
гких ядрахL например
Be(αL n)
.
В качестве источников альфа
частиц используются альфа
активные изотопы
PoL
RL
23Y
PuL
241
A. Интенсивность потока
нейтронов от радиоизотопных источников на основе (
αL
реакции
ограничена активностью препарата и обычно заметно меньше 10
нейтронов в секунду. Кроме тогоL такие радиоизотопные источн
и
ки имеют максимум интенсивности
в основном в
высокоэнергет
и
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

123
ческой части спектра нейтронов (~ 0L1
12 МэВ) и высокий фон
гамма
излучения.
Источники нейтронов по реакции (
αL n)
представляют собой
однородную спрессованную смесь
активного вещества обычно с
порошком металлического бериллия или бора. К
роме бериллия и
бора иногда используются лёгкие элементыZ фторL литийL углерод и
т.д.L
излучателями служат полоний
210L радий
226L америций
241L плутоний
23XL плутоний
23YL кюрий
24X и калифорний
252.
Источники с радием в виде
излучателя дают нейтроны
по реа
к
ции (
αL n)L
вызываемой
частицами
как
собственно
RL так и
продуктов его распада. Преимущество источника
большой срок
службы (период полураспада радия 1620 лет)L недостаток
инте
н
сивное сопутствующее гамма
излучение 5.
В источнике происх
одит ядерная реакция
Be  α →
12
 

(1)
Полониево
бериллиевый источник нейтронов представляет
собой механическую смесь полония
210 и бериллия. Нейтроны и
с
пускаются ядрами бериллия под воздействием альфа
частицL обр
а
зующихся при распаде полония. Полоний
210
практически ч
и
стый альфа
излучатель с
энергией 5L305 МэВ и периодом полура
с
пада 13XL4 суток.
Энергия альфа
частиц и определяет положение максимумов
спектра нейтронов. На рисунке 1 приведены спектры
Be и
R
Be
источников. Поскольку в основном интерес представляет
форма спектраL то г
рафики были пронормированы относительно
своих максимумов интенсивности излучения для более наглядного
сравнения. αраницы излучения плутоний
бериллиевого источника
леж
т в области энергий от ~ 0L05 МэВ до 10L4 МэВ. Спектр был
рассчитан с помощью библиотек
программ
GEANT
4. Спектр им
е
ет 3 явно выраженных максимума. Самый низкий в области 0L5
МэВL средний в области L5 МэВ и самый высокий около 3L3 МэВ.
βля радий
берилиевого источника максимумы несколько смещены
относительно максимумов плутоний
бериллиевого и
сточникаL п
о
скольку энергии альфа
частицL испускаемых радием
меньше эне
р
гии альфа
частицL испускаемых при распаде плутония.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
124
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Из всех (
αL
источников источник
Pu
Be
обладает
наибольшим периодом полураспада (24360 лет)L а значит
высокой
долговременн
ой стабильностью выхода нейтронов при достато
ч
ной величине их выхода (1LX
∙10
нейтр/с на 1 г)L низким уровнем
сопутствующего гамма
излучения (~3 фотона на 1 нейтрон) и х
о
рошо изученным энергетическим спектром (средняя энергия
нейтронного излучения
 4L5
МэВL максимум распределения с
о
ответствует энергии
макс
 10L МэВ). Таким образомL этот исто
ч
ник является преимущественно источником быстрых нейтронов.
Рис
Энергетический спектр
Pu
Be
и
R
Be
источников
нейтроновL полученный с помощью
GEANT
4L
нормированны
относительно своих максимумов
Источником спонтанного деления является
f
с периодом
полураспада X2 года. Этот источник обладает исключительно в
соким удельным выходом нейтронов
10
нейтр/с на 1 мгL что по
з
воляет создавать в буквальном
смысле точечные источники. Он
имеет гладкую и простую форму спектра со средней энергией
1LY
МэВ и максимумом на уровне
макс
~ 0L МэВ и практически л
и
нейным спадом при повышении энергии относительно
макс
. С
о
путствующее гамма
излучение при этом также нев
елико и соста
в
ляет около 3 гамма
квантов на 1 испущенный нейтрон.
Помимо
этого изотопный источник
Сf обладает следующ
и
ми достоинствамиZ постоянство величины потока (не требуется
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

125
мониторинг); длительный ресурс (более трех лет); сравнительно
низкая стоимость и
точечность
источника (его габариты малы по
сравнению с геометрией облучения и измерения). Важ
ным дост
о
инством источника является также простая форма энергетического
спектра. Его вид представлен на рисунке 2.
Рис
.
Энергетический спектр
252
f
источника нейтроновL полученный
с помощью
GEANT
4L нормированный относительно максимума интенсивности
Простая форма спектра позволяет достаточно точно опис
вать его аналитической функцией УаттаZ
48
sh
2E


(2)
Функция Уатта показываетL что хотя нейтроны деления и
рождаются с самыми различными энергиямиL лежащими
в очень
широком интервалеL больше всего нейтронов имеют начальную
энергиюL равную
нв
0L104 МэВ (максимум спектральной
функции Уатта
наиболее вероятная энергия нейтронов деления).
Средняя энергия нейтронов деления
ср
 2
0 МэВ. Почти
все нейтроны д
еления рождаются быстрыми (с энергиями
МэВ). Но быстрых нейтронов с относительно высокими к
и
нетическими энергиями ( МэВ) рождается мало (<1E)L хотя
ощутимое количество нейтронов деления
появляется с энергиями
до 1X
20 МэВ 3.
В фотонейтронных
источниках нейтроны получают по реа
к
ции (
γL
)L которая может идти при энергиях
квантовL превыша
щих энергию связи нейтрона в ядре мишени.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
126
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Мишени делятся на две группыZ
1)
бериллиевые и дейтериевые мишени со сравнительно ни
з
кими порогамиZ 1L6 и 2L23 Мэ
В соответственно
2)
мишени из элементовL для которых энергия связи нейтрона
в ядре выше 6 МэВ.
Радиоактивные изотопы как источники
излучения не испу
с
кают обычно
квантов с энергиейL большей 3 МэВL поэтому в р
а
диоизотопных фотонейтронных источниках испо
льзуются в виде
мишеней только бериллий и дейтерий. В качестве источников
квантов используются радиоактивные изотопы
NL
MnL
GL
L
LL
LL
Th в равновесии с основными дочерними пр
о
дуктами распада. В этих источниках разброс нейтронов по
энерг
и
ям относительно небольшой
L поэтому для многих практических з
а
дач такие источники могут считаться моноэнергетическими 5
Основным ограничением использован
ия источниковL осн
о
ванных на
(γLn)
реакцииL является высокий уровень гамма
фона.
Поэтому их мо
жно использовать только в тех случаяхL когда и
с
пользуются детекторыL не чувствительные к гамма
излучению
(напримерL газоразрядные).
Рис
3.
Энергетический спектр 24N
Be
источника нейтроновL полученный
с помощью GEANT4L нормированный
относительно
максимума интенсивности
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

12
С учётом вышесказанного при использовании сцинтилляц
и
онных нейтронных детекторов фактически остаётся весьма огр
а
ниченный выбор первичных источников нейтронов. Практически
это
Pu
Be
и калифорниевый источники. Поэтому для создани
я
опорных нейтронных полей с разнообразной формой спектра нео
б
ходимо создавать такие поля от одного источника с использован
и
ем замедлителей нейтронов
(см. рис. 3)
.
Несмотря на тоL что источники нейтронов на фотоядерных р
е
акциях имеют спектры
близкие к мо
ноэнергетическимL они дают
существенно более сильное сопутствующее гамма
излучениеL чем
(αL
источники. В этом случаеL если испытываются детекторыL
чувствительные к гамма
излучениюL необходимо принимать сп
е
циальные меры для учёта и компенсации его влияния
. Поэтому для
получения низкоэнергетических нейтронных полей более целес
о
образно использовать (
αL
источники с замедлителями нейтронов.
Список литературы
1. βрейзин В.
Э. Нейтронная спектрометрияZ концепция п
о
строения нейтронного спектрометра реального вр
емени
//
АНРИ
2010
.
№ 4.
С. 2
X.
2. Новый подход к разработке спектрометрического ради
о
метра нейтронного излучения
/
В. Э. βрейзинL А.
А.
αримовL
β. И. ЛогвиновL И.
Н. Мазепа
//
Известия высших учебных завед
е
ний. Ядерная энергетика.
2010.
.
С. 20
25.
3.
βрейзин
В. Э.L
αримов
А.
А..
Измерительный блок для
нейтронного спектрометра реального времени с вычислительным
восстановлением энергетических спектров с помощью нейронных
сетей
//
Известия Юго
Западного государственного университета.
СерияZ
УправлениеL вычислительная техникаL информатика. Мед
и
цинское приборостроение.
2012.
№ 2
.
С. 223.
4.
βрейзин
В. Э.L
Полищук
И. В.L
Логвинов
β. И.
О метрол
о
гическом обеспечении нейтронной спектрометрии
//
АНРИ
.
2012.
4 (1)
С. 2
12.
5. Бекман И. Н. Измерение ионизирующих излученийZ курс
лекций.
М.Z Изд
во МαУL 2006.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
12X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
.
Logvinov
L
.
Griov
outhet tte UniverityL Kurk
THE HOIE OF NEUTRON OURE FOR REATION OF BAI
NEUTRON FIEL
The er diue oible
rohe to olving one of the roble in the
ontrution of the ynthei yte of referene neutron field for ileenting
the onet of rel
tie neutron etroeter ouled ith the hoie of the
riry oure of neutron rdition.
Key
ord
Z
eutron rditionL neutron oureL neutron fluL energy etruL
eureent.
УβК 621.04Y
В.
В. УмрихинL А.
С. Тубольцев
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
βАТЧИК КОНТРОЛЯ ПРОТЕЧКИ ВОβЫ
Рассматриваются особенности выбора параметров конструкции
да
т
чика с учетом электропроводности водопроводной воды.
Ключевые слова
Z система защиты от протечек водыL датчик контроля
протечки водыL электропроводность воды
В мегаполисах ежедневно происходит до
1000 крупных ав
а
рий систем водоснабженияL водоотведения и отопленияL а в ква
р
тирах и офисах Y из 10 происшествий приходится именно на пр
о
течки воды. Поэтому среди инструментальных систем контроля
окружающей среды центральное место
занимают
системы защиты
от протечек водыL составной частью которых являются датчики
протечки воды.
В основе работы датчика лежит измерение электрических
свойств водыL попавшей на контакты датчика.
В большинстве сл
у
чаев удельная электрическая проводимость поверхностных вод с
у
ши 
1 является приблизительной характеристикой концентрации в
воде неорганических электролитов
катионов
N
L К
L Са
L
Mg
и
анионов С
L
O
L НС
. Присутствие других ионовL например
Fe
II
)L
Fe
III
)L
Mn
II
)L
NO
L
HPO
обычно мало сказывается на
величине удельной электрической проводимостиL так как эти ионы
редко встречаются в воде в значительных количествах. Одним из
параметров качества воды является жесткость.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

12Y
Жесткостью воды называется совокупность свойствL обусло
в
ле
нных концентрацией в ней щелочно
земельных элементовL пр
е
имущественно ионов кальция (Са
2
) и магния (Mg
). Жесткость
воды выражается в градусах жесткости (aЖ) 2. αрадус жесткости
соответствует концентрации щелочно
земельного элементаL чи
с
ленно равной 1
/2 его моляL выраженной в мг/дм
(г/м
). Соотнош
е
ния национальных единиц жесткости водыL принятых в других
странахL приведены в таблице 1.
Таблица 1
Единицы жесткости водыL принятые в разных странах
Страна
Обознач
е
ние единицы
жесткости
Россия
αерм
а
Франция
США
Велико
британия
Россия
αермания
Франция
10L000
США

Великобр
тания
lrk
Примечани
Ж 
20L04 мг Са
или 12L15 Mg
в 1 дм
воды;
H  10 мг СаО в
1 дм
воды;
F  10 мг СаСО
в 1 дм
воды;
  1 мг СаСО
в 1 дм
воды;
lrk  10 мг СаСО
в 0L дм
воды.
Жесткость воды колеблется в широких пределах. Вода с
жесткостью менее 4 мг
экв/дм
считается мягкойL от 4 до
X мг
экв/дм
средней жесткостиL от X до 12 мг
экв/дм
жесткой
и выше 12 мг
экв/дм
очень жесткой. Общая жесткость колебле
т
ся от единиц до десятковL иногда сотен мг
экв/дм
L причем карб
о
натная жесткость составляет до
0
X0E от общей жесткости. В
е
личина общей жесткости в питьевой воде не должна превышать
10L0 мг
экв/дм
. Существует множество типов классификаций воды
по степени ее жесткости. В
таблице
2 приведены два примера кла
с
сификации.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
130
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Таблица 2
Классификация воды п
о жесткости
Жесткость водыL
мг
экв/дм
Жесткость воды
в пересчете на
немецкий градус
жесткостиL
H
Росси
αермани
1L6
4L5
Мягкая
Мягкая
1L6
2L4
4L5
6L
Средней жесткости
2L4
3L0
6L
XL4
βостаточно
жесткая
3L0
3L6
XL4
10L0
3L6
4L0
10L0
11L2
Жесткая
4L0
6L0
11L2
16LX
Средней
жесткости
6L0
XL0
16LX
22L4
Очень жесткая
XL0
YL0
22L4
25L2
Жесткая
YL0
12L0
25L2
33L6
Свыше 12L0
Свыше 33L6
Очень жесткая
По значениям электропроводности природной воды можно
приближенно судить о минерализации водыL в том числе о жестк
о
сти водыL с помощью предварительно установленных зависим
о
стей. Приборы для измерения электропроводности жидкостей
называют кондуктометрами.
ринцип действия
кондуктометра
основан на прямой завис
и
мости электропроводности раствора (силы тока в постоянном эле
к
трическом полеL создаваемом электродами прибора) от количества
растворенных в воде веществ.
βля определения общей жесткости измеряется элек
тропр
о
водность и полученное значение сопоставляется с графикомL с
о
ставленным на основе анализа образцов природных вод. На рис.
1
представлен график зависимости удельной электропроводности от
жесткости воды для кондуктометра СОМ
100.
Вертикальная ось значений обозначает показания удельной
электропроводности мкСм/смL полученные в результате измерения
прибором. αоризонтальная ось
немецкие градусы
GH общей
жесткости.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

131
Рис
.
Зависимость удельной электропроводности от общей жесткости
воды
Предельно допустимый норматив жесткости питьевой воды
о
Ж 3L что соответствует примерно 20
о
H
или удельной эле
к
тропроводности порядка 600 мкСм/см.
С учетом вышеизложенногоL электрическое сопротивление
датчика будет зависеть от электропр
оводности водопроводной в
о
ды и
геометрических размеров зазора между контактами. Топол
о
гия датчика приведена на рис.
2.
Рис
Топология датчика протечки водыZ
ширина контакта;
ширина непроводящего зазора;
шаг одного звена меандраL равный


;
длина контура меандра;
ширина контура меандра;
число звеньев меандра
Форма непроводящего зазора между контак
тами выполнена в
виде меандра.
Общая длина непроводящего участка датчика
;
. В случае квадратной формы датчика с
о
отношения между параметрами
L
и
равны
.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
132
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Сопротивление датчика определяется из выражения
Lh
где
σ
электропроводность
водопроводной воды;
толщина водяной пленки
L покрывающей контакты.
Конструктивные параметры датчика должны обеспечивать
безопасность работы и малое энергопотреблениеL поэтому пита
щее напряжение выбрано 5 В.
На рис.
3 представлена зависимость тока через датчик от ш
и
рины непроводящего зазора при следующих параметрахZ толщина
водяной пленки
1 мм; удельная электропроводность воды
600 мкСм/смL что соответствует предельно допустимому нормат
и
ву жесткости водопроводной
воды; шаг одного звена меандра
 10 мм; число звеньев меандра
 5; напряжение питания 5 В;
размеры датчика 50 мм
50 мм.
Рис
Зависимость тока через датчик от ширины зазора между контактами
Из рис.
3 следуетL что изменение зазора от 1 мм до 5 мм в
зывает уменьшение потребляемого тока от 0L5 мА до 0L1 мАL что
соответствует увеличению сопротивлени
датчика с 10 кОм до
50 кОм.
βатчик изготовлен в двух варианта
х. В первом варианте
изг
о
товлен на основе одностороннего фольгированного стеклотекст
о
лита по
субтрактивной технологии с гальваническим золочением
контактов 4L5. Во втором варианте
методом магнетронного
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

133
напыления 6 меди через маску на подложку из поликора с по
д
слоем хромаL затем медь гальванически наращивали до толщины
50 мкм. βля защиты ме
дных контактов от окисленияL как и в пе
р
вом вариантеL применяли гальваническое золочение.
Список литературы
1.
αидрохимические показатели состояния окружающей ср
е
дыZ справочные материалы /
под ред. Т.
В. αусевой.
М.Z ФОРУМZ
ИНФРА
МL 200.
2. αОСТ Р 5202Y
2003. Вода. Единицы жесткости.
М.Z Изд
во стандартовL 2003.
3.
СанПиН 2.1.4.104
01.
Питьевая вода. αигиенические тр
е
бования к качеству воды централизованных систем питьевого в
о
доснабжения. Контроль качества. αигиенические требования к
об
еспечению безопасности систем горячего водоснабжения
.
М.L
2001.
4. Умрихин В.
В.L Захаров И.
С. Физико
химические основы
технологии электронных средств
Курск
. гос. техн. ун
т.
КурскL
2003
.
Ч.
1.
5. Умрихин В.
В.L Захаров И.
С. Физико
химические осн
овы
технологии электронных средств
/
Курск
. гос. техн. ун
т.
Курск
2003
.
Ч.
2.
6. Умрихин В.
В. Особенности
изготовления прозрачных пр
о
водящих слоев методом магнетронного реактивного распыления
сплава индий
олово
//
Известия Юго
Западного государственного
университета. СерияZ УправлениеL вычислительная техникаL и
н
форматика. Медицинское приборостроение
.
2012.
.
Ч.
.
С. 1X
1Y0.
.
.
Urikhin
L
.
.
Tuboltev
outhet
tte
Univerity
L
Kurk
ONTROL ENOR ATER LEAK
The euliritie of the hoie of reter deign of the enor tking into 
ount the eletril 
ondutivity of t ter.
Key
ord
Z rotetion fro ter lekL enor ontrol ter lekgeL the ele
tril ondutivity of the ter.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
134
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
УβК 6X1.3
А.
П. АнтуфьевL А.
Ф. РыбочкинL β.
А. Мелентьев
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ПРИБОР АНАЛИЗА АКТИВНОСТИ ПЧЕЛИНОЙ СЕМЬИ
Предлагается прибор для анализа активности пчелиной семьиL в диап
а
зоне 200
400
котором сравнивается суммарный уровень верхней
части диапазона и нижнейL при этом учитывается некоторый разброс
поступающих массив
овL делается усреднение результата текущего и
предыдущего. В программе прибора заложена возможность сохранения
текущего состояния активности пчел для каждой семьи в базе данных.
При периодической записи активности с интервалом 5
 дней можно
наблюдать дина
мику развития пчелиной семьи.
Ключевые словаZ
акустический шум
L
спектральный анализ
активность
пчелиной семьи.
βля диагностики состояний пчелиных семей разработаны
различные варианты устройств
основанные на преобразовании
акустической информации
издавае
ой
пчелиной семьёй 1.
βля анализа активности пчелиной семь
и разработана стру
к
турная схемаL
которая состоит из двух частей (рис.
1)Z
1.
Выносной блок первичной обраб
отки звуковых сигналов
пчелиной
семьи
2. Мобильное устройство (смартфонL планшет) для
полной
обработки и визуализации информацииL поступающей из выносн
о
го блока.
Рис
Структурная схема прибора для анализа активности пчелиной семьи
Выносной блок представляет собой электронное устройство в
пластмассовом корпусе (рис.
2)L которое
устанавливается на п
о
ложке в улей и закрывает
ся сверху утепляющей подушкой.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

135
Рис
Мобильное устройствоL
устанавливаемое в улье
Внутри блока находится электронная схемаL состоящая из
микрофонаL предварительного усилителяL цифрового потенциоме
т
раL режек
торного фильтра на 50
цL фильтра низкой частоты ФНЧ с
полосой среза 600
цL микропроцессора ATMEGA12X4P
и модуля
блютуз.
В этом блоке осуществляется усиление звукового сигналаL
подавление сетевой наводкиL подавление частотных составляющих
выше 600
спользованием АЦП микроконтроллера ос
у
ществляется дискретизация входного сигнала. Полученный массив
дискретов через модуль блютуз передается в мобильное устро
й
ствоL где проходит дальнейшую обработку и визуализацию резул
ь
татов (рис. 3L 4).
Программа в мобил
ьном устройстве осуществляет связь с в
носным блоком
использованием быстрого преобразования
урье БПФ осуществляет циклическое получение массивов ди
с
кретL т.е. массива спектральных составляющих входного звука
пчелиной семьи.
βля сравнительного анализа
активности используется диап
а
зон 200
400
ц. Сравнивается суммарный
уровень верхней части
диапазона
нижней.
Учитывая некоторый разброс поступающих
массивовL делается усреднение результата текущего и предыдущ
е
го. Кроме
того
отклонение результата ограничи
вается 3E от
предыдущегоL что позволяет получить более плавное изменение
показателей активности пчел. βополнительно анализируется ди
а
пазон X0
160
ц для определения интенс
ивности вентилирования в
ульеL
то есть
для
определения возможности перегрева гнезда.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
136
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Рис
Визуализация результатов из
мерения
Рис
Оценка активности пчелиной семьи
При вычислении активности пчелиной семьи. Сумма квадр
а
тов амплитуд верхнего диапазона делится на сумму квадратов а
м
плитуд нижнего диапазон
а. Если верхний диапазон боль
шеL
то ст
а
вим  и умножаем на 100L соответственно
если верхний меньшеL
то делим нижний на верхний и умножаем на 100. То есть чем
больше пол
ожительный результатL
тем лучше
L
наоборот
по р
е
гулировке усиления массив входных дискретов анализируется пр
о
грам
мой в мобильном устройстве
максимальная амплитуда в
водится на экран в виде индикаторного ползунка
Если величина
больше 3/4 от максимума или меньше
1/4
желательно скоррект
и
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

13
ровать усиление регулируемого усилителя выносного блока с ци
ф
ровым потенциометром в обратной связи. βля этого на экране м
о
бильного устройства ниже индикаторного ползунка выведен по
л
зунковый регулятор
двигая его влево или вправо
мы д
аем к
о
манду программе послать в выносной блок команду пропорци
о
нального изменения величины цифрового потенциометра
е.
проводится коррекция усиления. Если происходят одиночные пр
е
вышения уровня допустимого интервала АЦПL то данный измере
н
ный массив диск
ретов отбрасывается и в вычислении не участвуетL
а программа запрашивает очередной массивL это как дополнител
ь
ная защита.
Кроме
того
в программе заложена возможность сохранения
текущего состояния активности пчел для каждой семьи в базе да
н
ных. При период
ической записи активности с интервалом 5
 дней
можно наблюдать динамику развития семьи. НапримерL провели 6
записей активностиL получили следующие относительные велич
и
ны активности Y5L
120L
150L
160L
165L
140
ВидноL что динамика активности после 150 стал
а замедлятьсяL
что говорит о томL что семья перестает растиL и эти показатели
пойдут на уменьшение с переходом через 0 и далее в минусовую
сторону.
Таким образом
пчеловодL видяL что семья затормозила разв
и
тие и движется в сто
рону роенияL может принять мер
. Например
сделать отводкиL расширить гнездо и т.д. Время измерения 15
30
секундL т.
е.
не разбирая семьи
пчеловод может быстро обойти п
а
секу и выделить несколько семей из общего количества для прин
я
тия оперативных решений и не тратить время на перебор
ку всех
семей и не мешая пчелам внутриульевым вмешательством.
Список литературы
1. Рыбочкин А.
Ф.L Савельев С.
В. Анализ акустических ш
у
мов пчелиных семей с использованием технических средств //
г
рарная наука сельскому хозяйству
атериалы Всероссийской
научно
практической конференцииL 2
2X января 200Y
.
Курск
200Y.
1.
С. 2XY
2Y2.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
13X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
2. Рыбочкин А.
Ф.L Праведникова С.
В. Кодирование акуст
и
ческих сигналов пчелиных семей и формирование их образов спе
к
тров //
Аграрная наука сельскому хозяйству
Z
ате
риалы Всеро
с
сийской научно
практической конференцииL 2
2X января 200Y
.
Курск
200Y.
С. X
13.
3.
Пат
2463X3
Рос. Федерация
. Устройство для диагностир
о
вания состояний пчелиных семей по их акустическому шуму
бочкин А.
Ф.L Романов А.
АL
Яковлев А.
И. Опубл. 20.10.2012
Бюл.
№ 2Y.
4. Пат
№ 126254
Рос. Федерация
. Автоматизированная с
и
стема для дистанционного контроля состояний пчелиных семей
по их акустическому шуму
Рыбочкин А.
Ф.L βрёмов Б.
Б.L Савел
ь
ев С.
В.L Мохсен Шамсан. Опубл
.
2.03.2013
Бюл
. №
Y.
.
Antufiev
L
.
Rybohkin
L
.
Melentev
outhet tte UniverityL Kurk
UNIT ANALI ATIVIT
BEE FAMIL
It i rooed  devie for nlyzing the tivity of the bee olonyL in the rnge
of 200
400 Hz. In oring the
totl level of it to
of the rnge nd loerL t
k
ing into onidertion oe tie
tter inoing rry i done by verging
the reult of the urrent nd the reviou one. In the rogr of the devie i
the oibility of ving the urrent tte of
tivity of bee for eh fily in the
dtbe.
hen reording i tive t intervl of 5
 dyL you n oberve the
dyni of the develoent of the bee fily.
Keyord
Z 
outi noie; etrl nlyi
tivity bee fily
УβК 6X1.3
А.
Ф. Рыбочк
инL П.
О. Матвеев
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ КОЛИЧЕСТВА МЁβА В УЛЬЕ
С ПРИМЕНЕНИЕМ ЕМКОСТНОαО βАТЧИКА
Рассматривается возможность автоматизированного круглогодичного
контроля количества мёда в ульях п
ри помощи персональной ЭВМ.
Ключевые слова
Z емкостной датчикL ульевой контроллерL круглогоди
ч
ный контрольL привес мёда.
βля упрощения сбора информации о количестве мёда в ульях
с использованием емкостного датчика 1
 предполагается и
с
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

13Y
пользование
персональной ЭВМ. В качестве персональной ЭВМ
может выступать персональный компьютер или ноутбукL планшетL
смартфон и т.п. Использование ПЭВМ позволит ускорить время
сбора информацииL даст возможность управления пасекой удале
н
ноL а также сократит трудочасы
пчеловода.
βля
беспроводной
работы будет использоваться модуль
RF
2541
имеющий прошивку
реализующую беспроводной мост
Bluetooth
UART
L для удаленного управления пасекой используем
GPR Internet.
βалее приведен интерфейс программы на ПЭВМ
(рис. 1)
и её
алгоритм
(рис. 2)
Рис
Интерфейс программы ЭВМ пчеловода
Пчеловод запускает ПО на ПЭВМL работающее согласно а
л
горитм
(см.
рис. 2
L появляется интерфейс программы
(см.
рис. 1
.
βалее выбирает режим опроса ульев. Если выбран последовател
ь
ный режимL то
ПЭВМ последовательно через приёмопередатчик
пчеловода по радиосвязи входит в контак
т с приёмо
передатчиками
ульев
контроллеров ульев
. ПЭВМ выставляет код имени ульяL а з
а
тем переходит в режим приёма информации о количестве мёда в
ульеL котор
ая
поступает в в
иде числового
аналогового значения
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
140
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
напряженияL
считанного аналого
цифровым преобразователем
микроконтроллера улья.
Рис
.
Алгоритм работы ПЭВМ
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

141
Рис
.
Алгор
итм связи микроконтроллера улья
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
142
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Разработана электрическая
принципиальная схема устройства
дистанционного изм
ерения количества мёда в улье (рис. 4).
βля
беспроводной работы использован приемопередатчик
RFM
0L к
о
торый имеет возможность перехода в ждущий режим (ток потре
б
ления 3
мкА). Напряжение питания модуля 3 В.
Интерфейс
PI
Рис
Электрическая принципиальная
схема устройства контроля мёда
с ис
пользованием емкостного датчика
Параметры модул
RFM
0 наложили требования на другие
элементы устройстваZ
напряжение питания 3 В;
стабилизатор напряжения 3 В;
нтерфейс
PI
у контроллера.
Стабилизатор напряжения 3В для батарейного питания
имеет
ждущий режим (
не более 1 мкА) и рабочее падение напряжение
менее 0L3.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

143
Операционный усилитель серии 1146
Уβхх работает
при
напряжении
Российские ОУ этого класса освоил
АНαСТ
РЕМ (Зеленоград)
серии 1146Уβхх
днако на данный момент этот ассортимент в
пускается только под большой заказ.
βля контроллера требуется напряжение
от
ВL
интерфейс
PI
L
НАЛИЧИЕ
ШИМ
ИЛИ
ЦАПL
работа кварцевых часов в спящем реж
и
меL микропотребление. Таким требованиям отвечает контроллер
PI
16
1X2
Mirohi
В качестве детектора применена схема с удвоением напряж
е
ния. βифференциальный усилитель позволяет на порядок усилить
полезный сигналL что
необходимо
для
отслеживания жизнеде
я
тельности пчёл. Ресурсов контроллера достаточно для выделения
полезного сигнала на уровне бытовых весов.
Распределили выводы микроконтроллераL в котором систе
м
ный генератор и сброс запрограммированы как внутреннийL поэт
о
му МС
LR
O
O
остались не подключены. Канал
PI
а
действован для подключения радиоканала
I
RB
1L
O
RB
2L
K
RB
4L
сигнал прихода данных
IRQ
RB
0L
сигналы выборки
узлов приёмопередатчика
E
RA
N

RB
5.
Сигнал
СНА
стабилизатора стабилизирован и подключен к
RARA
2.

Вывод
RB
запрограммирован как
ШИМ
для подачи компенсирующего
напряжения на вход дифференциального усилителя. К выводам
RB
RB
подключен часовой кварц. Через вывод
RA
1 подано
напряжение на операционны
е усилители
Между входом и выходом стабилизатора подключен светод
и
од в прямом направлении. В режиме отключенного стабилизатора
питание контрол
лера
осуществляться через светодиод.
Таким
образом
рассмотрена возможность
автоматизирова
н
ного круглогодичного контроля количества мёда в ульях при п
о
мощи персональной ЭВМ с использованием встроенного емкос
т
ного датчика и схемы ульевого контроллера.
Список литературы
1.
Автоматизированная система для учёта количества мёда в
уль
ях пасеки
/
А.
Ф.
Рыбочкин
L В.
Э.
βрейзин
L С.
В.
Савельев
L
А.
П.
βолжен
ков
// Пчеловодство
2011.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
144
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
2.
Рыбочкин А.
Ф.L
βрейзин В.
Э.L Захаров И.
С.
//
Новый сп
о
соб учёта количества мёда в улье
/ Пчеловодство
.
2000.
№ .
С. 56
5.
. Рыбочкин
А.
Ф.L Захаров И.
С. βистанционный круглог
о
дичный контроль над жизнью пчёл /
Пчеловодство
.
2001
.
3.
С. 3
3X.
. Рыбочкин А.
Ф.L Савельев С.
Автоматизированный ко
н
троль количества мёда в ульях пчелиных семей в течение годового
цикла их жизни
человодство холодного и умеренного климатаZ
атериалы
III
международной научно
практической конференции.
ПсковZ
Изд
во
Псковск
ого
НИИСХ
L 2012.
С. 14Y
155.
. Рыбочкин А.
Ф.L Бартенев А.
А. Контроль количества мёда с
применением емкостного датчика
// Биотехносфера
.
2012.
6.

С. 10Y
11.
. Рыбочкин А.
Ф. Контроль лётной активности пчёл и колич
е
ства мёда в ульях пасеки // Апидология и пчеловодствоZ
бор
ник
статей под ред
проф.
α.
В. Ломаева.
ИжевскZ
Изд
во
ИжαТУL
2012
.
С. 2
X4.
.
Рыбочкин А.
Ф. Повышение эффективности пасеки с прим
е
нением электроподогрева пчелиных семей /
го
ап. гос. ун
т.
Курск
L
2012
.
351 с.
.
Контроль лётной активности и количества мёда с примен
е
нием автоматизированной системы
/
А.
Ф.
Рыбочкин
В.
Э.
βрей
зин
L С.
В.
Савельев
L А.
П.
βолженков
//
Альтернативная энергетика
и
кология.
2011.
№ Y.
.
123
132.
A.
F. RybohkinL P. O. Mtveev
outhet 
tte
niverityL Kurk
AUTOMATION OF ONTROL OF AMOUNT OF HONE IN THE
BEEHIVE ITH UE OF THE APAITOR
ENOR
The oibility of the utoted yer
round ontrol of ount of honey in be
e
hive by en of the eronl OMPUTER i onidered.
Key
ord
Z itor enorL beehive ontrollerL yer
round ontrolL honey dd
i
tionl eight.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

145
УβК 6X1.3
А.
С. ШашинL
О.
α. БондарьL А.
Ф. Рыбочкин
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ВИЗУАЛИЗАЦИЯ СКОПЛЕНИЯ ЗИМУЮЩИХ ПЧЕЛ
βля контроля состояния зимующих пчёл и их расположения относител
ь
но стенок улья предлагается использовать адаптер для замера распр
е
деления температур в сечении скопления зимующих пчёл. По полученной
информации программная модель осуществляет визуализацию объёмн
о
го размещения пчелиной семьи в улье.
Ключевые слова
Z видеомониторингL пчелаL визуализацияL адаптерL э
л
липсоидL срединное
сечениеL модельL зимующие пчелыL температураL
распределение температуры.
В процессе зимовки пчелиных семей пчеловода интересует
прогноз успешности зимовки пчёл. Один из важных факторов г
и
бели пчелиной семьи
недостаточное количеств
запасённого м
ё
да. βля успешной зимовки пчёл пчеловод в конце лета и осенью
старается обеспечить пчёл кормомL т.
е. мёдом. Как располагается в
улье кормL пчеловод в холодное время не может проконтролир
о
ватьL или такой контроль ведётся с большими трудозатра
тами.
Особенно критическая ситуация складывается в конце зимовки.
Пчеловод вынужден класть поверх пчелиных рамок мёдL канди
(медовое тесто) во все ульиL хотя нуждаются в этом не все пчел
и
ные семьи. Пчелиные семьи имеют разное количество пчёлL инте
н
сивность
поедания мёда разная. В начале зимовки пчёлы в улье
находятся в виде скопления. Если в улье имеется мёд и гнездо
сформировано правильноL то пчёлы в начале зимовки располагаю
т
ся около передней стенки у леткаL по мере поедания мёда пчёлы
постепенно перемеща
ются сперва вверхL а затем к задней стенке
улья. Если скопление пчёл в середине зимовки окажется около
задней стенкиL то пчёлы погибнут от нехватки корма (мёда).
Поэтому значение визуальной информации о положении
скопления пчёл в улье трудно переоценить. В
области визуального
контроля предложено много работ 1
10. Нами предлагается вести
контроль положения скопления пчёл по единственному сечению
перпендикулярному плоскости летка. Это реализуется с помощью
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
146
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
адаптераL контролирующего температурное поле (рис.
1)L который
необходимо разместить в улье по центру скопления пчёл.
Рис
.
Адаптер для съёма распределения температуры по центральному
сечению ульяZ 1
несущая план
ка
2
контроллер
3
планки
размещения датчиков температуры
4
атчики температуры
Моделирование пчелиного улья с рамками и сформирова
н
ным пчелиным скоплением при температуре
3L3aС показано на
рисунках 2L 3L 4.
Рис
Моделирование пчелиного улья с пчелиными рамками
и сформированным пчелиным скоплением при температуре
3L3
С (вид сверху)
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

14
Рис
Моделирование пчелиного улья с рамками и сформированным
пчелиным скоплением при температуре
3L3
С (вид спереди)
Рис
Моделирование пчелиного улья с пчелиными рамками
и сформированным пчелиным клубом при температуре
3L3
С (вид сбоку)
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
14X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Если пред
по
ложитьL что зимующие пчёлы занимают объём
эллипсоидаL то зная срединное плоское сечение эллипсоидаL во
з
действующую внешнюю температуру на зимующих пчёлL а также
используя графи
киL приведенные на рис. 5L где приведены колич
е
ства пчёлL
занимаемые
ими объёмы при разных воздействующих
температурахL а отсюда можно установить размещение пчёл на
пчелиных рамкахL удалённых по обе стороны от температурного
адаптераL а отсюда визуализиров
ать на экране видиомотора ско
п
ление зиму
ющих пчёл.
Объём эллипсоида определяется формул
ой
аb

где
координаты центра эллипсоида
Рис
Зависимость объема агрегировавшихся пчел (
) от внешней
температуры (Т)L при разной их численностиZ (12L0±0L2) тыс. особей;
(1XL0±0L2) тыс. особей; (21L0±0L2) тыс. особей; (2L0±0L2) тыс. особей;
(33
L0±0L2) тыс. особей
Объем клуба пчел
V,
Внешняя температура Т,
12 тыс
18 тыс
21 тыс
27 тыс
33 тыс
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

14Y
Пример программной модели пчелиной рамки
показан
на р
и
сунке 6 (Y
40)
С.
На первом шаге определяется
площадь срединного плоского
сечения эллипсоида обработкой данных
получаемых с адаптера.
На втором шаге по табулированным данным
графика (
см.
рис. 5)L
для измеренной температуры окружающей среды
L5
С
и
исленности семьи 1X
тыс. особей
программа определяет объемL
занимаемый пчелиным скоплением
6Y00 м
Рис
Программная модель пчелиной рамки при температуре L5
На рис.
 изображено благоприятное расположение пчелиной
семьи в период конец марта
начало апреля (температура
5L1
С)L
которое гарантирует благополучное завершение зимовки.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
150
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Рис
Моделирование пчелиного улья с пчелиными рамками
и сформированным пчелиным клубом при температуре
5L1
С (вид сбоку)
На рис.
X изображено неблагоприятное расположение пчел
и
ной семьи в период конец марта
начало апреля (температура
5L1
С)L которое не гарантирует благополучно
го
завершени
и
мовки.
Рис
Моделирование пчелиного улья с пчелиными рамками
и сформированным пче
линым клубом при температуре
5L1
С (вид сбоку)
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

151
βля контроля распределения температуры в центральном с
е
чении скопления пчёл разработано устройствоL структурная схема
которого приведена на рис. Y
Рис
Устройство для контроля распределения температуры в плоскости
Z
1
дифференциальный усилительL на входы которого подаётся измеряемый
и компенсирующий сигнал
2
линии сканирования столбцов диодной матрицы
3
аналоговый коммутатор строк диодной матри
цы
4
микроконтроллер
с встроенным АЦП
5
матрица диодов
датчиков температуры
6
интегральный датчик температуры

приёмопередатчик
X
источник питания
Устройство работает следующим образом. Микроконтроллер
(МК) заземляет один из столбцов ч
увствительной матрицы
уст
а
навливая низкий уровень сигнала на соответствующем выходе.
При этом остальные столбцы находятся в отключённом состоянииL
т.к. соответствующие им выходы МК находятся в высокоимп
е
дансном состоянии (вывод МК программно ориентирован
на ввод).
Аналоговый коммутатор подключает одну из строк к входу ди
ф
ференциального усилителя и токозадающему резистору. Ко втор
о
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
152
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
му входу постоянно подключена компенсирующая цепьL содерж
а
щая последовательно включённый диод и резистор. Падение
напряжения на
диодах зависит от их температуры. Усилитель
усиливает разность напряженийL сопрягая диапазон входного
дифференциального сигнала с диапазоном встроенного аналого
цифрового преобразователя (АЦП).
В диапазоне измеряемых температур зависимость напряжения
а диодах от температуры носит примерно линейный характер
(около 2
мВ/С
). Одинаковый режим и тип диодов способствует
примерной идентичности их характеристик. Поочерёдное сканир
о
вание диодов матрицы позволяет получить совокупность дифф
е
ренциальных напряжени
йL представляющих собой разность пад
е
ний напряжений на эталонном и измерительных диодах. Она м
о
жет быть легко переведена в разность температур в местах уст
а
новки эталонного и измерительных диодов. Рассогласование х
а
рактеристик диодов можно существенно осла
бить калибровкой
матрицы перед установкой в улей. βля чего нужно выполнить ск
а
нирование матрицы в свободном состоянии (температуры диодов
должны быть одинаковы) и сохранить поправки в области пост
о
янной памяти МК. βля получения абсолютных значений темпер
а
уры МК дополнительно измеряет температуру интегрального да
т
чика (
LM
35)L установленного в непосредственной близости от эт
а
лонного диода. βля снижения влияния подогрева на датчики за
счёт протекающего тока необходимо рабочий ток выбирать в пр
е
делах 100 мкА.
βополнительной мерой может быть импульсное
питание цепи опорного диода. Напряжение на эталонную цепь п
о
даётся одновременно с коммутацией цепи измерительного диода
на интервал времени
необходимый для проведения нескольких
измерений для целей усреднения (о
коло 10 мс на диод)
затем о
р
ганизуется пауза с длительностью
в 10 раз превышающей дл
и
тельность измерений
и проводится измерение в следующей точке.
Поскольку температура в точках измерения изменяется относ
и
тельно медленноL то скорость сканирования 10 точек в секунду для
данной задачи является достаточной. Результаты измерений по р
а
диоканалу поступают на ПК и
подвергаются обработке с целью
определения размера и формы срединного сечения скопления пчёл.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

153
Используя информацию о занимаемых объёмах скопления
пчёл при текущей внешней температур
е и
размерах плоского ср
е
динного сеченияL можно осуществлять визуальный кон
троль об
ъ
емного размещения пчелиного скопления на дисплее для каждой
пчелиной семьи. Такой контроль снижает трудозатраты для пчел
о
вода
и позволяет сохранить зимующих пчёл.
Список литературы
1.
Рыбочкин А.
Ф. Контроль распределения теплового поля в
улье // При
боры и системы управления.
2004.
№ 11.
С. 4
52.
2.
Рыбочкин А.
Ф.
Мельников А.
В.
Контроль распределения
теплового поля на плоскости с использованием термопарной сетки
//
Известия Юго
Западного государственного университета.
Серия
УправлениеL вычисли
тельная техникаL
информатика. Медицинское
приборостроение.
2012.
.
Ч.
1.
С. 163
16.
3.
Рыбочкин
А.
Ф.
Бартенев А.
А.
Программное моделиров
а
ние стадий развития пчелиного расплода на пчелиной рамке в улье
и его визуализация // Математические методы и инновационные
научно
технические разработкиZ сб. науч. тр. / Юго
Зап. гос. ун
т.
КурскL 2014.
С. 14
152.
4.
Рыбочкин
А.
Бартенев А.
А.
Разработка программного
обеспечения для формирования визуальной информации о разв
и
тии пчелиной семьи //
Известия Юго
Западного государственно
го университета.
Серия
УправлениеL вычислительная техникаL
информатика. Медицинское приборост
роение.
2013.
1.
С.
115
120.
5.
Рыбочкин
А.
Ф.
Бартенев А.
А.
Мониторинг жизненных
процессов пчелиной семьи на основе анализа распределения те
п
ловых полей в улье
// Альтернативная энергетика и
кология.
2014.
№ 13.
С. 4Y
5X.
6.
Рыбочкин
А.
Ф. Электрическая принципиальная схема а
в
томатизированной системы контроля распределения теплового
о
ля в ульях пасеки
// Информационно
измеритель
ные диагностич
е
ские и управляющие системыZ сб. матер.
еждунар. науч.
техн.
конф.
/
Курск. гос. техн. ун
т.
КурскL 200Y.
С. X
X0.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
154
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
.
Рыбо
чкин
А.
Ф.
Захаров И.
С.
Вычислительная техника и
контроль пчелиных семей // Пчеловодство.
1YY4.
5.
С. 16
1X.
X.
Рыбочкин
А.
Ф.L
Захаров И.
С.
Компьюте
рные системы в
пчеловодстве /
Курск. гос. т
ехн. ун
т.
КурскL 2004.
41X с.
Y.
Пат. 2000050. Рос. ФедерацияL МКИ А 01 К 5/00L 4/00.
Автоматизированная система для наблюдения и содержания пч
е
линых семей / Рыбочкин А.
Ф.L Захаров И.
С.L Новосельцев И.
А. //
Открытия. Изобретения.
1YY3.
№ 33
36.
10.
Пат. 2126622 Рос. ФедерацияL МКИ А 01 К 51/00L 5/00.
в
томатизированная система для круглогодичного наблюдения за жи
з
недеятельностью пчелиных семей / Рыбочкин А.
Ф.L Захаров И.
С.L
Шеховцов О.
А.L βрейзин В.
Э. // Открытия. Изобретения.
1YYY.
№ 6.
A.
. hhinL O.
G. BondrL A.
F. Rybohkin
outhet tte UniverityL Kurk
VIUALIZATION OF AUMULATION OF INTERING BEE
To onitor the ttu of intering bee nd their oition reltive to the ll of
the hiveL it i rooed to ue the dter for
the eureent of the teer

ture ditribution in the ro etion of  ongetion of intering bee. Aording
to the infortion reeivedL the rogring odel render the voluetri
roertie of bee
fily in the hive.
Key
ord
Z videoonitoring; bee
; viuliztion; dter; ellioid; iddle e
tion; odel; intering bee; teerture; ditribution of the teerture.
СЕКЦИЯ
ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ СИСТЕМ
И
ОБЪЕКТОВ
УβК 004.056
И.
В. Калуцкий
В.
А. Шумайлова
β.
А. Никулин
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
СОЗβАНИЕ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ОТ УТЕЧКИ
КОНФИβЕНЦИАЛЬНЫХ βАННЫХ
Рассматривается проблема утечки конфиденциальной информации.
Описываютс
я методы защиты конфиденциальной информации на
уровне организационных процедур и внедрении программных продуктов.
Ключевые слова
Z конфиденциальныйL защитаL
LP
системаL информ
а
цияL утечка.
Защита
конфиденциальных
данных
один из важнейших кр
и
териев успешн
ого ведения бизнеса
в современном обществе. Уте
ч
ка закрытой информации (методы ведения бизнесаL сведенияL с
о
ставляющие коммерческую тайну) может нанести компании сер
ь
езный ущерб и обеспечить преимущества ее конкурентам. В связи
с этим многие конкурентоспособные компании став
ят перед собой
главной целью защитить конфиденциальные данные.
Согласно п.
1 ст.
3 Федерального закона №
YX
ФЗ
О комме
р
ческой тайнеL к
онфиденциальная
информация
это информацияL
составляющая коммерческую тайнуL а именноZ сведения люб
ого
характера (прои
зводственныеL технические
L
экономические
L орг
а
низаци
онные
и другие)L в том числе о результатах интеллектуал
ь
ной деятельности в научно
технической сфереL сведения о спос
о
бах осуществления профессиональной деятельностиL которые
имеют действительную или потен
циальную коммерческую це
н
ность в силу неизвестности их третьим лицамL к которым у третьих
лиц нет свободного доступа
1
На первом этапе создания системы защиты конфиденциал
ь
ных данных определяетсяL что именно относится к закрытой и
н
формации (клиентская б
аза для страховой компанииL чертежи для
строительной фирмы и т.д.) в компании. Затем выбирается метод
защиты. Это могут быть организационные процедуры внутри ко
м
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
156
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
пании или программные продуктыL направленные на предотвращ
е
ние утечки данных.
Организационные
процедуры чаще всего подразумевают ра
з
работку положений Об информационной безопасностиL О ко
м
мерческой тайнеL О персональных данных и сопутствующих им
инструкцийL актов и распоряжений. βанные положения должны
устанавливать четкий перечь конфиденциаль
ной информацииL п
о
рядок обращения с нейL учетL хранение и меры ответственности за
ее разглашение.
Поручить разработку вышеперечисленных положений можно
работникам компании либо воспользоваться услугами сторонних
лицL занимающихся разработкой правовых докум
ентов. Безусло
в
ноL работник лучше знает структуру компанииL ее сильные и сл
а
бые стороныL к тому же разработка положений внутри предприятия
не требует больших затрат. В то же время следует отметитьL что
лица сторонних компаний более компетентны в правовых в
опросах
по защите конфиденциальной информации.
αлавная цель организационных процедур
это
не предотвр
а
тить утечку данныхL а установить меры ответственности в соотве
т
ствии с законодательством РФ за разглашение конфиденциальной
информации.
Основная цель вне
дрения программных продуктов
предо
т
вратить утечку данных в информационной системе компании. О
д
нако при внедрении программных продуктов без организационных
процедурL первое будет совершенно бесполезноL так как в случае
разглашения сведений компания не смо
жет ничего предъявить
нарушителю и потребовать от него возмещения убытков.
Предотвратить нежелательное распространение информации
через информационную систему компании можно с помощью ра
з
личных антивирусных программL
firell
и т.
д.
L однако эти сре
д
ства н
е обеспечивают в полной мере защиту данных. Наиболее э
ф
фективный метод
внедрение системы
LP
LP
системаL как правилоL является распределённым пр
о
граммно
аппаратным комплексомL состоящим из большого числа
модулей различного назначения. Часть модулей фун
кционирует
на
выделенных серверахL часть
на рабочих станция
х сотрудников
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

15
компанииL часть
на рабочих местах сотрудников службы бе
з
опасности
Выделенные сервера могут потребоваться для таких модулей
как база данных
и иногда для модулей анализа инфо
рмации. Эти
модулиL по сутиL являются ядром и без них не обходится ни одна
LP
система. База данных необходима для хранения информацииL
начиная от правил контроля и подробной информации об инциде
н
тах и заканчивая всеми документамиL попавшими в поле зрения
и
стемы за определённый период. В некоторых случаях система даже
может хранить копию всего сетевого трафика компанииL перехв
а
ченного в течение заданного периода времени.
Модули анализа информации отвечают за анализ текстовL и
з
влечённых другими модулями из
различных источниковZ сетевой
трафикL документы на любых устройствах хранения информации в
пределах компании. В некоторых системах есть возможность и
з
влечения текста из изображений и распознавание перехваченных
голосовых сообщений. Все анализируемые тексты
сопоставляются
с заранее заданными правилами и отмечаются соответствующим
образом при обнаружении совпадения
Модуль управления предназначен для администрирования с
и
стемы. С помощью этого модуля производится настройка и пр
о
верка работоспособности всех
других модулей.
Некоторые
LP
системы
включают в себя модуль для
настройки политики безопасности (ПБ) компании. Когда аналитик
знаетL какая именно информация не подлежит разглашениюL он
может облегчить себе работуL создав политику безопасностиL
включающу
ю словаL словосочетания и шаблоны документов по
определенной тематике. ТакL к примеруL политика безопасности
конфиденциальные документы будет искать фразы конфиде
н
циально для служебного пользования и т.
п.L таким образом все
перехваченные документыL
в которых встречается хотя бы одна из
фраз
будут автоматически попадать в ПБ конфиденциальные д
о
кументы.
Как правилоL современная
LP
система охватывает следу
щие области ИСZ
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
15X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
нтернет
трафик
перехват конфиденциальной информ
а
цииL пересылаемой по электронной почтеL
kye
L в социальных с
е
тяхL размещенной на
нтернет
ресурсах и т.п.;
монитор
снятие скриншотов и запись видео с мониторов
ПК работников;
микрофон
запись разговоров при на
личии микрофона (не
обязательно включенного);
съемные устройства
анализ и учет съемных носителейL
активных на ПК работников;
принтеры и сканеры
просмотр документовL отправле
н
ных на печать (сканер);
клавиатура
запись нажатых клавиш на клавиатуре.
Неко
торые
LP
системы предоставляют возможность пр
о
смотра рабочего места сотрудника через веб
камеруL установле
н
ную на ПК.
Таким образомL
LP
сис
тема
выполняет большое количество
действийL направленных на защиту данных. βля того чтобы вне
д
рение
LP
системы пр
инесло ожидаемые результатыL необходимо
определить
какие данные защищатьL чтобы из большого массива
информации выбрать интересующую.
Кроме предотвращения утечки данных
LP
система может
выполнять следующие функцииZ
учет рабочего времени (опозданияL поздни
е уходыL неявка
работников);
анализ эффективности сотрудников при работе на ПК
(промежутки активности и неактивностиL время работы в офисных
программах и т.д.);
сбор информации о работниках (интересыL политические
взглядыL взаимоотношения и др.).
Помимо эт
ого некоторые
LP
системы содержат модульL к
о
торый сам составляет отчеты по работе каждого сотрудника за в
бранный промежуток времени. Аналитик может просмотреть отчет
об эффективности работникаL суммарном времени посещения са
й
товL суммарном времени присут
ствия на рабочем местеL активн
о
стиL продуктивности и др.
Внедрение системы
LP
и прочих программных продуктов
без создания организационных процедурL которые определяют п
е
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

15Y
речень конфиденциальной информации и меры ответственности за
ее разглашениеL будет бесполезным для обеспечения защиты и
н
формации. Именно поэтому система защиты от у
течки данных
должна создаваться комплексноL т.е. состоять как из организацио
н
ных процедурL так и из внедрения программных продуктов.
Конкуренция на рынке товаров и услуг растетL а следовател
ь
ноL растет
интерес компаний к конфиденциальной информа
ции ко
нкурентов.
Предотвращение утечки информации постепенно
становится важной составляющей успешного ведения бизнеса.
Согласно исследованию
аналитического центра компании
erhInfor
за 2015гL
около
52
опрошенных российских комп
а
ний столкну
лись
с утечкой инф
ормации
3
Это еще раз доказыв
а
ет тоL что каждая успешная компания не должна оставлять без
внимания угрозы утечки конфиденциальной информацииL а должна
комплексно защищаться от них и
более тогоL уметь предупреждать
такие угрозы.
Список литературы
1.
Коммерческая тайна и конфиденциальная информация
1YY4
2016
г.
Электронный ресурс
URL
Z
httZ//
.
Inter
o.ru/
ublition/koerheky_tyn_i_
konfidentilny_
infortiy
2.
Обзор LP
систем на мировом и российском рынке. 2005
2016
г.
Электронный
ресурс
URLZ .
httZ//.nti
lre.ru/
nlyti/Tehnology_Anlyi/ LP_rket_overvie_2014
3.
Пресса о Нас Электронный ресурс.
URL
Z
httZ//erhin
for.ru/re/rtile/
I.
V.
Klutkiy
V.
A. huylov
.A. Nikulin
outhet
tte UniverityL Kurk
REATE A TEM OF PROTETION ONFIENTIAL ATA FROM
LEAKAGE
onidered the roble of lekge of onfidentil infortion. eribed the
ethod of rotetion of onfidentil infortion t level of orgniztionl ro
e
dure nd the ileenttion of oftre rodut.
Key
ord
Z onfidentilL rotetionL LP
yte
L infortionL lekge.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
160
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
УβК 004.56.5
В. А. АлтуховаL К. А. Тезик
L Е. Б. АнфиловаL А. Н. Золотарева
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ИССЛЕβОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОαРАММНЫХ СРЕβСТВ
КРИПТОαРАФИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
В статье расс
мотрены программные средстваL предназначенные для
защиты информации с помощью криптографических систем. Проведен
анализ эффективности программных средств криптографической з
а
щиты.
Ключевые слова
Z защита информацииL криптографияL ключL шифров
а
ниеL
электронно
цифровая подпись
L
электронный документооборотL
конфиденциальность.
В современном мире криптография занимает лидирующие п
о
зиции в сфере защиты информации. История криптографии
о
весница истории человеческого языка. Изначально она примен
я
лась в
основном в области дипломатической и военной связи. В
настоящее время она используется в коммерческой и произво
д
ственной деятельности. Стоит обратить внимание на тоL что в Ро
с
сии на сегодняшний день по шифрованным каналам связи перед
а
ется огромное множеств
о сообщенийL телефонных переговоровL
большие объемы электронного документооборотаL и из этого сл
е
дуетL что сохранение тайны личной переписки необходимо.
Криптография представляет собой совокупность методов пр
е
образования данныхL направленных на тоL чтобы с
делать эти да
н
ные бесполезными для злоумышленника. βанные преобразования
позволяют решить две главные проблемы защиты информацииZ
проблемы конфиденциальности (путем лишения противника во
з
можности извлечь информацию по каналам связи) и проблему ц
е
лостности
(путем лишения противника возможности изменить с
о
общение такL чтобы изменился его смыслL или ввести ложную и
н
формацию). Проблемы конфиденциальности и целостности и
н
формации тесно связаны между собойL поэтому методы решения
одной из них часто применимы для
решения другой. В криптогр
а
фии выделяют два вида криптографических системZ открытого
ключа (асимметричные) и криптосистемы секретного ключа (си
м
метричные).
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

161
Симметричные криптосистемы используются на протяжении
нескольких тысячелетий и до настоящего времен
и основаны на
классическом принципе обеспечения конфиденциальности и и
н
формации
а именно на секретности используемого ключа для всехL
кроме лицL допущенных к информации
2. Защита информации с
помощью симметричных криптосистем обеспечивается хранением
се
кретности ключа
.
На сегодняшний день наиболее популярны
криптосистемы секретных ключей E и
AE
.
В России и в нек
о
торых странах СНα используется симметричная криптосистема
αОСТ 2X14
XY.
Асимметричные криптосистемы были разработаны крипт
о
графами США βифф
и и Хеллманом в 1Y5 году. Принципиальное
отличие асимметричной криптосистемы от криптосистемы си
м
метричного шифрования состоит в томL что для шифрования и
расшифрования информации используются два ключа
открытый
и закрытый (частный)L которые математичес
ки связаны друг с др
у
гом. Открытый ключ доступен всем пользователям данной сист
е
мы информационной защитыL а частный ключ доступен только его
владельцу и хранится в секрете. Из криптосистем открытого ключа
наиболее популярной является RA. Алгоритм цифровой
подписи
(A)
также популярный механизм на основе открытого ключаL
применяемый для создания цифровых подписей и работы с нимиL
но не для шифрования.
Общепризнанное преимущество
симметричных систем
а
ключается в более высокой скорости шифрованияL в меньших ра
з
мерах исполь
зуемого ключаL обеспечивающего стойкостьL и в б
о
лее высокой степени научной обоснованности криптографической
стойкости. Однако
асимметричные
криптосистемы
позволяют ре
а
лизовать протоколыL заметно расширяющие область применения
криптографической защиты информации. Важным недостатком
симметричных шифров является невозможность их использования
в механизмах формирования эл
ектронной цифровой подписи и
сертификатовL так как
ключ известен каждой стороне.
Одним и
з главных недостатков ас
метричных криптосистем
является тоL что требуются большие вычислительные ресурсыL п
о
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
162
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
этому на практике данная криптосистема используется в
сочетании
с другими алгоритмамиZ
ля электронно
цифровой подписи (
ЭЦП
) сообщение пре
д
варительно подвергается хешированиюL а с помощью асимметри
ч
ного ключа подписывается лишь относительно небольшой резул
ь
тат
хеш
функц
ии
ля шифрования они используются в форме
гиб
ридных
криптосистем
L где большие объёмы данных шифруются
симме
т
ричным шифром
на сеансовом ключеL а с помощью асимметричн
о
го шифра передаётся только сам сеансовый ключ.
На текущий момент среди систем криптографической защиты
информации преобладают открытые алгоритмы шифрования с и
с
ользованием симметричных и асимметричных ключей с длинойL
достаточной для обеспечения нужной криптографической
сложн
о
сти. Наиболее распространенные алгоритмыZ симметричные ключи
российский Р
2X14.XYL AEL EL R4; асимметричные ключи
RAL
αОСТ Р 34.10
2001
; с использованием хеш
функций
34.11.Y4L M4/5/6L HA
1/2.
Наиболее выгодным представляется использование гибри
д
ны
криптосистем
L сочетающих принципиальные преимущества
как симметричныхL так и асимметричных
криптосистем
. В прот
о
коле секретной связи с использованием гибридной
криптосистемы
L
в котором асимметричный алгоритм используется для засекреч
и
вания и распределения ключей связиL а алгоритм с секретным кл
чом связи использу
ется для защиты данных. Кроме тогоL такой
протокол допускает уничтожение секретного сеансового ключа
сразу после завершения сеансаL что существенно снижает опа
с
ность его компрометации.
Комбинированный (гибридный) метод шифрования позволяет
сочетать преимущ
ества высокой секретностиL предоставляемые
асимметричными криптосистемами с открытым ключомL с пр
е
имуществами высокой скорости работыL присущими симметри
ч
ным криптосистемам с секретным ключом. При таком подходе
криптосистема с открытым ключом применяется д
ля шифрованияL
передачи и последующего расшифрования только секретного кл
ча симметричной криптосистемы. А симметричная криптосистема
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

163
применяется для шифрования и передачи исходного открытого
текста. В результате криптосистема с открытым ключом не замен
я
ет
симметричную криптосистему с секретным ключомL а лишь д
о
полняет ееL позволяя повысить в целом защищенность передава
е
мой информации.
Аграновский А.
В. отмечает
L что в компьютерных системах
используется стандартное и специализированное оборудованиеL а
также
программное обеспечениеL которое выполняет определенный
набор функцийZ аутентификацию пользователяL разграничение д
о
ступа к даннымL обеспечение целостности информацииL шифров
а
ние и электронную цифров
ую
подпись (ЭЦП)
1. Целостность и
ограничение доступа
к информации обеспечивают специализир
о
ванные компонентыL использующие криптографические методы
защиты.
βля
осуществления криптографической защиты информации
существуют специальные программные продуктыL называемые
средствами криптографической защиты информ
ации (СКЗИ). Пр
о
граммные СКЗИ
это специальный программный комплекс для
шифрования данных на носителях информации (жесткие и
flh
дискиL карты памятиL /V) и при передаче через Интернет
(электронные письмаL файлы во вложенияхL защищенные чаты) 2.
Вс
я работа по защите данных от создания ключей и работы с се
р
тификатами до выработки или проверки подписи и зашифровыв
а
ния/расшифровывания полностью проводится в рамках такого
универсального программного комплекса.
Одним из наиболее динамичных направлений в
современной
ИТ
сфере является анализ рынка средств криптографической з
а
щиты информации. Масштабы и сложность задач криптографич
е
ской защиты данных непрерывно растут. К. Черезов говорит о томL
что
с одной стороныL организациям необходима стабильная и до
л
осрочная защита интеллектуальной собственности и конфиденц
и
альной информацииL но с другой
с развитием информационных
технологий и изменением бизнес
моделей появляются новые
действующие лицаL новые угрозы и новые стандарты
4. На
сегодняшний день конку
ренция на рынке СКЗИ велика. Рассмо
т
рим четыре программных продукта в области криптографииZ
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
164
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
ikrytorL Trueryt .1
L
ryto
ro
P
3.YL Infoth
ryto
torge
продукт достаточно известной компании
Infoth
Выделим основные критерии для оценки
эффективности пр
о
граммных криптографических средств
тоимость СКЗИ является одним из основных критериев
при выборе системы.
спользование алгоритма шифрования;
окрытие зашифрованных объектов;
абота с русскоязычной документацией
оддерживаемые операцион
ные системы явля
тся ва
ж
ным показателем для программно
реализованной криптобиблиот
е
ки.
В табл
ице
приведена сравнительная оценка основных крит
е
риев на продукты криптографической защиты информац
ииZ
ikrytorL Trueryt .1а
L КриптоПро
P
3.YL Infoth
r

totorge
Сравнительный анализ основных характеристик СКЗИ
Критерии
оценки
Наименование СКЗИ
ikrytor
Trueryt .1а
КриптоПро
P
3.Y
Infoth
rytotorge
СтоимостьL
руб
Свободная
лицензия
Свободная
лицензия
Русскоязы
ч
интерфейс
Алгоритмы
шифрования
AE
Tofih
erent
AE erent
Tofih
αОСТ Р 34.10
αОСТ Р 34.11
αОСТ 2X14
XY
AE
αОСТ 2X14
Операционная
система
Mirooft
indo
Mirooft
indoL
Linu
M O X
Mirooft i
n
doL
Linu
M O X
iO
FreeB
Mirooft
indo
Поддержка
ЭЦП
Сертификат
ФСБ
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

165
Таким образомL для пользователей различного уровня прив
е
дем
рекомендации по выбору СКЗИ
1.
βомашнемуL локальному пользователю стоит обратить
внимание на программные продукты криптографической защиты
ikrytor и Trueryt .1аL так как данные программные сре
д
ства бесплатны. Программа ikrytor позволяет шифровать
все
дисковые разделыL включая системный. Программа Trueryt .1а
более проста в использовании и поддержи
вает русскоязычный
н
терфейс.
2.
ПользователюL который работает в электронном бизнесе в
корпоративных сетях
можно предложить такой программный пр
о
дуктL как КриптоПро
P
3.Y. При относительно невысокой сто
и
мости является надежной программой для защиты конфиденциал
ь
ной информацииL при этом имеет сертификат ФСБL возможность
работы в множестве ОС и использует три
алгоритма шифрования.
Кроме тогоL данная программа может быть использована для защ
и
ты электронного документооборота с помощью ЭЦП.
3.
Программа
nfoth rytotorge позволяет защищать
данныеL которые находятся на других компьютерах в рамках л
о
кальной
сети
с возможностью организовать дифференцированный
доступ к любой папкеL содержащей другие вложенные папки и
файлы. βанную программу можно рекомен
довать использовать для
небольшого предприятия.
Можно сделать выводL что в современном мире криптография
счи
тается важной составляющей
информационных системL начиная
от электронной почты и заканчивая системой электронного док
у
ментооборота. Средства криптографической защиты гарантируют
подотчетностьL прозрачностьL целостностьL доступность и конф
и
денциальность.
Сп
исок литературы
1.
Аграновский А.
В.
Хади
Р.
А.
Практическая криптогр
а
фия. Алго
рит
мы и их программирование.
М.Z Солон
ПрессL 200Y.
25X с.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
166
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
2.
Баричев С.
α.
αончаров
В.
В.L
Серов
Р.
Е.
Основы
современной криптографии Z учебное пособие
.
М.Z αорячая
Линия
ТелекомL 2006.
152 с.
3.
Мао
В.
Современная криптография
Z Теория и практика.
М.Z
Вильямс
L 2005.
6X
с.
4.
Черезов К. Средства криптографической защиты инфо
р
мации (СКЗИ)
// Информационная безопасность.
200.
.
. 54
55.
V. A. AltukhovL K. A. TezikL E. B. AnfilovL A. N. Zolotrevа
outhet
tte
Univerity
L
Kurk
REEARH OF EFFIIEN OF OFTARE RPTOGRAPHI
INFORMATION EURIT
In rtile the oftre intended for infortion eurity by en of rytogr
h
i yte re onidered. Effiieny nlyi of oftre of rytogr
hi r
o
tetion i rried out.
KeyordZ
infortion eurityL rytogrhyL keyL eniheringL eletroni nd
digitl igntureL eletroni
douent floL onfidentility.
УβК
004.56.5L 004.432
К. А. Тезик
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный
университетL Курск
ЗАЩИТА
EB
САЙТОВ С ПОМОЩЬЮ СЦЕНАРИЕВ НА ЯЗЫКЕ
ПРОαРАММИРОВАНИЯ
JAVARIPT
В статье на конкретных примерах рассмотрены методические подходы
к защите информации на сайте средствами сценариев на языке пр
о
граммирования Jvrit.
Ключевые
слова
Z защита информацииL сайтL динамические
eb
страницыL клиентский сценарийL парольL язык программирования
JvritL
HTML
документ.
Важными задачами
информационной безопасности в области
интернет
технологий являются следующиеZ
защита информации
eb
сайта от несанкционированног
о
доступа;
защита контента
eb
сайта от несанкционированного коп
и
рования.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

16
βля решения данных задач могут быть использованы пр
о
граммные методыL основанные на применении
PHP
L
Perl
L
Jv
скриптовL предназначенных для защиты
информации. В данной
статье на конкретных примерах рассмотрим методические подходы
к защите информации на сайте средствами
Jv
скриптов.
Jvrit
это язык программированияL предназначенный
для написания сценариев активных HTML
страниц. Время стат
и
чес
ких сайтовL никак не реагирующих на действия посетителейL
давно прошло. Программисты для создания динамических
eb
страниц с формами регистрацииL многоуровневыми менюL счетч
и
ками посещенийL гостевыми книгамиL базами данных и другими
интерактивными
элементами используют язык программирования
Jvrit. βанный язык программирования
разработан
фирмой
Nete ounition orortion в 1YY6 году. Первоначальное
название языка программирования
Liverit. После завоевания
языком программирования Jv
 всемирной известности Liverit
из коммерческих соображений переименовали в Jvrit.
С самого начала своего развития язык Jvrit применялся
для написания клиентских сценариевL однако существует версия
данного языка для создания активных серверных
страниц. Пр
о
грамма на Jvrit встраивается непосредственно в исходный
текст HTML
документа и интерпретируется брузером по мере з
а
грузки этого документа. С помощью Jvrit можно динамически
изменять текст загружаемого HTML
документа и реагировать на
событияL связанные с действиями посетителя или изменениями с
о
стояния документа или окна.
Важная особенность Jvrit
объектная ориентирова
н
ность. Программисту доступны многочисленные объектыL такие
как документыL гиперссылкиL формыL фреймы и т.д. Объе
кты х
а
рактеризуются описательной информацией (свойствами) и во
з
можными действиями (методами).
Также сценарии на языке Jvrit широко используются в
целях информационной безопасности. Рассмотрим два варианта
Jv
скриптовL предназначенных для защиты сайт
а паролем.
1.
Рассмотрим
Jv
скриптL предназначенный для защиты п
а
ролем конкретной страницы. Если пароль неверныйL то пользов
а
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
16X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
тель переадресовываетсяL если верныйL то выдается сообщение и
загружается текущая страница. βанный
Jv
скрипт следует вст
а
вить м
ежду тегами eb
страницыL которую
следует защитить паролем. В данном демонстрационном примере
пароль
ord
L в случае неверного ввода пользователь переадр
е
совывается на
eb
страницу
htt
Z//
tudi
riti
ru
hed
title
Защита паролем. Если пароль неверный
то пользователь переадр
е
совываетсяL если верный
то выдается сообщение и загружается стран
ца.<rit lngugeJvrit

//
  rot('ПожалуйстаL введите пароль');
/ Запрос пароля
if ('ord') 
// Не забудьте сменить пароль
lert('Вход разрешен')
// текст сообщения о том
что пароль принят
 ele 
to.lotion.hrefBhttZ//tudi.riti.ru/B
// Страница
на которую будет направлен пользователь
если пароль не в
е
рен
//

rit

hed
2. Рассмотрим
Jv
скриптL в котором логин и пароль на ка
ж
дую страницу сайта отдельный. В данном демонстрационном пр
и
мере рассматривается защита сайта из трех страниц. НапримерL для
страницы
ne
ht
исполь
зуется логин пример1 и пароль пр
и
мер1. βанный
Jv
скрипт может быть реализован на главной
странице сайта.
< hed
< rit lngugeBJvritB

Begin
funtion Login()
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

16Y
vr done0;
vr uernedouent.login.uerne.vlue;
uerneuerne
.toLoere();
vr orddouent.login.ord.vlue;
ordord.toLoere();
if (uerneB
пример
B && ordB
пример
B)  i
do.lotionBontkt.htB; done1; 
if (uerneB
пример
1B && ordB
пример
1B) 
i
n
do.lotionBne.htB; done1; 
if (uerneB
пример
2B && ordB
пример
2B) i
do.lotionBerv.htB; done1;
// и так далее...
if (done0)  lert(BНевеный пароль или имя пользователяAB); 
// End

<enter
for nelogin
< lignBenterBИмя
orB#FFFFFFB
Пароль
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
10
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
izeB3B olorB#FFFFFFB
Перейти
на
сайт
B onlikBLogin()B
enter
Рассмотрим 2
варианта
Jv
скриптовL
предназначенных
для
защиты контента
сайта от несанкционированного копирования.

v
крипты необходимо вставлять между тегами 1.
Рассмотрим
Jv
скриптL
позволяющий скопировать
текстL но после вставки текста в конце появляется ссылка на исто
ч
никL напримерZ ИсточникZ i

u
ru
<rit tyeBtet/jvritB
funtion ddLink() 
vr body_eleent  douent.getEleentByTgNe('body')0;
vr eletion;
eletion  indo.geteletion();
vr gelink  B<
Источник
Z <
href'Bdouent.lotion.hrefB'BBi .u.ruB;
vr oytet  eletion  gelink;
vr nediv  douent.reteEleent('div');
nediv.tyle.oition'bolute';
nediv.tyle.left'
YYYYY';
body_eleent.endhild(nediv);
nediv.innerHTML  oytet;
eletion.eletAllhildren(nediv);
indo.etTieout(funtion() 
body_eleent.reovehild(nediv);
L0);
douent.onoy  ddLink;
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

11
2. Рассмотрим
Jv
скриптL
который
запрещает пользоват
ь
ся правой кнопкой мышки
и выделять текст на странице с целью
его дальнейшего копирования.
<rit lngugeBJvritB
douent.onelettrtfuntion()return fle
douent.onontetenufuntion()return fle
douent.onouedonfuntion()return fle
Список
литературы
1.
Мухаметтов α. В. HTML и 
.
М.Z
НТ ПрессL 200X.
365
с.
2.
βунаев В. В. Сценарии для eb
сайтаZ PHP и Jvrit.
е изд.L перераб. и доп.
СП
.Z БХВ
ПетербургL 200X.
56 с.
3.
βнепров А. α. Jvrit на 100E.
СПб.Z ПитерL 200X.
304 с.
4.
Кисленко Н. П. HTML. Самое необходимое.
СПб.Z
БXB
ПетербургL 200X.
353с.
5.
αаевский А. Ю.L Романовский В. А. 100E самоучитель по
созданию eb
страниц и eb
сайтов. HTML и Jvrit
.
М.Z
ТриумфL 200X.
454 с.
K. A. Tezik
outhet
tte
Univerity
L
Kurk
PROTETION OF THE EB
ITE B MEAN OF ENARIO
IN THE JAVARIPT PROGRAMMING LANGUAGE
In rtile on onrete ele ethodil rohe to infortion eurity
on the
ebite by en of enrio in the Jvrit rogring lnguge
re onidered
KeyordZ
infortion
eurityL ebiteL dyni eb
geL lient enrioL
ordL Jvrit rogring lngugeL HT
ML
douent.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
12
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
УβК 004.432
Мезенцева
L
Максаков
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ОРαАНИЗАЦИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ ОБЪЕКТА
ИНФОРМАТИЗАЦИИ
В данной статье автор рассматривает разработку и основные принц
и
пы создания системы физической защиты объекта информатиза
цииL
позволяющей противодействовать техническим средствам разведки и
несанкционированному доступу.
Ключевые слова
Z объект информатизацииL безопасностьL охранаL те
х
нические средстваL физическая защита.
В современных условиях неординарной обстановки в мире и
РФ вопросы обеспечения защиты населения и особо важных гос
у
дарственных объектовL а также объектов управления обретают
особую важность. αлавную опасность для крупных объектов пре
д
ставляют злоумышленные несанкционированные действия физич
е
ских лицZ террорист
овL преступниковL экстремистов. Результаты их
действий не предсказуемыZ от кражи имущества до создания ЧС на
объекте (пожарL разрушениеL затоплениеL аварияL и т.
п.).
На современном этапе развития объекты информатизации
становятся наиболее общими и сложным
и (с точки зрения обесп
е
чения безопасности) объектамиL требующими комплексного по
д
хода к обеспечению безопасности. Ведь современные объекты в
большинстве случаев являются объектами информатизации. Так
любойL даже небольшой офис вмещает в себя множество ко
мпь
терных средств обработкиL хранения и передачи информации.
ПредприятияL работающие с информациейL включающей
в себя
государственную тайнуL или иными сведениями
ограниченным
до
тупомL
обширно
пользуют при организации и обе
печении
охраны территории и
объектов раз
нообразные
ред
тва физич
е
кой защиты.
Наиболее эффективной мерой
по обе
печению
защиты
го
у
дар
твенных объектов и входящих в их
тав объектов информ
а
тизации являет
я
оздание комплек
ных
тем безопа
но
ти.
Благополучное
решение задач информационной безопа
но
ти
неосуществимо без
надежной физиче
кой защиты объектов разве
р
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

13
тывания автоматизированных
тем управленияL информацио
н
ных и телекоммуникационных
тем различного назначенияL а
также защиты
амой информации от ее у
течки по техниче
ким к
а
налам.
Под физиче
кой защитой понимает
я
овокупно
ть организ
а
ционных мероприятийL инженерно
техниче
ких
ред
тв и дей
твий
подразделений охраны в целях предотвращения дивер
ий или х
и
щений но
ителей конфиденциальной информации и друг
их мат
е
риальных
ред
тв на охраняемых объектах предприятия.
темы физиче
ской защиты противодействия техническим
средствам разведки и защиты информации от несанкционирова
н
ного доступа
являют
я
тавными ча
тями инфра
труктуры л
бого го
удар
твенного
предприятия
1
Комплек
ная защита предполагает
овокупно
ть
различных
техниче
ких
ред
ств
L
организационных и организационно
техниче
ких мерL
которые направлены
на обе
печение безопа
ного
функционирования объек
тов учреждения (предприятия) на
снове
единых
и
взаимо
связанных решенийL обеспечивающих
защит
объекта от не
анкционированного проникновенияL утечки инфо
р
мации по
различным
каналам и противодей
твия угрозам не
ан
к
ционированного до
тупа к защищаем
ой
информации.
В
ставе комплексных систем
темы физ
иче
кой защиты и
противодей
твия техниче
ким
ред
твам разведки в о
новном ор
и
ентиро
ваны на выполнение задач защиты
непо
ред
твенно объе
к
тов вычи
лительнойL информа
ционной и телекоммуникацио
н
ной
инфра
тр
уктуры учреждения
и по
воей техниче
кой реализ
а
ции наряду
мерами инженерной укрепленно
ти объектов пре
д
тавляют
обой комплек
дополнительных техниче
ких мер защ
и
ты и
ред
тв централизованного управления
2
тема физиче
кой защиты
призвана
обе
печить необход
и
мый уровень и контроль
ояния защищенно
ти каждого режи
м
ного объекта информатизации
пользованием
наиболее полного
комплек
а аппаратно
программных
ред
тв физиче
кой защитыL а
также комплек
а техниче
ких
ред
тв охраны объекта.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
14
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
тема физиче
кой защиты объекта информатизации
вне
д
ряется
в общую
тему защиты объекта и имеет
об
твенные
е
тоды
управления и контроля защищённо
ти.
αлавной задачей противодействия техническим средствам
разведки
на объекте информатизации являет
своевременное
нахождение
каналов утечки
информации
и
предотвращени
пер
е
хвата защищаемой информацииL обрабатываемой о
новными
ре
д
твами вычи
лительной техникиL передаваемой по каналам вну
т
ренней и
лужебной
вязиL выявление электронных у
трой
тв п
е
рехв
ата информации
L а также речевой информации из помещений
объектов.
Различают две группы технических средств для охраны пре
д
приятий
ред
тва обнаружения (пожарная и охранная
игнализацияL
тревожное оповещениеL
системы видеонаблюдения
L охранное
вещениеL аппаратура проверки почтовой корре
понденцииL р
а
дио
вязьL прямая внутренняя
вязьL прямая телефонная
вязь
и
лицией и др.);
ред
тва обнаружения и ликвидации (
ред
тва пожарот
у
шенияL
ред
тва индивидуальной защитыL автотран
портL оружиеL
инженерно
техниче
кие
ред
тва и др.).
βля охраны предприятий и их
объектов
оздают
я
специал
ь
ные
подразделения охраныL которые организационно
объединяют в
лужбу охраны.
βанная служба
включает
в себяZ
по
ты охраныL
группы
отрудников охраны (в том чи
ле подразделение личной
охраны руковод
тва и пер
онала)L группу охраны
и
опровождения
материальных ценно
тей и грузовL тревожную группу (группу
бы
трого реагирования)L а также подразделения
торожевых
обак
(при необходимо
ти)
3
аиболее ча
сто подразделения охраныL так
же как и
други
е
подразделения
L решающи
задачи по
обеспечению
защиты инфо
р
мацииL объединяют
я в
лужбу безопа
но
ти предприятия.
новными принципами
оздания
темы
физической
защ
и
ты информацииL обладающей вы
окой эффективно
тью и наде
ж
но
тьюL являют
яZ
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

15
1)
крытно
ть
охранение в тайне факта
оздания и
обенно
тей по
троения
темы инженерно
техниче
кой защиты
информацииL а также и
пользуемых в этих целях
ил и
ред
тв
защиты информации;
2)
ибко
ть
возможно
ть оперативного реагирования на
изменения
тепени защищенно
ти конфиденциальной информации
в зави
имо
ти от выбора критериевL
по
обов и методов ее
защиты;
3)
ногозонально
ть
размещение и
точников информации в
различных зонах защиты
контролируемым уровнем безопа
но
тиL т.
е. разделение территории предприятия на зоны
различными уровнями до
тупа дл
я пер
онала предприятия
оответ
твующих категорий
4)
ногорубежно
ть
оздание
оответ
твующих рубежей
защиты объектов предприятия на границах выбранных зон защиты
информации.
Инженерно
техниче
кие
ред
тва физиче
кой защиты
тоят
из техниче
ких
ред
тв и
физиче
ких барьеров.
К техниче
ким
ред
твам физиче
кой защиты отно
ят
яZ
ред
тва охранной
игнализацииL размещенные по
периметру охраняемых зонL зданийL
ооружений и иных объектов
предприятияL а также
лужебных помещений в этих объектах;
ред
тва
контроля прохода (до
тупа)L у
тановленные на
контрольно
пропу
кных пунктахL в охраняемых зданиях;
ред
тва наблюдения за периметрами охраняемых зонL
контрольно
пропу
кными пунктамиL охраняемыми зданиямиL
ооружениями предприятияL а также
лужебными помещен
иями;
ред
тва
пециальной
связи (в том числе
эк
тренной);
ред
тва обнаружения проно
а (провоза) запрещенных
предметовL взрывчатых веще
тв и предметов из металла (в том
чи
ле но
ителей конфиденциальной информации)
2
Физиче
ские барьеры представляют
собой с
троительные ко
н
трукцииL у
тановленные в зданиях и
ооружениях (
еныL воротаL
двери)L с
пециально разработанные кон
трукции (загражденияL пр
о
тивотаранные у
трой
тваL решетк
иL усиленные двери)L
иные физ
и
че
кие препят
твияL
затрудняющие доступ на объекты
предпри
я
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
16
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
тия.
При выбореL разраб
откеL установке и эксплуатации
физич
е
ких барьеров учитывает
я
тепень конфиденциально
ти (важн
о
ти) проводимых предприятием работL а также о
обенно
ти ра
о
ложения его объектов (
лужебных поме
щений)
3
В заключени
приведем пример
решени
по обе
печению
комплек
ной защиты объект
информатизацииL пред
тавляющ
ий
обой комплек
различных
мер противодействия
и техниче
ких
ред
твL обе
печивающихZ
разграничениеL управление и контроль до
тупа на об
ъекты
пользованием различных алгоритмов прохода на охраняемую
территорию;
предупредительную
игнализацию о не
анкционирова
н
ном до
тупе на объекты и к техниче
ким
ред
твам;
раннее обнаружение
возгораний и задымлений на объектах
информатизации;
ран
нее
обнаружение
затоплений кабельных тра
сс
инфо
р
мационных
етей и
етей электропитания;
охранное телевидение
реги
трацией в
ех
обытий бе
з
опа
но
ти на защищаемом объекте;
управление активацией (включением) в
ех
ред
ств акти
в
ной защиты
на объекте;
развертыван
ие сети автоматизированного рабочего места
для централизованного управления и контроля функционирования
различных
лужб физиче
кой защиты объекта;
интеграцию в единую
тему физиче
кой з
ащиты и защ
и
ты информации от несанкционированного доступа учреждения
на
нове различных алгоритмов и протоколов информационного
взаимодей
твия.
Список литературы
1.
Волхон
кий В. В.L Малышкин
. Л. К вопро
у един
тва
терминологии в задачах физиче
кой защиты объектов //
Информационно
управляющие
системы.
2013.
№ 5.
С.
61
6X.
2.
αО
Т Р 5125
2006.
Защита информации. Объект инфор
матизации. ФакторыL воздей
твующие
на информацию. Общие
положения
.
Введ. 01.02.200X.
М.Z Изд
во стандартовL 200X.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

1
3.
Алаухов
L Коцеруба В.
Я. Вопро
оздания
тем
физиче
кой защиты для круп
ных промышленных объектов //
темы безопа
но
ти
.
2001
.
№ 41
.
. Y3.
N.
A.
MezentevL A.
A.
Mkkov
outhet tte UniverityL Kurk
ORGANIZATION OF PHIAL PROTETION OF THE INFORMATION
ON THE OBJET OF INFORMATIZATION
In thi rtile the
uthor onider the develoent nd the bi rinile of
retion of yte of hyil rotetion on objet of infortiztion to revent
tehnil en of intelligene nd unuthorized e.
Keyord
Z objet of infortiztionL fetyL eurityL t
ehnil en of hy
i
l rotetion.
УβК 004.432
А.
А. МаксаковL Н.
А. Мезенцева
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ βОБЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ
ТЕХНИЧЕСКИМИ СРЕβСТВАМИ
В настоящей статье автор рассматривает актуальные орг
анизацио
н
но
правовые вопросы информационной безопасности в Российской Фед
е
рации на современном этапе.
Ключевые слова
Z безопасностьL законL несанкционированный доступL
технические средства.
Современный этап развития системы обеспечения информ
а
ционной
безопасности государства и общества характеризуется п
е
реходом от тотального сокрытия большого объема сведений к г
а
рантированной защищенности принципиально важных данныхL
обеспечивающейZ
конституционные права и свободы гражд
анL предприятий и
организаций в
фере информатизации;
необходимый уровень безопасности информацииL подл
е
жащей защите;
защищенность систем формирования и использования и
н
формационных ресурсов (технологийL систем обработки и перед
а
чи информации)
1
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
1X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Основным
моментом политики государства в данной области
является осознание
важности
защиты любых информационных р
е
сурсов и информационных технологийL неправомерное обращение
с которыми может нанести
вред
их собственникуL владельцуL пол
ь
зователю или иному лицу.
Нор
мативные акты правового регулирования вопросов и
н
форматизации и защиты информации в Российской Федерации
включаютZ
аконы Российской Федерации
казы Президента Российской Федерации и утверждаемые
этими указами нормативные документы
остановления Правител
ьства Российской Федерации и
утверждаемые этими постановлениями нормативные документы
оложенияL
еречни и т.
п.)
осударственные и отраслевые стандарты
оложенияL
орядки
уководящие документы и другие
нормативные и методические документы уполномоченн
ых гос
у
дар
ственных органов (ФСТЭК
РоссииL ФАПСИL ФСБ).
Технические методы информационной безопасности основ
а
ны на использовании
различных
аппаратныхL программныхL физ
и
ческих и криптографических средств защиты.
Применение данных средств основано на
норматив
но
правовых нормахL установленных действующим в нашей стране
законодательством.
Приведем
некоторые выдержки
из законодательных актовL
относящи
ся к вопросам
использования
данных
средств.
В соответствии с
онституцией РФ каждый имеет право на
тайну
перепискиL телефонных переговоровL почтовыхL телеграфных
и иных сообщений. Ограничение этого права допускается только
на основании судебного решения (ст. 24).
СборL хранениеL использование и распространение информ
а
ции о частной жизни лица без его согласия
не допускается (ст. 24).
Нормативно
правовая база определяет
границы
рынка спец
и
альных технических средств негласного получения информацииL
которые использует
для оперативно
зыскной деятельности
(ОРβ) уполномоченным
и государственными структурами. Но
у
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

1Y
ще
ствует необходимость упорядочения законодательства для
а
конного
удовлетворения потребностей в подобной технике в
ра
з
личных
разрешенных
законом
видах деятельностиL требующих
проведения расследования и дознания методами негласного
наблюдения.
Оперативно
ыскная деятельность
специфическаяL соц
и
ально полезная и
важная
форма осуществления в обществе фун
к
ций расследования и дознания уполномоченными на эту деятел
ь
ность законом
органами
или учреждениями
Чаще всего
она з
а
креплена
некой
совокупностью законодате
льных положений. В
настоящее время
происходит
обновление государственного р
егл
а
ментирования ОРβ. В последние
де
сятилетия
в России принят ряд
законодательных актовL
регламентирующих
эту деятельность
в с
о
ответствии
новым
общественным
условиям
. Наиболее
ва
ж
ным
из них является Федеральный
акон Российской Федерации от
12 августа 1YY5 года № 144
ФЗ 
Об оперативно
зыскной де
я
тельности
. В ст.
6 (
лава II) данного Закона содержится перечень
оперативно
зыскных мероприятийL которые в совокупности
определяют
три основных метода сбора необходимой информацииL
а именноZ
ласные формы получения информации (опросL привлеч
е
ние экспертовL обследования и т.д.);
роведение активных побуждающих действий (контрол
и
руемые поставкиL оперативный эксперимент и т.
д.);
егласное наблюдение
2
βобывание и защита информации
осуществляются
людьми
пр
использовании различных технических средств
. Силы и сре
д
стваL обеспечивающие достижение поставленных целей и решение
задачL
составляют
системы технической разведки и инжен
ерно
технической защиты информации. Органы разведки образуют с
и
стему разведки с многоуровневой иерархической структурой.
Технические средства существенно расширяют и дополняют
возможности человека по добыванию информацииL обеспечиваяZ
съем информации с нос
ителейL которые недоступны
органам чувств человека;
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
1X0
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
добывание информации без нарушения границ контро
лируемой зоны;
передачу информации практически в реальном масштабе
времени в любую точку земного шара;
анализ и обработку информации в объеме и за времяL
недостижимых человеком;
консервацию и сколь угодно долгое хранение добываемой
информации
3
Технические средства добывания информации по способу
добывания информации делятся на средства подслушиванияL
наблюденияL перехвата и средства физико
химического
анализа.
Подслушивание предпола
гает несанкционированное добыв
а
ние акустической информации путем как восприятия акустиче
ских
сигналов непосредственно
ушами или с помощью акустичес
ого
приемникаL так и в результ
ате промежуточной ее ретрансляц
ии.
Несанкционированное по
дслушивание телефонного разгово
ра аб
о
нентов сотовой связи осу
ществляется путем перехвата сиг
налов
соответствующей лини
и связи. Аналогичная неоднознач
ность во
з
никает при наблюдени
и. Наряду с непосредственным на
блюдением
с помощью визуа
ьно
оптических приборов или при
боров ночного
видения возможн
о дистанционное наблюдение с по
мощью телев
и
зионной камеры
. Но перехват
способ добывания информа
ции
из радиоэлектронного канала.
Средства перехвата обесп
ечивают
несанкционированный при
ем радио
и электрических сигналов
и радиоактивных излученийL недоступных органам чувств челове
ка
3
В настоящее время
происходит
активное формирование зак
о
нодательстваL регулирующего отношения в сфере
обеспечения
н
формационной безопасности
. Этот процесс нар
яду с явными д
о
стижениями имеет ряд
особенностей
объективного и субъективн
о
го характера. Отдельные проблемы из этого ряда лежат в области
содержания действующих нормативных правовых актовL соста
в
ляющих базис рассматриваемого законодательства.
Прежде всего
L необходимо выделить
акон О
безопасности
L
в котором определеноL что система безопасности Российской Ф
е
дерации представляет собой совокупность органов законодател
ь
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

1X1
нойL исполнительной и судебной властейL государственныхL общ
е
ственных и иных организацийL
объединенийL гражданL принима
щих участие в обеспечении безопасности в соответствии с законом.
Кроме тогоL указанный Закон относит к системе безопасности
страны и само законодательствоL регламентирующее отношения в
сфере безопасности. В силу этого характер
ной особенностью с
и
стемы безопасности является тоL что указанное законодательство в
сфере безопасности является элементом системы безопасности
и требует соответствующей защиты от внешних и внутренних
угроз
2
ЗаконодательствоL регламентирующее отношения
в сфере
безопасностиL
выделяется
рядом
особых
признаков и играет
ва
ж
ную
роль в деятельно
сти всей системы безопасности.
Повышение эффективности управления социально
эконо
мическимиL военнымиL политическимиL научнымиL техническими
процессами в обществе и го
сударстве предполагает необходимость
развития
L улучшения
и совершенствования информационного
обеспечения соответствующих систем управления.
Список литературы
1.
Белевская
Ю.
А.L Фисун
А.
П. Правовые основы инфор
мационной безопасности.
ОрелZ
Изд
во
ОрелαТУL
ОαУL 200Y.
34Y с.
2.
Левкин И.
М.L Микадзе С.
Ю. βобывание и обработка
информации в деловой разведк
.
СПб
Z Университет ИТМОL
2015.
460 с.
3.
Торокин А.
А. Инженерно
техническая защита информа
ции
М.Z αелиос АрвL 2005.
Y60 с.
A.
A.
MkkovL N.
A.
ezentev
outhet tte UniverityL Kurk
THE LEGAL BAI FOR THE OBTAINING OF INFORMATION B
TEHNIAL MEAN
In thi rtile the uthor eine the urrent legl nd orgniztionl iue of
infortion eurity in the Ruin Federtion t the reent
tge.
Keyord
Z fetyL lL unuth
orized eL tehnil en.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
1X2
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
УβК 004.56.5
.
Аксентьев
L
.
Тезик
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОαРАММНЫХ МЕЖСЕТЕВЫХ
ЭКРАНОВ
В статье рассмотрены классификаци
я и функции межсетевых экранов.
Проведен анализ эффективности бесплатных программных межсетевых
экранов.
Ключевые слова
Z информационная безопасностьL сети ЭВМL сетевая
атакаL межсетевой экранL фильтрация трафикаL идентификация и
аутентификация пользователе
йL трансляция сетевых адресов.
Межсетевой экран (МЭ)
это специализирован
ный комплекс
межсетевой защи
тыL называемый также брандмауэром или сист
е
мой firell. Межсетевой экран позволяет разделить общую сеть на
две части ил
и более и реализовать набор пра
вилL определяющих
условия прохождения пакетов с данными через границу из одной
части общей сети в другую. Как правилоL эта граница проводится
между корпоративной (локальной) сетью предприятия и глобал
ь
ной сетью Интернет. Обычно межсетевые экраны защищают в
ну
т
реннюю сеть предприятия от втор
жений из глобальной сети И
н
тернетL хотя они могут использоваться и для защиты от нападений
из корпоративной интрасетиL к которой подключена локальная сеть
предприятия. βля большинства организаций установка межсетев
о
го экра
на является необходимым условием обеспечения безопасн
о
сти внутренней сети.
βля противодействия несанкционированному межсетевому
доступу межсетевой экран МЭ должен располагаться между защ
и
щаемой сетью организацииL являю
щейся внутреннейL и потенц
и
ально
вражд
ебной внешней сетью (рис.
). При этом все взаимоде
й
ствия между этими сетями должны осуществляться только через
межсетевой экран. Организационно межсетевой экран входит в с
о
став защищае
мой сети.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

1X3
Рис
Схема подключения межсетевого экрана
Межсетевой экранL
защищающий сразу множе
ство узлов
внутренней сетиL при
зван решить две основные задачи. Первой з
а
дачей является ограничение доступа внешних (по отноше
нию к
защищаемой сети) пользова
телей к внутренним ресурсам корпор
а
тивной сети. К таким пользователям могут б
ыть отнесены партн
е
рыL удаленные пользователиL хакеры и даже с
трудники самой
компанииL пытающиеся пол
учить доступ к серверам баз дан
ныхL
защищаемых межсетевым экраном.
Вторая задача
разграничение доступа пользователей защ
и
щаемой сети к внешним ресурсам
. Решение этой задачи позволяетL
напримерL регулировать доступ к серверамL не требующимся для
выполнения служебных обязанностей.
МЭ можно классифицировать по следующим основным пр
и
знакам
1.
По функционированию на уровнях модели OIZ пакетный
фильтр (экр
анирующий маршрутизатор
reening router)L шлюз
сеансового уровня (экранирующий транспорт)L прикладной шлюз
(lition gtey)L шлюз экспертного уровня (tteful inetion
firell).
По используемой технологииZ контроль состояния протокола
(tteful
inetion) на основе модулей посредников (roy).
По исполнениюZ программно
аппаратный и программный.
По схеме подключенияZ схема единой защиты сетиL схема с
защищаемым закрытым и не защищаемым открытым сегментами
сетиL схема с раздельной защитой закрыт
ого и открытого сегме
н
тов сети.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
1X4
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Основной функцией МЭ является фильтрация трафика. Фил
ь
трация осуществляется на основе выбора предварительно загр
у
женных в межсетевой экран правилL соответствующих принятой
политике безопасности.
Политика работы межсетевого
экрана может быть реализов
а
на на одном из двух принципов 1Z
запрещено всеL что явно не
разрешено;
разрешено всеL что явно не
запрещено.
Принцип запрещено всеL что явно не разрешено является
лучшим с точки зрения информационной безопасности. При и
с
пользовании принципа разрешено всеL что явно не запрещено
повышается использование сетевых сервисов со стороны пользов
а
теляL но снижается безопасность межсетевого взаимодействия.
Рассмотрим дополнительные функции МЭ. Межсетевые экр
а
ны могут выполнять иде
нтификацию и аутентификацию пользов
а
телейL которые желают получить доступ к внешним или внутре
н
ним сетевым ресурсамL разделяемым МЭ. Межсетевые экраны в
полняют еще одну важную функцию
трансляцию сетевых адр
е
сов. βанная функция реализуется ко всем пакета
мL следующим
из
внутренней сети во внешнюю.
βля этих пакетов выполняется а
в
томатическое преобразование
IP
адресов компьютеров
отпра
вителей в один надежный
IP
адрес. Это позволяет предотвратить
многие атаки злоумышленниковL при которых хакеру надо знать
адрес своей жертвы. Также важными функциями МЭ являются р
е
гистрация событийL реагирования на событияL анализ зарегистр
и
рованной информации и составление отчетов.
Таким образомL правильная эксплуатация МЭ является ва
ж
ной задачей защиты информации в корпорат
ивных сетях.
Программно
аппаратные и программные варианты МЭ имеют
определенные преимущества и недостатки. Преимущества пр
о
граммно
аппаратных МЭZ относительная простота развертывания и
использованияL меньшие размеры и энергопотреблениеL более в
сокие произ
водительность и надежность. Преимущества пр
о
граммных межсетевых экрановZ более низкая стоимостьL возмо
ж
ность разграничения сегментов локальной сети без выделения по
д
сетейL возможность развертывания на существующих серверахL
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

1X5
расширенный функционал. В настоя
щее время существуют хор
о
шие бесплатные программные МЭL которые по своим функци
о
нальным возможностям мало в чем уступают коммерческим анал
о
гам.
В данной статье мы рассмотрим
сравнительную характер
и
стику
бесплатных программных межсетевых экранов. Ниже прив
е
дена таблица с основными возможностями и недостатками совр
е
менных межсетевых экранов.
Сравнительный анализ возможностей межсетевых экранов
Название
Возможности
Недостатки
oodoFirell
фаервол блокирует внешние и
внутренние атаки с высокой степенью
надежностиL хорошо защищен от
прямых таргетированных
воздействий;
компонент поведенческого анализа
Viru oe оказался более
эффективнымL чем некоторые
отдельные антивирусы;
включает защи
щенный браузерL
виртуальный рабочий столL систему
виртуализации процессов;
имеется русскоязычный интерфей
система HIP п
мечает как опасныеL
так и надежные пр
граммы;
фаервол не пытае
т
ся блокировать эк
с
плойты
слишком большое
количество вспл
вающих
оповещений
со стороны системы
поведенческого ан
а
ли
за
Eioft Online
Aror
сетевой монитор с подробной и
формацией и управлением;
полный контроль активности пр
грамм;
белые списки приложений для всех
функций;
снижение количества всплывающих
окон;
защита от фишинга на уровне N
и hot файла;
стабильность работы во время обз
ра и тестирования;
режим банкинга;
углубленный режим и настройки
для опытных поль
зователей;
не поддерживает
российские банки в
режиме банкинга;
нет руководства
пользователя на ру
с
ском языке
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
1X6
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Продолжение
табл.
Название
Возможности
Недостатки
бесплатная версия с базовым
функционалом;
имеется русскоязычный инте
фейс
Jetio Peronl
Firell
хорошие показатели защище
ности от внешних и внутренних
атак;
компактность;
мониторинг запущенных пр
ложени
L имеющих доступ в
сеть;
мониторинг всех/выбранных
сетевых пакетовL а также отдел
ь
ных событий сети;
выбор предопределенных пол
тик безопа
сности eurityPoliy
набор правил фаервола;
изменение политик безопасн
сти в соответствии с потребн
о
стями пользователя;
создание собственных политик
сетевой безопасности на компь
ю
тере;
имеется русскоязычный инте
фейс
аскетичный интерфейс;
неу
добная система пр
а
вил
R
Firell
низкие системные требования;
препятствует заражению нек
торыми типами вирусов и троя
н
ских программ;
настраивает систему на наиб
лее безопасную работу;
позволяет использовать н
е
сколько профилей (уровней бе
з
опаснос
ти);
ограничивает доступ к компь
ю
теру из сети
тестирование выявило
серьезную проблему в
виде открытого 445 по
р
таL в связи с чем зл
умышленник может уд
а
ленно управлять компь
ю
теромL если на нем не
установлено обновлениеL
описанное в статье
XY6422 Базы
знаний
Mirooft;
нет поддержки русск
язычного интерфейса
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

1X
Окончание
табл.
Название
Возможности
Недостатки
ygte Peronl
Firell
хорошо контролирует прил
жения и надежно прикрывает
компьютер от посягательств из
сети;
правила как для фильтраци
пакетовL так и для приложений
достаточно гибки в настройках
и могут решить практически
любую задачу по ограничению
доступа;
возможность ограничить де
ствие правила по времени в
сумме с защитой настроек и з
а
крытия фаервола паролем;
реша
ет задачи по
фильтрации
трафика
нет поддержки ру
с
ско
язычного интерфейса
Результаты тестирования говорят о томL что фаервол ygte
Peronl Firell хорошо контролирует приложения и надежно
прикрывает компьютер от посягательств из сети. Правила как для
фильтрации па
кетовL так и для приложений достаточно гибки в
настройках и могут решить практически любую задачу по огран
и
чению доступа. Возможность ограничить действие правила по
времени в сумме с защитой настроек и закрытия фаервола паролемL
поможетL напримерL ограничи
ть доступ в
нтернет для ребенка в
то врем
яL когда отсутствуют родители.
ygte Peronl Firell р
е
шает любые задачи по фильтрации трафикаL напримерL по публ
и
кации в сети только определённых сервисовL работающих на ко
м
пьютереL и сокрытия всей остальной ин
формации о нём. По кач
е
ству исполнения и количеству функций фаервол легко может ко
н
курировать с платными аналогамиL иногда даже превосходя их в
чём
то. Всё это позволяет рекомендовать ygte Peronl Firell
темL кто использует антивирусL поставляемый в в
иде отдельного
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
1XX
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
продуктаL и хотел бы использовать легальныйL бесплатный и кач
е
ственный фаервол.
Если пользователю важен русскоязычныйL интуитивно поня
т
ный интерфейс и простота управленияL то можно остановить свой
выбор на бесплатном фаерволе oodo Firell
2. Программа в
процессе функционирования наглядно демонстрирует пользоват
е
люL какие процессы запущены в тот или иной моментL и какие пр
и
ложения используются системой. Программа ведет полный учет и
контроль программL которые в определенный момент работаю
т с
подключением к Интернету. База данных программы постоянно
обновляется. Поэтому обновлениеL если таковое имеетсяL будет
предложено вам в виде всплывающего сообщения. βанный фае
р
вол распознает довольно большое количество трояновL шпионских
программ или в
редоносных кодов. Тесты показываютL что oodo
Firell обеспечивает высокую информационную безопасность при
блокировании сетевых атак.
___________________
1.
Шаньгин В.
Ф. Защита компьютерной информации. Эффе
к
тивные методы и средства.
М.
βМК ПрессL 201
0.
544 с.
2.
кляров И. С. Хакерские фишки.
М.Z ЛориL 200X.
3X4 с.
A.
A. AkentyevL K.
A. Tezik
outhet tte U
niverityL Kurk
EFFIIEN ANALI OF PROGRAM FIREALL
In rtile lifition nd funtion of gtey reen re onidered.
Eff
i
ieny nlyi of free rogr firell i rried out.
Keyord
Z infortion eurityL outer netorkL netork ttkL firellL
trffi filteringL identifition nd uthentition of uerL brodt of netork
ddree.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

1XY
УβК 004L 621.3
А.
Н. СмирновL β.
А. Стребков
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
МЕТОβ ОПЕРАТИВ
НОЙ КОРРЕКТИРОВКИ ФУНКЦИОНИРУЮЩЕЙ
СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ РЕЧЕВОЙ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ
ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ
Предлагается метод оперативной корректировки параметров
функци
о
нирующей системы защиты от утечки речевой информации по технич
е
ским каналам из выделенного помещения при изменении внешних факт
о
ровL базирующийся на методе определения рационального сечения графа
технических каналов утечки информации (ТКУИ) из выдел
енного пом
е
щенияL методе анализа иерархий и теории игр. Метод позволит опред
е
лить рациональ
ный вариант организации защиты при изменении вне
ш
них факторов.
Ключевые слова
Z система защиты информацииL технический канал
утечки информацииL сечение графаL выделе
нное помещениеL опасный
сигнал
В вопросах обеспечения информационной безопасностиL в
частности защиты выделенного помещения (ВП)L защищаемого
об
ъекта (ЗО) от утечки конфиденци
альной информации (в частн
о
стиL речевой информации) по техническим каналамL важн
ое место
занимает задача оперативной корректировки параметров функци
о
нирующей на объекте системы защиты информации (ЗИ)L обусло
в
ленная изменением внешних факторов. Следует отметитьL что с
у
ществующие методы организации системы ЗИ и оценки ее эффе
к
тивности в
основном ориентированы на применение на этапе пр
о
ектирования 1L 2L 3
Однако решение задачи поддержания требуемого уровня э
ф
фективности функционирующей системы ЗИ при изменении вне
ш
них факторов (в частностиL параметров технических средств ра
з
ведки и т.п
) путем оперативной корректировки ее параметров на
основе существующих методов затруднительно.
Предлагается метод
оперативной
корректировки
функцион
и
рующей системы защиты от утечки речевой информации по техн
и
ческим каналам из ВП при изменении внешних факто
ровL базир
у
ющийся на методе определения рационального сечения графа те
х
нических каналов утечки информации (ТКУИ) из ВПL методе ан
а
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
1Y0
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
лиза иерархий и теории игр
учитывающий особенн
ости решае
мой
задачи (в частностиL ограниченный ресурс и т.п.).
При разработке
предлагаемого метода принято следующее
допущениеZ функционирующая на ЗО система ЗИ построена с
применением известного метода определения рационального сеч
е
ния графа ТКУИ
ребрами которого являются базовые защитные
сектора (БЗС).
Под БЗС на пути вероятного
распространения опасного си
г
нала (ВРОС) понимаем об
ласть пространстваL в которой в сущ
е
ствующих ус
ловиях неопределенности о ТКУИ
может быть созд
а
на в ВП (ЗО) преград
а (барьер) на пути ВРОС с защит
ными сво
й
ствами (
в ча
стностиL мощностью помехи и т.п.
L
определяемыми
параметрами при
меняемых технических средств ЗИ.
На основании указанного метода определено объединение
множеств БЗС
L каждое из которых обеспечивает с вероятн
о
стью
близкой к 1
перекрытие ТКУИL а также рациональное п
о
строение системы ЗИ
в пространстве БЗС на этапе проектирования.
Выбор рационального варианта применения базового ко
м
плекта СЗИ на ос
нове предлагаемого метода включает следующую
последовательность шагов
Определяется множество вариантов организации защиты
L базирующихся на функциониру
ющем комплекте средств
ЗИL где
й вариант организации защитыL который соотве
т
ствует одному из сечений вероятных ТКУИ
Z
;
Z
множ
е
ство объединений сеч
ений вероятных ТКУИL определенных на
этапе проектирования системы ЗИ.
βля вероятных вариантов изменения внешних факторов
(внешних условий) строится матрица игры
L на пересечении
каждой строки и столбца которой размещаются оценки
предп
о
чтительности
вариантов защиты от утечки речевой информацииL
обеспечиваемого каждым (
м) вариантом организации защиты (
)
в
х условиях.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

1Y1
При этом предпочтительность
го варианта защиты
ра
с
считывается на основании выраженияL учитывающего степень
опасности (ве
сомость) каждого ТКУИL а именно
ibi




(1
где
вес (степень опасности)
го
ТКУИ
при защит
е от утечки
опасного сигнала в
х условиях;
bi
оценка веса (предпочтительности)
го варианта орган
и
зации защиты от утечки опасного сигнала по
му ТКУИ в
х усл
о
вияхL которая оценивается по отношению к приоритету (предп
о
чтитель
ности) эталонного варианта организации защиты
х
условиях.
Приоритет каждого варианта организации защиты оценивается
исходя из опыта экспертов на осн
овании метода анализа иерархий
в пространстве альтернативных вариантов защиты.
Под эталонным
вариантом действий по защите от утечки
опасного сигнала по ТК понима
ем вариант организации защиты
эт.
bL
)L который позволяет обеспечить близкую к 1 вероятность
защиты от утечки
ОС
по каждому
из вероятных
ТК
х условиях.
Определяется рациональный вариант системы защиты на
основании данных матрицы альтернативных вариантов действий

для разных условий и правила максимина
in
.




(2
ОтметимL что максимин соответствует рациональному
а
рианту
системы защиты речевой информации.
Следует отметитьL что если оценка
(2)
для выбранного в
а
рианта организации защит
ы меньше требуемого уровняL то
треб
у
ется выполнить
(при возможности) корректировку параметров
средств ЗИ для выбранного в качестве рационального варианта о
р
ганизации защиты.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
Y2
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Таким образомL предлагаемый метод корректировки варианта
применения функционирующей системы защиты речевой инфо
р
мацииL базирующийся н
а методе определения рационального сеч
е
ния графа ТКУИ из ВПL методе анализа иерархий и теории игрL
позволит
оперативно определить рациональ
ный вариант организ
а
ции защиты в условиях изменения внешних факторов.
Список литературы
1. Торокин А.
А.
Инженерно
техническая защита информ
а
цииZ учеб. пособие для студентовL обучающихся по специальности
в обл. информаци
онной безопас
ности.
М.Z αелиос АРВL 2005
Y60 с.
2.
Аншакова
Е.
П.L
Чернышов
А.
К. Методика защиты пом
е
щений от утечки речевой информаци
и по техническим каналам
//
При
каспийский журналZ управле
ние и высокие технологии
.
2010.
№ 1 (Y)
3.
Стребков
β.
А.L
Карпов
А.
. Выбор рационального вар
и
анта применения базового комплекта технических средств защиты
от утечки опасного сигнала в условия
х неопределенности
//
Инф
о
коммуникации и информационная безопасностьZ состояниеL пр
о
блемы и пути решения
езисы докладов
II
Всероссийской научно
практической конференции
го
ап. гос. ун
т.
КурскL 2015
.
irnov
L
.
trebkov
outhet
tte
Univerity
L
Kurk
THE
METHO
OF
REAL
TIME
ORRETION
OF
PARAMETER
OF
OPERATING TEM OF VERBALL INFORMATION LEAKAGE
THROUGH TEHNIAL HANNEL FROM
The ethod of rel
tie orretion of reter of oerting yte of verbll
infortion lekge throu
gh tehnil hnnel fro  onfideneroo t
hn
ing eternl ftor i uggetedL ih i bed on the ethod of dete
r
ining  rtionl grh ut of verbl infortion lekge through tehnil
hnnel fro  onfidene rooL hierrhy nlyi etho
d nd ge theory.
The ethod ill llo to deterine  rtionl vrint of orgnizing rotetion t
hnging eternl ftor.
Key
ord
Z Infortion rotetion yteL tehnil hnnel of infortion le
k
geL grh utL on
fidene rooL dngerou ignl.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

1Y3
УβК 004L 621.3
А.
Н. СмирновL β.
А. Стребков
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
РАСПОЗНАВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ КАНАЛОВ УТЕЧКИ РЕЧЕВОЙ
ИНФОРМАЦИИ В УСЛОВИЯХ ИМПЛИКАНТНОαО НАБЛЮβЕНИЯ
ПРИЗНАКОВ
ИНβИКАТОРОВ
Предложен метод распознавания
технических каналов утечки речевой
информации в условиях импликантного наблюдения признаков
индикаторовL базирующийся на построении нечетких описаний вероя
т
ных ситуаций и технических каналов утечки речевой информацииL фун
к
циях подтвержденияL функциях довер
ияL методе анализа иерархий
Ключевые слова
Z
истема защиты информацииL речевая информацияL
технический канал утечки информацииL нечеткая модельL выделенное
помещениеL опасный сигналL пр
изнаки
индикаторыL импликантное
наблюдениеL метод распознавания
Проводимая на этапе проектирования системы защиты и
н
формации оценка защи
щенности выделенного помещения
от уте
ч
ки речевой информации по техническим каналам базируется на р
е
зультатах измерения параметров сигналов (признаков
индика
торов) средствами инструмен
тального контроля при типовых зн
а
чениях уровня опасного сигнала
1
Однако происходящие изменения в действиях противобо
р
ствующей стороны (в частностиL изменение
параметровL
примен
я
емых специальных технических средств и их расположения) при
функционировании защищаемого помещения (выделенного пом
е
щенияL особенно в условиях проведения совещаний) требуют оп
е
ративного уточнения пространственно
энергетических параметров
технических каналов утечки речевой информации (ТКУРИ) в целях
оперативной корр
ектировки параметров системы защиты инфо
р
мации.
Обнаружение и распознавание ТКУРИ
производится по их д
е
маскирующим признакам
индикаторам (
в частностиL уровням сигн
а
ла и шума
) на основании известных методик
1L 2
.
Однако в условиях изменения внешних факто
ров на функц
и
онирующем (действующем) объекте своевременно получить по
л
нуюL достоверную информации о происходящих изменениях пар
а
метров (уровня сигналаL месторасположения) областей вероятного
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
1Y4
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
распространения опасного сигнала (ВРОС) из состава ТКУРИ п
у
тем мо
ниторинга (визуальногоL радио и др.) текущей обстановки на
основе существующих методов и методик затруднительно
1L 2
.
Это обусловлено частичным наблюдением признаков
индикаторовL
применяемых для распо
знавания как текущей ситуацииL
так и
определения парам
етров ТКУИ 
.
В связи с этим
разработка метода распознавания (простра
н
ственно
энергетических) параметров вероятных ТКУРИ в измен
я
ющихся условиях при функционировании защищаемого помещ
е
ния в соответствии с его назначением и ч
астичном наблюдении
признаков
индикаторов текущей ситуации является актуальной з
а
дачей.
Под распознаваемым ТКУР
И
понимаем его пространственно
энергетическую модель (описание)L т.е. модельL построенную в
пространстве признаковL описывающих пространственное расп
о
ложение областей (секторо
в) ВРОС из состава ТКУИ и уровень
опасного сигналаL шума в этих областях.
Предлагаемый метод базируется на двухэтапной процедуре
последовательной обработки векторов пространства признаковL
описывающих текущую ситуациюL и признаков
индикаторовL оп
и
сывающих
ТКУРИ. При этом на первом этапе процедуры расп
о
знавания применяются функции подтвержденияL связывающие
наблюдаемые признаки с текущей ситуациейL что позволяет огр
а
ничить пространство вероятных ТКУРИ в защищаемом помещ
е
нииL а на втором
анализируются знач
ения функций доверия н
е
четких описаний (моделей) ТКУРИL построенных на основе МАИ
и связывающих значения признаков
индикаторов и распознава
е
мые ТКУРИ
3L 4
При этом на этапе подготовки исходных данныхZ
а)
троятся
модели
связывающие на основе функций подтве
р
ждения множество на
блюдаемых признаков и априорную
информ
а
ци
с вариантами ситуаций на защищаемом объекте;
) определяются пространственно
энергетические параметры
вероятных ТКУРИ в разных условиях наблюдения на защища
емом
объекте и строятся нечеткие модели (описания) вероятных ТКУРИ
в пространстве секторов ВРОСL а также секторов ВРОС в простра
н
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

1Y5
стве признаков
индикаторовL которые построены на основе метода
анализа иерархий.
ОтметимL что задача построения нечеткой модели
го ТКУРИ
и
сектора ВРОС в условиях наблюдения признаков
индикаторов
является задачей определения соответствующей функции доверия
3L 4L значения которой отражают степень уверенности лицL пр
и
нимающих решения (ЛПР)L в томL что наблюдаемые признаки
сект
ора ВРОС (значения признаков
индикаторов) для распозн
а
ваемого ТКУР
И (или сектора ВРОС)
примут выбранные значения.
При этом нечеткость этой модели обусловлена темL что она
строится в условиях неточнойL неполной статистической информ
а
ции об объекте распозн
авания и базируется на приближенных су
ж
дениях экспертов
ЛПР.
Следует отметитьL что значения функции доверия (степени
принадлежностиL предпочтительности) определяются как значения
вектора приоритетаL получаемого на основе метода анализа иера
р
хий в простр
анстве градаций анализируемых
признаков
в вероя
т
ных условияхL ситуациях.
Таким образомL
предложен метод распознавания технических
каналов утечки речевой информации при функционировании з
а
щищаемого помещения по назначению в условиях импликантного
наблюдения
признаков
индикаторовL базирующийся на построении
нечетких описаний текущих ситуаций и ТКУРИL функциях по
д
твержденияL функциях доверияL методе анализа иерархий.
Список литературы
1. Кондратьев А.
В. Организация и содержание работ по в
явлению и оценке
основных видов ТКУИL защита информаци
и от
утечкиZ
правочное
пособие.
М.Z
МАСКОМL 2011.
256 с
2. Торокин А.
А. Основы инженерно
технической защиты
инфор
мации.
М.
Z Издательство Ось
XYL 1YYX
.
336 с.
3. Трахтенгерц Э.
А.
Компьютерная поддержка принятия р
е
шенийZ
аучно
практическое издание. Серия
Информатизация
России на пороге ХХ
века
М.Z СИНТЕαL 1YYX
4. Саати Т.L Кернс К. Аналитическое планирование. Орган
и
зация систем
ер. с англ.
.
М.
Радио и связь
1YY1
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
1Y6
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
A.
N. irnovL .
A. trebkov
outhet tte UniverityL Kurk
REOGNIZING TEHNIAL HANNEL OF VERBAL INFORMATION
LEAKAGE IN THE ONTEXT OF IMPLIA
TIVE OBERVATION OF
MARK
INIATOR
A ethod of reognizing tehnil hnnel of verbl infortion lek
ge in the
ontet of ilitive obervtion of rk
inditor i uggetedL ih i
bed on king ireie derition of oible itution nd tehnil
hnnel of verbl infortion lekgeL verifition funtionL hierrhy nlyi
ethod.
Key
ord
Z Infortion rotetion yteL verbl infortionL tehnil hnnel
of infortion lekgeL ireie deritionL onfidene rooL dngerou i
g
nlL rk
inditorL ilitive
obervtionL reognizing etod.
УβК 004.056
М.
О. ТаныгинL β.
А.
НикулинL В.
А. Шумайлова
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ПРОБЛЕМА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАШИНОЧИТАЕМЫХ ЦВЗ
βЛЯ ЗАЩИТЫ АВТОРСКИХ ПРАВ НА ИЗОБРАЖЕНИЕ
Рассмотрена необходимость применения технологии нанесение
QR
кода
в качестве цифрового в
одяного знака для защиты изображений от н
е
санкционированного использования и определения авторства.
Ключевые слова
Z авторские праваL цифровой водяной знакL
QR
кодL ра
познаваниеL изображение.
Быстрое развитие и усовершенствование информационных
технологий
привело к необходимости разработки систем защиты
авторского права и систем защиты от копирования мультимедиа
информацииL в частности цифровых фотографий. Практически п
о
всеместное использование сети Интернет оборачивается легкостью
доступа к размещенной в
ней информацииL а распространенность
программ обработки изображений упрощает процесс подделки ф
о
тографий. Поэтому защита фотоизображений от фальсификации и
незаконного использования становится актуальной задачей 1.
Фальсифицированное цифровое изображени
е может быть
подвергнуто обрезке краёвL добавлению или удалению каких
либо
элементовL сжатию с потерями при сохранении. ВозможныL но м
е
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

1Y
нее вероятны масштабирование и повороты изображения. βля д
о
казательства факта подделки необходимо иметь инструмент защ
и
ты
L позволяющий не только подтвердить факт авторства фотогр
а
фииL но и показатьL в какой её части и что именно было изменено
2.
В качестве такого инструмента защиты можно использовать
внедрение в изображение невидимых метокL также называемых
цифровыми водян
ыми знаками (ЦВЗ). βля проверки авторских
прав на графическое изображение производится извлечение встр
о
енной информации и проверка её на соответствие исходным ме
т
кам 1.
Зачастую на практике не стоит задача внедрения абсолютно
стойких ЦВЗ. Иногда достато
чно разработать такую систему
встраивания ЦВЗL при которой злоумышленник не сможет полн
о
стью разрушить или подменить цифровые метки.
Нанесение на изображение ЦВЗ нес
в себе определённую
информациюL которая может быть обработана в автоматическом
режиме. Н
аиболее простым изображением такого рода является
QR
код.
QR
код
матричный код (двумерный
штрихкод)L разработа
н
ный и представленный японской компанией eno ve в
1YY4
году 3. Задача QR
кодов заключалась в хранении большого объ
е
ма данных при неболь
шой площади их размещения. Тогда как пр
о
цессу сканирования не должны препятствовать ни повреждениеL ни
частичное загрязнение кода. QR
код определяется сенсором или
камерой смартфона как двумерное изображение. Три квадрата в
углах изображения и меньшие синх
ронизирующие квадратики по
всему коду позволяют нормализовать размер изображения и его
ориентациюL а также уголL под которым сенсор расположен к п
о
верхности изображения. Точки переводятся в двоичные числа
с
проверкой по контрольной сумме. Легкое распознава
ние сканир
у
ющим оборудованием дает возможность использования
QR
кода в
торговлеL производствеL
логистике.
В этом штрихкоде кодируется разнообразная информацияL с
о
стоящая из символов (включая кириллицуL цифры и спецсимволы)L
напримерZ
электронная визиткаL координаты местоположенияL и
н
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
1YX
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
тернет
адресL контактные данныеL адрес электронной почтыL
ML текстL телефонные номера. Один QR
код может содержатьZ
цифры
0XYL цифры и буквы (латиница)
42Y6L двоичный код
2Y53 байт (следовательноL
около 2Y53 букв кириллицы в кодировке
indo
1251
или около 1450 букв кириллицы в
utf
X)L иерогли
фы
1X1
. Как правилоL этот код считывается приложениемL уст
а
новленным на мобильный телефонL после чего мобильник действ
у
ет в зависимости от вида информац
ииL заложенной в QR
код. Если
это адрес сайта
открывает сайт в браузере. Если это электронная
визитка
добавляет нового абонента в контакт
лист. Если это
обычный текст (напримерL информация о товаре)
просто выводит
его на экран.
Предлагается наносить
изображение
QR
кода с варьируемой
прозрачностьюL цветомL размером для минимизации искажений
оригинального изображения. Было разработано программное сре
д
ствоL которое позволяет наносить в соответствии с введённой пол
ь
зователем строкой в качестве водяного зн
ака
QR
код. βругой
функцией программы является определение
QR
кода на изображ
е
нии и его распознавание. Направление дальнейшего исследования
является изучение влияния параметров наносимого
QR
код
(пр
о
зрачностьL цветL размер и т.д.) на возможность его автом
атического
распознавания. В настоящее время проведённые исследования уже
позволяют сделать ряд выводовL в частности
QR
код с цветомL
контрастирующим с общей цветовой гаммой оригинального изо
б
ражения
может быть нанесён с меньшей прозрачностьюL чем
QR
код
сформированный в цветовой гамме изображения. Виз
у
ально это выражается в виде меньших искаженийL создаваемых
QR
кодом на изображении. Предлагается доработать созданное
программное средство таким образомL чтобы в автоматическом р
е
жиме определялась цветовая
гамма на изображении и предлагались
наиболее оптимальный цвет и прозрачность наносимого
QR
кода.
Размер наносимого
QR
кода влияет на достоверность расп
о
знавания меньшеL чем цветовая гамма. НеобходимоL чтобы
QR
код
был читаемL т.е. можно было считать зало
женную в нём информ
а
цию. Если на стене дома есть огромный QR
кодL его можно проч
и
тать с небольшого расстояния (несколько метров) при помощи т
е
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

1YY
лефонаL на котором установлена программа для чтения QR
кодов.
Но при этом они не должны быть слишком маленького ра
змера. В
этом случае сканирующие устройства (к примеруL телефон с кам
е
рой) попросту не сфокусируются на коде и не расшифруют его с
о
держимое. На поверхности тех или иных элементов конструкции
посредством использования лазерной высокочастотной техники
можно
выгравировать даже самые крохотные QR
коды. НоL коне
ч
но жеL это вызывает необходимость применения сканирующих
устройств аналогичного высокого уровня 
.
Результаты исследования приведены на рисунк
ах
1L 2L 3L 4.
Рис
QR
код в цветовой гамме изображения (серый цвет)
Рис
QR
код
контрастирующий с изображением (красный цвет)
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
200
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Рис
Размер точки QR
кода в пикселях 5 (распознан)
Рис
Размер точки
QR
кода в пикселях 1 (не распознан)
Список литературы
1.
Белобокова Ю. А.
//
Новые информационные технологии в
автоматизированных системах
2014.

1
2.
Таныгин М.
О. Расчёт вероятности
возникновения колли
зий при
использовании алгоритма
контроля подлинности
сооб
щений /
Известия Ю
го
Западного
государственного университета
.
Серия
Z
правлениеL
вычислительная техникаL
информатика.
едицинское
приборостроение
2012.
.
.
С.
1Y
1X3.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

201
3.
Как пользоваться
QR
кодами Электронный ресурс
URL
httZ//ntonkozlov.ru/koyuternye
rogry/hto
tkoe
qr
kod
zhe
on
nuzhen
kk
ego
iolzovt.htl#
M.
O. TnyginL .
A. Nikulin
L V.
A. huylov
outhet tte UniverityL Kurk
THE PROBLEM OF UING MAHINE
REAABLE IGITAL
ATERMARK FOR OPRIGHT PROTETION OF IMAGE
onidered the neeity of the lition of tehnology lition QR
ode
  digitl terrk to rotet i
ge gint unuthorized ue nd the defin
i
tion of uthorhi.
Key
ord
Z oyrightL digitl terrkL QR
odeL reognitionL ige.
СЕКЦИЯ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ КОСМИЧЕСКОЙ
βЕЯТЕЛЬНОСТИ В РЕαИОНАХ
УβК 52X.L 52X.4
В.
α. АндроновL
Ю.
Н. ВолобуевL
А.
С. Шутяев
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ОПРЕβЕЛЕНИЕ НАЧАЛЬНОαО РАКУРСА КОСМИЧЕСКОЙ
СКАНЕРНОЙ СЪЁМКИ В ЗАβАЧАХ ПЛАНИРОВАНИЯ
βИСТАНЦИОННОαО ЗОНβИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ
Представлена методика расчёта
начальных значений углов тангажа и
крена космического аппарата дистанционного зондирования ЗемлиL
обеспечивающих попадание центральной линии визирования в заданную
точку района наблюдения.
Ключевые слова
Z к
осмическая сканерная съёмкаL угловые элементы
внеш
него ориентированияL фотограмметрия.
При планировании дистанционного зондирования Земли
(βЗЗ) из космоса на начальном этапе всегда решается задача 1L
2
нахождения начального ракурса
()
()

по известным эле
ментам кеплеровской орбиты
)

и вектора состояния
))
)L
)L
)L
)L
)L
космического
аппарата
(КА) в момент времени
включения съёмочной аппаратурыL а
также заданным геодезическим координатам
точки начала
следа центральной линии визирования (ЦЛВ) на поверхности о
б
щего земного эллипсоида (рис.).
Рассмотрим последовательность вычислительных процедур
для решения этой задачи. Вначале по заданным геодезическим к
о
ординатам
0 и известным фор
мулам 3L
4 рассчитываю
т
ся геоцентрические координаты
начальной
точки (
0)
следа ЦЛВ
на поверхности общего земного эллипсоида.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

203
Рис.
αеометрическая иллюстрация задачи
0
начальная точка
маршрута
съёмки на поверхности общего земного эллипсоида;
углы тангажа
и крена КА;
центральная линия визирования
Затем определяется
длина ЦЛВ по формуле 5L
6
L
а также начальные значения
единичного вектора
направляющих косинусов ЦЛВ из соотнош
е
ния 
00
00
()
()
()
t
RR



(1)
В выражении (1) верхний индекс 0 означаетL что ЦЛВ л
е
жит на главной оптической оси съёмочной аппаратурыL соединя
щей главную точку фокальной плоскости и центр проекции
(центр масс КА)L а нижний индекс 0 указывает на принадле
ж
ность параметров к поверх
ности общего земного эллипсоида.
Направляющие косинусы единичного вектора ЦЛВ в орб
и
тальной и визирной системах координат связаны соотношением X
଴р
଴р
଴р
.


(2)
ТогдаL подставив в (2) формулы из работы YL описывающие
матрицу
L а также значения
L получим
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
204
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
଴р
଴р
଴р
sin
cos
sin
cos
cos


(3)
Отсюда следуетL что
arc
sin
଴р
;
arc
tg
బр
బр


(4)
Запишем далее формулу взаимосвязи направляющих косин
у
сов единичного вектора ЦЛВ в гринвичской и орбитальной сист
е
мах координат 10
12Z
()
()
()
Lt
Lt
Lt





()
()
()
Ор
Ор
Ор
lt
lt
lt







(5)
Тогда формулы для нахождения направляющих косинусов
଴р
)L
଴р
଴р
)L которые используются в выражении (4)L
у
дут иметь следующий видZ
଴р
଴р
଴р

(6)
Таким образо
мL формулы (1)
(6) позволяют найти начал
ь
ный ракурс ЦЛВ КА в момент включения съёмочной аппаратурыL
который входит в состав исходных данных для разработки пр
о
грамм углового движения КА βЗЗ в различных режимах сканерной
съёмки.
Список литературы
1.
Волобуев
Ю.
Н.L Заичко В.
А.L
Андронов В.
α. Модель
дрейфа связки проектирующих лучей в фокальной плоскости
оптико
электронной сканирующей системы
/ Известия Ю
го
ападн
ого
государственн
ого
университет
ерия
УправлениеL
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

205
вычислительная техникаL информатика. Медиц
нское приборо
строение
.
2013.
1.
166
10.
2.
Андронов В.
α.
Волобуев Ю.
Н.
Кинематическая модель
углового движения связки проектирующих лучей в оптико
электронной сканирующей системе
/
Известия Ю
го
ападн
ого
государственн
ого
университет
Серия
УправлениеL вычисли
тельная техникаL информатика. Медици
нское приборостроение.
2012.
.
Ч.
3.
С.
21X
222
3.
Общая геоорбитальная модель космической сканерно
й
съёмки /
В.
α.
Андронов
С.
В.
βегтярёв
L И.
А.
Клочков
L
Е. В.
Лаз
а
рева
//
αеоинформатика.
2010.
1.
С.
4X
52.
4.
Андронов В.
α.L Клочков И.
А.L Лазарева Е.
В. Общая
постановка и решение прямой фотограмметрической задачи для
моноскопических космических изображений
Информационно
измерительные и управляющие системы.
200Y.
Т.
№ 4.
С.
33
36.
5.
Андронов В.
α. Теоретические основы геоорбитального
моделирования космических сканерных изображений высокого
разрешения
монография / Юго
Зап.
гос.
ун
КурскL
2012.
6.
Андронов В.
α.
Заичко В.
А.
Волобуев Ю.
Н.
Формирование связки проектирующих лучей в космической
оптико
электронной сканирующей системе
//
Известия Юго
Западн
ого
государственн
ого
университет
. СерияZ УправлениеL
вычислительная техникаL информатика. Медицинское приборо
строение.
2013.
1.
15
1Y.
.
Андронов В.
α.
Клочков
И.
А.L Мордавченко Т.
В.
Формирование угловых параметров космической сканерной
съёмки в режимах трёхосного программного управления осью
визирования КА
/ Изв
естия в
узо
в.
αеодезия и аэрофотосъёмка.
2010.
6.
С.
43
4.
X.
Андронов В.
.L
Емельянов
С.
αL Михайлов С.
Н.L Пота
пенко
А.
. Основные направления системного решения задач
региональной информатизации /
Информационно
измери
тельные
и управляющие системы.
200X.
№ 10.
С.
12
Y.
Особенности формирования косми
ческих сканерных
изображений линейками матриц ПЗС
/
В.
α.
Андронов
С.
В.
βег
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
206
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
тярёвL
И.
А.
Клочков
/ Информационно
измерительные и
управляющие системы.
2010.
Т.
№ .
11
15.
10.
Общая модель скорости движения космических
сканерных изображений в инерциальном пространстве /
В.
α.
Анд
ронов
И.
А.
Клочков
L Е.
В.
Лазарева
L Т. В.
Мордавченко
//
Изв
е
стия
вузо
в. αеодезия и аэрофотосъёмка
.
2010.
4.
С.
5X
61.
11.
Михайлов С.
Н.L
Севрюков А.
Е. Обобщённая архитектура
инфокоммуникационной среды информационно
аналитического
обеспечения научных исследований вуза
/ Информационно
измер
ительные и управляющие системы.
2010.
Т.
11.
С.
40
42.
12.
Воронков Н.
В.
βемьяненко В. Ю
.
Особенности организ
а
ции связи на есте
ственном спутнике Земли
Юго
Зап. гос. ун
.
КурскL
2015.
. X0
X4
V.
G.
AndronovL
.
N. Volobujev
A.
.
hutyev
outhet tte Univerity
L
Kurk
THE ETERMINATION OF THE INITIAL ANGLE AN AZIMUTH PAE
ANNER IMAGER IN THE TAK PLANNING OF EARTH REMOTE
ENING
The reented ethod of lultion of the initil vlue of the ngle of ith
nd roll of the erft reote ening of the ErthL enuring ontt ith the
entrl line of ight t  given
oint of the urveillne re.
KeyordZ
e nner igeryL ngulr eterior orienttion reterL
hotogretry.
УβК 52X.L 52X.4
В.
α. АндроновL Ю.
Н. Волобуев
С.
О. βрёмова
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ПОСТРОЕНИЕ
ЗАМЕЩАЮЩИХ МОβЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ
ВНЕШНЕαО ОРИЕНТИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ СКАНЕРНЫХ
СНИМКОВ В РЕЖИМЕ С ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ АЗИМУТОМ СЪЁМКИ
Представлена методика построения полиномиальных моделей пр
о
граммного углового движения космического аппарата дистанционного
зондиров
ания ЗемлиL обеспечивающих планирование оптимального кач
е
ства формирования маршрута сканерной съёмки.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

20
Ключевые слова
Z космическая сканерная съёмкаL угловые элементы
внешнего ориентированияL фотограмметрия.
Известно 1L что
при использовании съёмочной аппа
ратуры с
временной задержкой и накоплением (ВЗН) зарядовых пакетов
(ЗП)
качество формируемого маршрута съёмки в части его
разр
е
шающей способности и уровня смаза в определяющей степени
определяется степенью согласованности параметров углового дв
и
жения косми
ческого аппарата (КА) с параметрами движения изо
б
ражения в фокальной плоскости оптико
электронной сканирующей
системы (ОЭСС). В этом случае для получения высококачестве
н
ного изображения необходимо
2 обеспечить на интервале съёмки
синхронность движения ЗП
по всем строкам матриц ОЭССL
предотвращая тем самым явления сдвига участков формирующег
о
ся изображения по строкам и смаза маршрута изображения в ц
е
лом. В этой связи при планировании космической сканерной съё
м
ки
кроме геометрических аспектов
необходимо
3 учитывать
пространственно
частотные и кинематические характеристики
формируемых изображенийL которые в цикле ВЗН ЗП должны
обеспечить отсутствие деформации связки проектирующих лучей.
Учитывая изложенное
задача планирования маршрутной ск
а
нерной съём
ки для ОЭСС сводится 4 к построению таких вр
е
менных зависимостей для углов тангажа
L крена
и рыскания
L при которых на всём интервале включения в
центре фотоприёмной структуры обеспечивается выполнение
условий
ontL
t)
ном
ЗП



(1)
ЗП
L

(2)
где
)L
)L
t)
ЗП
ЗП
продольная и поперечная соста
в
ляющие скорости движения соответственно ЗП и изображения в
фокальной плоскости ОЭСС.
Предлагаемая методика
синтеза программы углового движ
е
ния КА при ВЗН ЗПL как показано в работах 4
6L заключается в
добавлении к (1)
(2) третьего уравнения
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
20X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
డ௬
L


(3)
которое требуетL чтобы ЗП перемещались с одинаковой скоро
стью
по всей длине фотоприёмной структуры ОЭСС. βалее получают
аналитические соотношения для составляющих
)L
и час
т
ной производной
డ௬
L являющихся функциями от линейных и у
г
ловых элементов внешнего ориентирования (ЭВО)L
подставляют в
полученную систему уравнений условия (1)
(3) и решают получе
н
ные выражения относительно угловых скоростей движения КА.
В соответстви
с этим в работе  получена следующая с
и
стема уравненийZ
31
32
22
12

32
31
21
11
33
31
21
11
(4)
где
)
длина центральной ли
нии визирования (ЦЛВ) от центра
проекции до соответствующей точки земной поверхности;
132333
()
а()()())
t
fttt

Учитывая изложенное
методика построения замещающих
моделей угловых ЭВО в режиме с изменяющимся азимутом съё
м
ки
включает в себя следующие этапы.
Этап 1.
Определение начальных значений орбитальных и угл
о
вых параметров съёмки.
Процедуры определения начальных усл
о
вий съёмки опис
аны в работе X.
Этап 2
.
Определение программных значений угловых пар
а
метров съёмки
. βля получения программных значений угловых
ЭВО строк сканерного снимка в методике использована процедураL
основанная на последовательном разложении элементов
௜௝
матрицы направляющих косинусов
)
ряд
Тейлора в окрестностях точек бортовых измерений на интервале
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

20Y
съёмки и переходе между точками через производные этих элеме
н
тов.
В соответстви
с этим интервал съёмки разбивается на

точек бортовых измеренийL расстояние между которыми
по траектории орбиты составляет
секунд. В каждой из этих т
о
чек последовательно определяют множество орбитальных и угл
о
вых параметров съёмки. При этом программные значения лине
й
ных ЭВО находят по фор
муламL приведенным в работе YL а эл
е
мент
୧୨
матрицы
путем их последов
а
тельного разложения в ряды Тейлора по формуле
h1h
(t)()()
AAt
Аtt

.



(5)
Элементы матрицы
в выражении (5) вычисляют по
формуле
212223
111213
()()()0()()
(t)()()()(t)()0()
000
()()0
hyh
зh
zh
h
yhh
ttt
tt
tttAt
tt




При этом значения угловых скоростей находят из выражений
(4).
Этап 3
.
Аппроксимация программных значений угловых пар
а
метров съёмки и построение замещающих их моделей.
Сущность
этого этапа заключается в следующем.
Обозначим угловые параметры съёмки общим символом
E(
).
ОтметимL что полученные на предыдущем этапе программные
значения E(t
)L E(t
)L E(t
)L ЭВО в точках
L t
L t
L... представляют
собой дискретные значени
я соответствующей функции E(t) на и
н
тервале съёмки. Известно 10
12L что в этом случае с помощью
метода наименьших квадратов всегда можно определить такие п
а
раметры
многочлена
(t)
...
L

(6)
которые с заданной точностью аппроксимируют дискретные зн
а
чения функции E(t). При этом коэффициенты
подбираются т
а
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
210
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
ким образомL чтобы сумма квадратов отклонений значений мног
о
члена
) от значений функционала E(
) в заданных точках
ла минимальн
ойL т.
е. под условием
in.
Тогда окончательно получим следующий облик замещающих
моделей ЭВОZ
()()()
012
()()()
012
()()()
012
()
()
()

bbb







b








()()()
012
()()()
012
()()()
012
()
()
()

yyy
zzz
















Моделирование показало (рис
)L что характерной особенн
о
стью режима с изменяющимся азимутом съёмки является искри
в
ление и смещение траектории следа ЦЛВ маршрута съёмки отн
о
сительно направления на конечную точку.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

211
Рис
αеометрия сканерного снимка
в режиме
с изменяющимся азимутом съё
мки
Это вызвано темL что дополнительно к изменениям углов та
н
гажа и крена КА на интервале съёмки происходит изменение угла
рыскания КАL которое в соответстви
с условием (3) обеспечивает
наличие составляющейL направленной на выравнивание значений
ном
продольной составляющей скорости движения изображения
по длине матриц ПЗС.
Список литературы
1.
Волобуев Ю.
Н.L Заичко В.
А.L Андронов В.
α. Модель
дрейфа связки проектирующих лучей в фокальной плоскости опт
и
ко
электронной сканирующей системы /
Известия
Юго
Западн
ого
государственн
ого
университе
та
. СерияZ УправлениеL вычислител
ь
ная техникаL информатика. Медицинское приборо
строение.
2013.
.
166
10.
2.
Андронов В.
α.L Волобуев Ю.
Н. Кинематическая модель
углового движения связки проектирующих
лучей в оптико
электронной сканирующей системе /
Известия
Юго
Западн
ого
государственн
ого
университе
та
. СерияZ УправлениеL вычислител
ь
ная техникаL и
нформатика. Медицинское приборо
строение.
2012.
.
Ч.
3.
21X
222.
3.
Общая геоорбитальная модель
космической сканерно
й
съёмки /
В.
α.
Андронов
L С.
В.
βегтярёв
L И.
А.
Клочков
L Е.
В.
Лаз
а
рева
//
αеоинформатика.
2010.
1.
С.
4X
52.
4.
Андронов В.
α.L Клочков И.
А.L Лазарева Е.
В. Общая п
о
становка и решение прямой фотограмметрической задачи для м
о
носкопических космических изображений
/ Информационно
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
212
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
измерительные и управляющие системы.
200Y.
Т.
№ 4.
С.
33
36.
5.
Андронов В.
α. Теоретические основы геоорбитального
модел
ирования космических сканерных изображений высокого
разрешенияZ монография / Юго
Зап.
гос.
ун
.
Курск
2012.
6.
Андронов В.
α.L Заичко В.
А.L Волобуев Ю.
Н. Формиров
а
ние связки проектирующих лучей в космической оптико
элект
ронной сканирующей системе
/
Известия
Юго
Западн
ого
госуда
р
ственн
ого
университе
та
. СерияZ УправлениеL вычислительная те
х
никаL информатика. Медицинское приборостроение.
2013.
1.
15
1Y.
.
Андронов В.
α.L Клочков И.
А.L Мордавченко Т.
В. Форм
и
рование угловых параметров косм
ической сканерной съёмки в
режимах трёхосного программного управления осью визирования
КА /
Изв
естия
узов.
αеодезия и аэрофотосъёмка.
2010.
6.
С.
43
4.
X.
Основные направления системного решения задач реги
о
нальной информатизации
/
В.
α.
АндроновL С.
ЕмельяновL
С.
Н.
МихайловL А.
М.
Потапенко
/ Информационно
измери
тельные и управляющие системы.
200X.
Т.
№ 10.
С.
12.
Y.
Андронов В.
α.L βегтярёв С.
В.L Клочков И.
А. Особенн
о
сти формирования космических сканерных изображений
линейк
а
ми матриц ПЗС /
Информационно
измерительные и управляющие
системы.
2010.
Т.
№ .
С.
11
15.
10.
Общая модель скорости движения космических скане
р
ных изображений в инерциальном пространстве
/
В.
α.
АндроновL
И.
А.
КлочковL Е.
В.
ЛазареваL Т.
В.
Мордавченко
/ Изв.вузов.
αеодезия и аэрофотосъёмка.
2010.
4.
С.
5X
61.
11.
Михайлов С.
Н.L Севрюков А.
Е. Обобщённая архитектура
инфокоммуникационной среды информационно
аналитического
обеспечения научных исследований вуза /
Информационно
змерительные и управляющие
системы.
2010.
Т.
11.
С.
40
42.
12. Воронков Н.
В.
βемьяненко В. Ю.
Особенности организ
а
ции связи на есте
ственном спутн
ике Земли / Юго
Зап. гос. ун
т.
Курск
2015.
. X0
X4.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

213
V.
G. AndronovL
.
N. Volobujev
.
reov
outhet tte UniverityL Kurk
BUILING THE REIUAL MOEL OF THE EXTERIOR
ORIENTATION PARAMETER OF PAE ANNER IMAGE
IN A MOE ITH A FIXE AZIMUTH OF HOOTING
The tehnique of ontruting oftre odel of the reidul ngulr otion
of
the erft reote ening of the ErthL roviding  retngulr th of
route nning hooting.
Key
ord
Z e nner igeryL ngulr eterior orienttion reterL
hotogretry.
УβК 52X.L 52X.4
В.
α. АндроновL Ю.
Н. Волобуев
L Е.
М. Фисе
нко
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ПОСТРОЕНИЕ ЗАМЕЩАЮЩИХ МОβЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ
ВНЕШНЕαО ОРИЕНТИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ СКАНЕРНЫХ
СНИМКОВ В РЕЖИМЕ С ПОСТОЯННЫМ РАКУРСОМ СЪЁМКИ
Рассмотрена методика построения замещающих моделей
программного
углового движения космического аппарата дистанционного зондирования
ЗемлиL обеспечивающих прямоугольность полосы захвата съёмочной а
п
паратуры и её параллельность траектории подспутниковых точек.
Ключевые слова
Z космическая сканерная съёмкаL уг
ловые элементы
внешнего ориентированияL фотограмметрия.
Известно 1L что
при использовании съёмочной аппаратуры с
временной задержкой и накоплением (ВЗН) зарядовых пакетов
(ЗП)
качество формируемого маршрута съёмки в части его
разр
е
шающей способности и ур
овня смаза в определяющей степени
определяется степенью согласованности параметров углового дв
и
жения космического аппарата (КА) с параметрами движения изо
б
ражения в фокальной плоскости оптико
электронной сканирующей
системы (ОЭСС). В этом случае для получе
ния высококачестве
н
ного изображения необходимо
2 обеспечить на интервале съёмки
синхронность движения ЗП по всем строкам матриц ОЭССL
предотвращая тем самым явления сдвига участков формирующег
о
ся изображения по строкам и смаза маршрута изображения в ц
е
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
214
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
лом. В этой связи при планировании космической сканерной съё
м
ки кроме геометрических аспектов необходимо 3 учитывать пр
о
странственно
частотные и кинематические характеристики форм
и
руемых изображенийL которые в цикле ВЗН ЗП должны обеспечить
отсутствие де
формации связки проектирующих лучей.
Известно 1
3L что задача планирования маршрутной скане
р
ной съёмки для ОЭСС сводится к построению таких временных з
а
висимостей для углов тангажа
L крена
и рыск
а
ния
L при которых на всём инт
ервале включения в центре
фотоприёмной структуры обеспечивается выполнение
следующих
условий
ЗП
ном
()(t)()ontL
tVVtV




(1)
ЗП
L

(2)
где
()L()L()L()
ЗПЗП
yy
VtVtVtVt
продольная и поперечная составл
я
ющие скорости движения соответственно ЗП и изображения в ф
о
кальной плоскости ОЭСС.
С этой целью находят аналитические соотношения для с
о
ставляющих
)L
L являющихся функциями от линейных и
угловых
элементов внешнего ориентирования (ЭВО) на интервале
съёмкиL в которые подставляются условия (1)
(2). После этого п
о
лученные уравнения решают относительно угловых скоростей
движения КАL а полученные выражения интегрируют для форм
и
рования множества дискретн
ых значений угловых ЭВОL которые
затем аппроксимируются.
Воспользуемся полученными таким образом 4
 системами
уравненийZ
32
З31
(t)()
()
а()L
()
(t)() g(t)
а(t);
()
ЗП
ЗП
tfgttf
t
Vtf
t




(3)
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

215
12
22
32
ном
31
11
21
31
32
()
()()()()()()
()
();
()()()()()()()()L
()
tXttttZt
t
tXttttZt
t






(4)
где
)
длина центральной линии визирования (ЦЛВ) от ц
ентра
проекции до соответствующей точки земной поверхности.
Учитывая изложенное
методика построения замещающих
моделей угловых ЭВО в режиме с постоянным ракурсом съёмки
включает в себя следующие этапы.
Этап 1.
Определение начальных значений орбитальных и угл
о
вых параметров съёмки.
Процедуры определения начальных усл
о
вий съёмки описаны в работе X.
Этап 2
.
Определение программных значений угловых пар
а
метров съёмки
. βля получения программных значений угловых
ЭВО
строк сканерного снимка в методике использована процедураL
основанная на томL что режим с постоянным ракурсом съёмки по
д
разумевает выполнение следующего условия YZ


(5)
Отсюда вытека
етL что на интервале съёмки должны выпо
л
няться следующие соотношенияZ

(6)
В соответстви
с этим интервал съёмки разбивается на

точекL расстояние между которыми по траектории орбиты
составляет
секундL и в каждой точке с учётом выра
жений (5)L
(6) последовательно
находятся программные значения элементов
௜௝
формируется множество
௜௝
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
216
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Эт
ап 3
.
Аппроксимация программных значений элементов
матрицы направляющих косинусов и построение замещающих их
моделей.
Сущность этого этапа заключается в следующем. Обозн
а
чим
௜௝
E(
). Поскольку программные значения E(t
)L E(t
)L
E(t
)L в точках
L t
L... представляют собой дискретные знач
е
ния соответствующей функции E(t) на интервале съёмкиL с пом
о
щью метода наименьших квадратов 10 всегда можно определить
такие параметры
многочлена
(t)
...
L

()
которые с заданной точностью аппроксимируют дискретные зн
а
чения функции E(t). При этом коэффициенты
подбираются т
а
ким образомL чтобы сумма квадратов отклонений значений мног
о
члена
) от значений функционала E(
) в заданных точк
ах
ла минимальнойL т.
е. под условием
in.
Тогда окончательно получим следующий облик замещающих
моделей ЭВОZ
()
()
00
()
()
00
()000





b







(11)(11)(11)
11
012
(12)(12)(12)
12
012
(13)(13)(13)
13
012
(21)(21)(21)
21
012
(22)(22)(22)
22
012
(23)(23)(23)
23
012
31
32
33
()
()
()
()
()
()
()
()
()














(31)(31)(31)
012
(32)(32)(32)
012
(33)(33)(33)
012











()
()
()
()
()















IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

21
Список литературы
1.
Волобуев Ю.
Н.L
Заичко В.
А.L
Андронов В.
α. Модель
дрейфа связки проектирующих лучей в фокальной плоскости
оптико
электронной сканирующей системы /
Известия
Юго
Западного государственного университета
. СерияZ УправлениеL вы
числительная техникаL информатика. Медицинское
приборо
строение.
2013.
1.
166
10.
2.
Андронов В.
α.
Волобуев Ю.
Н.
Кинематическая модель
углового движения связки проектирующих лучей в оптико
электронной сканирующей системе
/
Известия
Юго
Западного
государственного университета
. СерияZ Управ
лениеL вычислитель
ная техникаL информатика. Медицинское приборостроение.
2012.
. Ч.
3.
21X
222
3.
Общая геоорбитальная модель космической сканерно
й
съёмки
/
В.
α.
Андронов
С.
В.
βегтярёвL И.
А.
Клочков
L Е. В.
Лаз
а
рева /
/ αеоинформатика.
2010.
1.
С.
4X
52.
4.
Андронов
В.
α.L Клочков
И.
А.L Лазарева Е.
В. Общая
постановка и решение прямой фотограмметрической задачи для
моноскопи
ческих космических изображений
Информационно
измерительные и управляющие системы.
200Y.
№ 4.
С.
33
36
5.
Андронов В.
α. Теоретические основы геоорбитального
моделирования космических сканерных изображений высокого
разрешения
монография / Юго
Зап.
гос.
ун
.
Курск
2012.
6.
Андронов В.
α.
Заичко В.
А.
Волобуев Ю.
Н.
Форми
рование связки проектирующих лу
чей в космической оптико
электронной сканирующей системе /
Известия
Юго
Западного
государственного университета
. СерияZ УправлениеL вычисли
тельная техникаL информатика. Медицинское приборостроение.
2013.
1.
15
1Y.
.
Андронов В.
α.
Клочков
И.
А.L Мордавченко Т.
В. Форми
рование угловых параметров космической сканерной съёмки в
режимах трёхосного программного управления осью визирования
КА
/ Изв
естия
узов
.
αеодезия и аэрофотосъёмка.
2010.
6.
С.
43
4.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
21X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
X.
Основные направления системного ре
шения задач
региональной информатизации /
В.
Андронов
С.
Емельянов
L
С.
Н.
МихайловL А.
.
Потапенко
//
Информационно
измери
тельные и управляющие системы.
200X.
.
№ 10.
С.
12
Y.
Андронов
В.
α.
βегтярёв
С.
В.L Клочков
И.
А.
Особен
ности
формирования космических сканерных изображений
линейками матриц ПЗС /
Информационно
измерительные и
управляющие системы.
2010.
Т.
X.
№ .
11
15.
10.
Общая модель скорости движения космических
сканерных изображений в инерциальном пространстве /
В.
Анд
ронов
И.
А.
КлочковL Е.
В.
Лазарева
L Т. В.
Мордавченко
//
Изв
е
стия
вузо
в.
αеодезия и аэрофотосъёмка
.
2010.
4.
С.
5X
61.
11. Маклаков Е. С.L αуламов А. А. Варианты модернизации
пассивных оптических сетей доступа в городских районах // Инф
о
коммуникации и информационная безопасностьZ состояниеL пр
о
блемы и пути решенияZ
атериалы II Всероссийской научно
рактической конференции
/ Юго
Зап.
ос.
т.
КурскL 2015.
С. 134
13X.
12. Харитонов И. О.L αуламов А.
А. Применение АОЛС в
условиях эксплуатации множества радиоэлектронных средств ра
з
личного назначения // Инфокоммуникации и информационная бе
з
опасностьZ состояниеL проблемы и пути решенияZ
атериалы II
Всероссийской научно
практической конференции / Юго
Зап.
ос.
ун
т.
КурскL 2015.
С. 146
150.
.
Andronov
L
.
Volobujev
L
.
Fienko
o
uthet tte UniverityL Kurk
BUILING THE REIUAL MOEL OF THE EXTERIOR
ORIENTATION PARAMETER OF PAE ANNER IMAGE IN
MOE ITH HANG
ING THE AZIMUTH OF THE
HOOTING
Preent  ethod of ontruting olynoil odel of oftre ngulr 
o
tion of the erft reote ening of the ErthL enuring the otil lnning
of iging qulity of nning route of hooting.
Key
ord
Z e nner igeryL ngulr
eterior orienttion reterL
hotogretry.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

21Y
УβК 52X.L 52X.4
В.
α. АндроновL Ю.
Н. Волобуев
L А.
α. Фрундин
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ПОСТРОЕНИЕ ЗАМЕЩАЮЩИХ МОβЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ
ВНЕШНЕαО ОРИЕНТИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ
СКАНЕРНЫХ
СНИМКОВ В РЕЖИМЕ С ФИКСИРОВАННЫМ АЗИМУТОМ СЪЁМКИ
Разработана методика построения замещающих моделей программного
углового движения космического аппарата дистанционного зондирования
ЗемлиL обеспечивающих прямоугольность полосы захвата маршрута
ска
нерной съёмки.
Ключевые слова
Z космическая сканерная съёмкаL угловые элементы
внешнего ориентированияL фотограмметрия.
βля оптико
электронной сканирующей системы (ОЭСС) с
временной задержкой и накоплением (ВЗН) зарядовых пакетов
(ЗП)
качество формируемого
маршрута съёмки в части его
разр
е
шающей способности и уровня смаза в определяющей степени
определяется степенью согласованности параметров углового дв
и
жения космического аппарата (КА) с параметрами движения изо
б
ражения в её фокальной плоскости 1. В этом
случае получение
высококачественного изображения
2 обеспечивается синхронн
о
стью движения ЗП по всем строкам матриц ОЭСС на интервале
съёмкиL предотвращая тем самым явления сдвига и смаза
маршрута изображения. Поэтому при планировании космической
скан
ерной съёмки кроме геометрических аспектов необходимо
учитывать 3 пространственно
частотные и кинематические х
а
рактеристики формируемых изображенийL которые в цикле ВЗН
ЗП должны обеспечить отсутствие деформации связки проектир
у
ющих лучей.
В этой связи
задача планирования маршрутной сканерной
съёмки для ОЭСС сводится 4 к построению таких временных з
а
висимостей для углов тангажа
L крена
и рыск
а
ния
L при которых на всём интервале включения в центре
фотоприёмной структуры обесп
ечивается выполнение
следующих
условий
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
220
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
ЗП
ном
()(t)()ontL
tVVtV



(1)
ЗП
L

(2)
где
)L
)L
t)
ЗП
ЗП
продольная и поперечная составл
я
ющие скорости движения соответственно ЗП и изображения в ф
о
кальной плоскости ОЭСС.
Разработанная методика синтеза программы углового движ
е
ния КА при ВЗН ЗПL как показано в работах 4
6L заключается в
получении аналитическ
их соотношений для составляющих
)L
L являющихся функциями от линейных и угловых эл
е
ментов внешнего ориентирования (ЭВО)L подстановке в получе
н
ную систему уравнений условий (1)
(2) и решении полученных в
ражений относительно угловых ЭВО.
В соответствие с этим в работе  получена следующая с
и
стема уравненийZ
12
22
32
31
()
()()()()()()();
()
tXttttZt
t



11
21
31
32
()()()()()()()();
()
tXttttZt
t



(3)
 ontL
где
)
длина центральной линии визирования (ЦЛВ) от центра
проекции до соответствующей точки
земной поверхности.
Учитывая изложенное
методика построения замещающих
моделей угловых ЭВО в режиме с фиксированным азимутом съё
м
ки
включает в себя следующие этапы.
Этап 1.
Определение начальных значений орбитальных и угл
о
вых параметров съёмки.
Процедуры
определения начальных усл
о
вий съёмки описаны в работе X.
Этап 2
.
Определение программных значений угловых пар
а
метров съёмки
. βля получения программных значений угловых
ЭВО строк сканерного снимка интервал съёмкиL трассы КА и следа
ЦЛВ (рис
) разбивается
на

точекL расстояние между кот
о
рыми по траектории орбиты составляет
секундL а по землеZ
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

221

(4)
Рис
.
αеометрическая иллюстрация методики
βля перехода между точками по орбите используется
кепл
е
ровская модель движения КАL а по земле
выражения (4)L исходя
из тогоL что первом приближении интервал в одну секунду по о
р
бите соответствует расстоянию по трассе КА X кмL а по трассе сл
е
да ЦЛВ
ми
кмL умноженным на косинус угла
. Именно за
счёт такого подхода в каждой последующей точке вычисляются
такие угловые ЭВОL которые обеспечивают прохождение трассы
ЦЛВ чётко по заданной траектории съёмки Y.
Учитывая изложенное
порядок вычислений програм
мных з
начений ЭВО в каждой точке одинаков и состоит в
расчёте множества координат КА и его скоростей
)L
)L
)L
)L
)L
L длин
ЦЛВ и её
направляющих косинусов
) в гринвичской системе координатL
углов
(t)
(t)
0h
(t)
L элементов
௜௝
и угловых
скоростей
(t)L()
Xh

по схеме
୧୨
. (5)
Этап 3
.
Аппроксимация программных значений угловых пар
а
метров съёмки и построение замещающих их моделей.
Сущность
этого этапа заключается в следующем.
КА

КА
ЦЛВ

КА
cos
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
222
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Обозначим угловые параметры съёмки общим символом E(t
).
ОтметимL что полученные на предыдущем этапе программные
зн
а
чения E(t
)L E(t
)L E(t
)L ЭВО в точках
L t
L t
L... представляют с
о
бой дискретные значения соответствующей функции E(t) на инте
р
вале съёмки.
Известно 10
12L что в этом случае с помощью метода
наименьших квадратов всегда можно определить такие пар
аметры
многочлена
(t)
...
L

(6)
которые с заданной точностью аппроксимируют дискретные зн
а
чения функции E(t). При этом коэффициенты
подбираются т
а
ким образомL чтобы сумма квадратов отклонений значений мног
о
члена
) от значений функционала E(
) в заданных точках
ла минимальнойL т.е. под условием
in.
Тогда окончательно получим следующий облик замещающих
моделей ЭВОZ
()()()
012
()()()
012
()()()
012
()
()
()

bbb







b








(11)(11)(11)
11
012
(12)(12)(12)
12
012
(13)(13)(13)
13
012
(21)(21)(21)
21
012
(22)(22)(22)
22
012
(23)(23)(23)
23
012
31
32
33
()
()
()
()
()
()
()
()
()














(31)(31)(31)
012
(32)(32)(32)
012
(33)(33)(33)
012











()()()
012
()()()
012
()
()
()
()
00

yyy
















IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

223
Список литературы
1.
Волобуев Ю.
Н.L Заичко В.
А.L
Андронов В.
α. Модель
дрейфа связки проектирующих лучей в фокальной плоскости
оптико
электронной сканирующей системы
/
Известия
Юго
Западного государственного университета
. СерияZ УправлениеL вы
числительная техникаL информатика. Медицинское приборо
строение.
2013.
1.
166
10.
2.
Андронов В.
α.
Волобуев Ю.
Н.
Кинематическая модель
углового движения связки проектирующих лучей в оптико
электронной сканирующей системе /
Известия
Юго
Западного
государственного университета
. СерияZ УправлениеL вычисли
тельна
я техникаL информатика. Медицинское приборостроение.
2012.
.
Ч.
3.
21X
222
3.
Общая геоорбитальная модель космической сканерно
й
съёмки
/
В.
α.
Андронов
С.
В.
βегтярёвL И.
А.
Клочков
L Е. В.
Лаз
а
рева /
/ αеоинформатика.
2010.
1.
С.
4X
52.
4.
Андронов
В.
α.L Клочков
И.
А.L Лазарева Е.
В. Общая
постановка и решение прямой фотограмметрической задачи для
моноскопи
ческих космических изображений
Информационно
измерительные и управляющие системы.
200Y.
№ 4.
С.
33
36
5.
Андронов В.
α. Т
еоретические основы геоорбитального
моделирования космических сканерных изображений высокого
разрешения
монография / Юго
Зап.
гос.
ун
.
Курск
2012.
6.
Андронов В.
α.
Заичко В.
А.
Волобуев Ю.
Н.
Формирование связки проектирующих лучей в космической
оптико
электронной сканирующей системе /
Известия
Юго
Западного государственного университета
. СерияZ УправлениеL
вычислительная техникаL информатика. Медицинское приборо
строение.
2013.
1.
15
1Y.
.
Андронов В.
α.
Клочков
И.
А.L Мордавченко Т.
.
Формирование угловых параметров космической сканерной
съёмки в режимах трёхосного программного управления осью
визирования КА
Изв
естия
узов
. αеодезия и аэрофотосъёмка.
2010.
6.
С.
43
4.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
224
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
X.
Основные направления системного решения задач
региональ
ной информатизации /
В.
Андронов
С.
Емелья
нов
L С.
Н.
МихайловL А.
.
Потапенко
//
Информационно
измери
тельные и управляющие системы.
200X.
№ 10.
С.
12
Y.
Андронов
В.
α.
βегтярёв
С.
В.L Клочков
И.
А.
Особенности формирования космических сканерных изображений
линейками матриц ПЗС
/ Информационно
измерительные и
управляющие системы.
2010.
Т.
№ .
11
15.
10.
Общая модель скорости движения космических
сканерных изображений в инерциальном пространс
тве
/
В.
α.
Анд
ронов
И.
А.
КлочковL Е.
В.
Лазарева
L Т. В.
Мордавченко
/ Изв
е
стия
вузо
в.
αеодезия и аэрофотосъёмка.
2010.
4.
С.
5X
61.
11.
Михайлов С.
Н.L Севрюков А.
Е. Обобщённая
архитектура инфокоммуникационной среды информационно
аналитического обеспечения научных исследований вуза
/
Информационно
измерительные и уп
равляющие системы.
2010.
Т.
L
11.
С.
40
42.
12.
Воронков Н.
В.
βемьяненко В.
Ю.
Особенности
организации связи
на естественном спутнике Земли
Юго
Зап. гос.
ун
т.
КурскL
2015.
X0
X4
V.
G. AndronovL .
. Volobujev
.
Frundin
outhet tte UniverityL Kurk
BUILING THE REIUAL MOEL OF THE EXTERIOR
ORIENTATION PARAMETER OF PAE
ANNER IMAGE IN THE
REGIME ITH ONTANT ANGLE
The ethod of ontruting oftre odel of the reidul ngulr otion of
the erft reote ening of the ErthL roviding  retngulr th i
g
ing equient nd it rllel trjetorie of
ground truth oint.
Key
ord
Z
e nner igeryL ngulr eterior orienttion reterL
hotogretry.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

225
УβК 62Y.X
А.
М. ПотапенкоL А.
Е. Севрюков
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ КОСМИЧЕСКОЙ
ЕЯТЕЛЬНОСТИ βЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАβАЧ СОЦИАЛЬНО
ЭКОНОМИЧЕСКОαО И ИННОВАЦИОННОαО РАЗВИТИЯ РЕαИОНА
Выполнен анализ факторовL влияющих на использовани
результатов
космической деятельности
в регионеL определены задачи социально
экономического и инновационного развити
я областиL для решения кот
о
рых целесообразно использовани
результатов космической деятель
ности.
Ключевые слова
Z инфраструктураL информационное обеспечениеL
αЛОНАССL мониторинг.
За годы развития отечественной космонавтики созданы ун
и
кальные спутниковые
технологии и наземная инфраструктураL по
з
воляющие не только решать задачи получения и обработки косм
и
ческой информацииL но и реализовывать наукоемкие проектыL
обеспечивающие эффективное применение результатов космич
е
ской деятельности в целях развития эконо
мики страны и улучш
е
ния жизни граждан.
αлавным условием обеспечения эффективного использования
результатов космической деятельности является максимально гл
у
бокая интеграция результатов космической деятельности с фед
е
ральнымиL региональными и муниципальными
системами монит
о
ринга и управленияL в том числе с активно формирующейся в рег
и
онах и муниципальных образованиях системой оказания госуда
р
ственных и коммерческих услуг юридическим и физическим л
и
цам.
Комплексное использование результатов способно придать
кономике регионов инновационный характерL усилить рыночные
механизмыL повысить качество жизни населенияL расширить
спектр оказываемых услуг. Задача обеспечения эффективности и
с
пользования результатов космической деятельности (далее
РКβ)
приобрела особое
государственное значение.
αлавная проблема в сфере использования РКβ в регионе с
о
стоит в отсутствии целостной региональной инфраструктуры и
с
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
226
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
пользования РКβ в интересах органов
исполнительной власти о
б
ластиL
ор
ганов местного самоуправленияL
предприятий и ор
ганиз
а
цийL населенияL а проводимые работыL как правилоL носят ведо
м
ственный характерL решают частные вопросы и не имеют четкой
координации. В результате появляется дублирование выполняемых
мероприятийL применение различных технологий обработки и
представл
ения пространственных данныхL что препятствует фо
р
мированию единого информационного пространства Курской о
б
ласти и не способствует целевому использованию финансовых
средствL в том числе и выделяемых различными ведомствами для
решения собственных задач на т
ерритории области. Кроме того
такое положение дел не обеспечивает решение системообразу
щих базовых задачL что ставит под сомнение эффективность пр
о
водимых мероприятий в целом.
К основным причинам такого положения следует отнестиZ
отсутствие целостной
областной инфраструктуры использ
о
вания результатов космической деятельностиL и в первую очередь
инфраструктуры информационного обеспечения администрации
областиL органов местного самоуправленияL а также системы ок
а
зания услуг юридическим и физическим лицам
недостаточная информированность должностных лицL к
о
нечных пользователей о готовых к использованию и создаваемых
спутниковых навигационных технологиях с использованием с
и
стемы αЛОНАССL средств дистанционного космического монит
о
ринга территорий и объекто
в и других результатов космической
деятельности
1
отсутствие целостной системы подготовки и повышения
квалификации специалистов
пользователей спутниковых навиг
а
ционных технологий с использованием системы αЛОНАССL
средств дистанционного космического
мониторинга и других р
е
зультатов космической деятельности;
отсутствие необходимой координации деятельности в обл
а
сти внедрения спутниковых навигационных технологий с испол
ь
зованием системы αЛОНАССL средств космического мониторинга
территорий и объектов и
других результатов космической деятел
ь
ности в области;
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

22
неразвитость законодательного и технологического норм
а
тивного обеспечения процессов создания и использования инфо
р
мационных ресурсовL получаемых в результате космической де
я
тельности
2
На сегодня
шний день практика внедрения отдельных косм
и
ческих технологийL продуктов и услуг в регионах России позволяет
констатироватьL что в современных условиях эффективное испол
ь
зование РКβ является одним из действенных антикризисных мех
а
низмовL обеспечивающих зна
чительную экономию финансовых и
материальных средствL что обусловленоZ
жизненной необходимостью ускорения перехода Курской
области к инновационной модели развития;
необходимостью качественной модернизации экономики
Курской области в информационной сфер
е;
готовностью широкого спектра космических технологийL
продуктов и услуг к практическому внедрению в реальные соц
и
ально
экономические процессы Курской области.
Космическая деятельность является определяющей во многих
важных сферах хозяйственной деятельн
ости
4
L в том числеZ
сокращения времени на оценку геопространственных фа
к
торов и принятие решений органами исполнительной власти суб
ъ
ектов Российской Федерации и органами муниципального сам
о
управления;
повышения эффективности управления транспортом;
снижения стоимости и сроков выполнения картографич
е
ских работ;
уменьшения сроков геодезических работ и их стоимости.
В соответствии с приоритетными направлениями
применения
РКβ в Курской областиL к приоритетным задачам
социально
экономического и иннова
ционного развития областиL для решения
которых целесообразно использование РКβ
следует отнестиZ
создани
условий для внедрения и развития современных
технологийL повышения энергетической и экологической эффе
к
тивности экономики;
создание совокупного
информационного ресурса Курской
областиL интегрированного с базовым картографическим компле
к
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
22X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
томL структурированного по видам социально
экономической де
я
тельности и позиционированного в пространствеL времени и сист
е
ме координат;
повышение уровня защиты нас
еления и территории Ку
р
ской области от угроз природного и техногенного характера за счет
комплексного использования космических технологий;
создание постоянно действующих с
истем мониторинга и
управления
критически важными и потенциально опасными объе
к
тамиL
сло
жными инженерными сооружениями
на основе
СВТП;
обеспечение эффективного и устойчивого развития агр
о
промышленного комплекса и достижение траектории устойчивого
роста;
мониторинг и управление использованием земель и объе
к
товL в том числе планирование и у
правление градостроительством
и имуществом;
реализация мониторинга и диспетчеризации общественн
о
гоL ведомственного и специального транспорта
3
;
создание и обеспечение функционирования системы оп
е
ративного экологического мониторинга территорий и объектов
создание и обеспечение функционирования системы мон
и
торинга состояния площадных объектовL территориально разн
е
сенной инфраструктуры;
мон
иторинг и управление развитием
дорожной инфр
а
структур
пространственное планирование территорий и объектов;
обеспечен
ие безопасности транспортных коридоров;
привлечение дополнительных инвестиций в Курскую о
б
ласть;
формирование базовой инфр
аструктуры образования в
сфере
использования результатов космической деятельности.
Комплексное использование спутниковых навигационных
технологий с использованием системы αЛОНАСС и других р
е
зультатов космической деятельности
5
6
способно расширить
спектр оказываемых услуг в различных отрасляхL включая тран
с
портL здравоохранениеL образо
ваниеL промышленное производствоL
торговлю и услугиL строительствоL природопользование и охрану
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

22Y
окружающей средыL сельское хозяйствоL дорожное хозяйствоL ге
о
дезию и картографию.
Помимо вышеперечисленного данные технологии обеспеч
и
вают мониторинг и контрол
ь за критически важнымиL потенциал
ь
но опасными и социально значимыми объектами на территории р
е
гионаL а также за реализацией мер по устранению чрезвычайных
ситуаций
4
.
Использование спутниковых навигационных технологий с
использованием системы αЛОНАСС и других результатов косм
и
ческой деятельности оказывает значительный управленческийL
экономическийL социальный и экологический эффектыL а также п
о
вышает безопасность жизнед
еятельности населенияL в частностиZ
повышается качество расходования бюджетных средств;
увеличиваются поступления в бюджет региона;
уменьшается количество выбросов вредных веществ;
уменьшаются последствия терактов и техногенных кат
а
строф;
по
вышается скорость реагирования на происшествия опер
а
тивными службами;
снижается количество происшествий и число погибших в
них;
увеличивается эффективность контроля соблюдения правил
перевозок;
повышается рентабельность использования транспортных
средств различного назначения;
увеличивается пропускная способность дорог и скорость
движения по ним;
повышается качество и снижается время выполнения к
а
дастровых и геодезических работ.
Задача обеспечения эффективности использования результ
а
тов косм
ической деятельности приобрела особое государственное
значение.
Задача доведения результатов космической деятельности до
конечных пользователей имеет общенациональныйL межведо
м
ственный и межрегиональный характерL требует комплексного
подхода на основе про
граммно
целевого метода.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
230
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
Использование этого метода позволитZ
обеспечить рациональное использование ресурсов и ко
н
центрацию финансовых средствL выделяемых из федерального
бюджетаL бю
джета Курской областиL а также
средств различных
ми
нистерств (С/ХL МЧСL
и т.д.) с
привлечением внебюджетных и
с
точников при решении наиболее важных и актуальных задач в о
б
ласти использования результатов космической деятельности;
обеспечить координацию работ и ликвидацию дублиров
а
ния мероприятий в этой областиL реализуемых в
различных пр
о
граммах и проектахL что обеспечит повышение эффективности
расходования бюджетных средств на предоставление продуктов и
услуг конечным пользователям;
увязать и гармонизировать
целиL задачи и мероприятия Пр
о
граммы с федеральными целевыми и гос
ударственными програ
м
мамиL а также приоритетными направлениями развития Росси
й
ской ФедерацииL интересами региональных партнеровL профил
ь
ными федеральнымиL областнымиL муниципальными и другими
программами и проектами;
внедрить в практику мониторинг хода и
результатов хозя
й
ственно
экономической деятельностиL координации работ и ликв
и
дации дублирования мероприятий в этой областиL реализуемых в
различных программах и проектахL оперативное использование его
результатовL что обеспечит повышение эффективности ра
сходов
а
ния бюджетных средств на предоставление продуктов и услуг на
основе использования современных спутниковых навигационных
технологий αЛОНАСС и других результатов космической деятел
ь
ностиL в том числе за счет осуществления объективного контроля;
сфор
мировать и обеспечить эффективное использование р
е
гиональной навигационно
информационной инфраструктуры
внедрения спутниковых навигационных технологий αЛОНАССL
средств βЗЗ и других результатов космической деятельности в
Курской областиL обеспечивающей потр
ебности в космических
продуктах и услугах широкого круга конечных пользователей
5
6
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

231
сформировать юридическиеL экономические организацио
н
ные и технологические условия для использования РКβ в Курской
области;
обеспечить подготовку и переподготовку
профессионал
ь
ных кадров для Курской области в этой новой инновационной
наукоёмкой отрасли деятельности;
обеспечить устойчивое межведомственное и межрегионал
ь
ное взаимодействие и информационное сопряжение федеральнойL
региональной и муниципальной инфрастр
уктуры внедрения спу
т
никовых навигационных технологий с использованием системы
αЛОНАССL средств βЗЗ и других результатов космической де
я
тельности;
обеспечить комплексный подход при полученииL совмес
т
ной обработкеL хранении и предоставлении информацииL по
луче
н
ной космическими и другими информационными средствами;
сформировать и реализовать единую техническую и техн
о
логическую политику при использовании результатов космической
деятельности в интересах администрации Курской области и орг
а
нов местного самоу
правления;
реализовать механизмы государственно
частного партне
р
стваL сформировать необходимые условия и правила рынка пр
о
дуктов и услуг на основе использования современных спутниковых
навигационных технологий с использованием системы αЛОНАССL
средств βЗ
З и других результатов космической деятельности;
создать условия для повышения эффективности деятельн
о
сти структурных подразделений администрации области и органов
местного самоуправления.
Таким образомL программно
целевой метод в сочетании с
ускоренным
развитием рыночных механизмов является единстве
н
но возможным для решения масштабной задачи
обеспечения э
ф
фективного использования результатов космической деятельности
в интересах социально
экономического развития Курской области.
Список литературы
1.
Основы
государственной политики в области использов
а
ния результатов космической деятельности в интересах модерн
и
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
232
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
зации экономики Российской Федерации и развития ее регионов на
период до 2030 года
Электронный ресурсZ
утв. Президентом РФ
14.01.2014 № Пр
51
βоступ из спра
правовой системы Ко
н
сультантПлюс.
2.
Поручения Председателя Правительства Российской Ф
е
дерации В.В. Путина
Электронный ресурсZ
протокол от 10 авг
у
ста 2010 г. № ВП
П
44пр
βоступ из справ.
правовой системы
КонсультантПлюс.
3.
Разработка
областной целевой программы Использование
спутниковых навигационных технологий с использованием сист
е
мы αЛОНАСС и других результатов космической деятельности в
интересах социально
экономического и инновационного развития
Курской области на 2013
20
15 годы
Z отчет о НИР
(αос. контракт
№15/1.24.12 П от 2Y.12.2012г.)
Курск
2013.
4.
Андронов В.
αL
Клочков
И.
А.L Мордавченко Т.
В. Форм
и
рование угловых параметров космической сканерной съемки в р
е
жимах трехосного программного управления осью визирования КА
Изв
естия
узов. α
еодезия и аэрофотосъёмка.
2010
.
6.
С.
43
4
5.
Основные направления системного решения задач реги
о
нальной информатизации
/
В.
α.
Андронов
С.
α.
ЕмельяновL
С. Н.
МихайловL А.
М. Потапенко
Информационно
измеритель
ные и управляющ
ие системы.
200X
.
10.
С. 
12.
6.
Андронов В.
α. Теоретические основы геоорбитального
моделирования космических сканерных
изображений высокого
разрешения
Z монография / Юго
Зап. гос. ун
.
Курск
2012.
A.
E. evryukovL
A.
M. Potenko
outhet
tte Univerity
L Kurk
UING THE REULT OF PAE ATIVITIE TO MEET THE
HALLENGE OF OIO
EONOMI AN INNOVATIVE
EVELOPMENT OF THE REGION
The nlyi of the ftor influening the ue of the re
ult of e tivitie
in the regionL identified
the oio
eonoi nd innovtive develoent of the
regionL for hih it i dvible to ue the reult of e tivitie.
Key
ord
Z infrtrutureL infortion tehnologyL GLONA
onitoring.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

233
УβК 004.02
А.
М. ПотапенкоL А.
Е. Севрюков
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ РЕШЕНИЯ
ПРОФИЛЬНЫХ (ТЕМАТИЧЕСКИХ) ЗАβАЧ С ПРИМЕНЕНИЕМ
КОСМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОαИЙ
Выполнен анализ профильных (тематических) задачL решаемых в рег
и
оне с использованием αИС
технологий. Пре
дложены варианты подходов
к созданию сетевых географических сервисов в сфере муниципального
управления.
Ключевые слова
Z
геоинформационные системыL геопорталL геоданныеL
слоиL атрибутивная информация.
Применение космических технологий для решения профил
ь
ных
задач мониторинга и управления территориями и хозяйств
у
ющими субъектами региона в последние десятилетия находят все
новые и новые спектры приложений.
Значение αИС
технологии для общества складывается из двух
составляющих
применения этой технологии в государственном
управлении и научных исследованиях (в том числе вследствие и
с
пользования полученных продуктов в частном секторе экономики)
и массового ее использования
гражданами для решения своих и
н
дивидуальных задач.
αеоинформационные системы позволяют решать множество
профильных (тематических) задачL важных как для подразделений
администрации регионаL так и для конкретных юридических и ф
и
зических лиц. Перспективным
направлением применения муниц
и
пальных αИС выступает обеспечение поддержки взаимодействия
государства и общества.
Сетевые сервисыL развиваемые в рамках электронного прав
и
тельстваL позволяют наиболее полно информировать граждан о
планах и действиях государс
твенных органов власти и организ
а
ций. Сетевые географические сервисы позволяют не только пер
е
давать информацию от органов власти гражданамL но и в обратном
направлении. Всё вместе это позволяет улучшить качество жизни
людей благодаря снижению их затрат на
получение и передачу и
н
формации при взаимодействии с государствомL а также благодаря
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
234
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
более адекватным действиям администрацийL основывающих свои
решения на предложениях и сигналах граждан.
Одним из подходов к созданию сетевых географических се
р
висов в сфер
е муниципального управления является создание ед
и
ной государственной картографической основы. Суть её заключ
а
ется в обеспечении интеграции пространственных данныхL позв
о
ляющей одновременно отображать и обрабатывать пространстве
н
ные объекты из разных массив
ов данных любых масштабовL вкл
чая массивы тематических данных различных пользователей 1
L
.
Сервис
ориентированная архитектура предполагает наличие
трех основных составляющихZ поставщиков сервисовL потребит
е
лей сервисов и реестра сервисов (рис
).
Назн
ачение геопортала заключается в консолидации инфо
р
мации об имеющихся в службах города децентрализованных пр
о
странственных данныхL которые оформляются и предоставляются в
пользование в виде стандартных геосервисовL а также в создании
единой точки входа поль
зователей в эту среду.
Рис
.
Общая схема геопортального решения
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

235
Ролевые функции позволяютZ администратору
назначать р
о
лиL регулировать работу портала и одобрять или приостанавливать
использование предложенных к регистрации данных; поставщикам
данных
егистрировать собственные ресурсы пространственной
информации на геопортале; пользователям
осуществлять поиск
необходимых ресурсовL просматривать ресурсы и работать с д
о
ступными пространственными данными.
Консолидируемая на портале информация
это
метаданныеL
которые создаются владельцами ресурсов по стандартному шабл
о
нуL предоставляемому геопорталом. Шаблон метаданных на пр
о
странственные данные (геосервисы и входящие в их состав инфо
р
мационные слои данных) создан на основе международного ста
н
дарта
IO 1Y115Z2003 Geogrhi infortion Metdt (αеогр
а
фическая информация. Метаданные) и
его отечественного профиля
3
L
.
Решение профильных задач по различным секторам эконом
и
ки требует учета специфических особенностей этих секторов. ТакL
в секторе эл
ектроэнергетики сформировалась концепция интелле
к
туальной активно
адаптивной сетиL которая опи
сывается следу
щими признаками 5
Z
насыщенность сети активными элементамиL позволяющ
и
ми изменять топологические параметры сети;
большое количество датчиковL
измеряющих текущие р
е
жимные параметры для оценки состояния сети в различных реж
и
мах работы энергосистемы;
система сбора и обработки данных (программно
аппаратные комплексы)L а также средства управления активными
элементами сети и электроустановками потреби
телей;
наличие необходимых исполнительных органов и мех
а
низмовL позволяющих в режиме реального времени изменять топ
о
логические параметры сетиL а также взаимодействовать со сме
ж
ными энергетическими объектами;
средства автоматической оценки текущей ситуации
и п
о
строения прогнозов работы сети;
высокое быстродействие управляющей системы и инфо
р
мационного обмена.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
236
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
αеоинформационные системы в электроэнергетике давно п
о
лучили статус инфраструктурной технологии и рассматрива
тся
как базовая технология для построения
корпоративной архитект
у
ры энергетических компаний.
Таким образомL в электроэнергетике αИСL как продукты и
с
пользования РКβ для решения профильных задач сектора экон
о
микиL имеют статус инфраструктурной технологии и их примен
е
ние не вызывает сомнений.
К наст
оящему времени сформирована и введена в эксплуат
а
цию αИС
РосводресурсыL содержащая
картографическуюL атр
и
бутивнуюL текстовуюL графическую информацию и архивы косм
и
ческих снимков.
Картографическая составляющая баз геоданных содержит
следующую векторную ин
формацию различных масштабовZ
карты масштаба от 1Z10 000 000 до 1Z2 500000L включа
ие
все общегеографические и специализированные объекты те
р
ритории Российской Федерации и сопредельных государств для
работы Росводресурсов на федеральном уровне;
карты масш
таба от 1Z1 000 000 до 1Z200 000L включающ
ие
все общегеографические и специализированные объекты для раб
о
ты подразделений Росводресурсов на бассейновом и территор
и
альном уровнях;
карту масштаба менее 1Z200 000L включающую все общ
е
географические и специализ
ированные объекты для работы Росв
о
дресурсов на территориальном уровне;
карты масштабов от 1Z50 000 до 1Z1000 для специализир
о
ванных объектов (гидротехнические сооруженияL населенные
пунктыL предприятия и др.)
При этом общегеографические слои содержатZ
едеральные округаL хозяйственные районыL территориал
ь
ное деление (субъекты РФ)L районы административного деления
субъектов РФL населенные пунктыL отметки высот;
изолинииL растительность;
автомобильные дорогиL сооружения при автодорогах;
железные доро
гиL сооружения при железных дорогах;
грунтыL хозяйственные строения;
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

23
трубопроводные магистрали (газопроводыL продуктопров
о
дыL нефтепродуктопроводы);
станции и пункты связиL линии связи и ЛЭП.
В состав системы входит картографическая информация о
водных объектахL а также слоиL имеющие отношение к гидроте
х
ническим сооружениямL слои по охраняемым территориям.
αруппа слоев окружающей среды (по отношению к водным
объектам) содержит информацию о водопользователяхL объектах
капитального ремонтаL строящих
ся объектах.
Слой административно
территориальных органов управления
водными ресурсами содержит информацию о бассейновых упра
в
лениях и зонах их ответственностиL территориальных органах и з
о
ах
их ответственности.
В состав системы включены также некоторые с
пециальные
слоиL такие как места аварий.
Атрибутивная информация содержит данные об общегеогр
а
фических и специализированных объектахL важных с точки зрения
оперативного и стратегического управления водными ресурсами.
Текстовая информация включает
описательные сведения об
объектах базы данных.
αИС
Росводресурсы
обеспечивает решение нескольких
классов задач.
ПервымL наи
более распространеннымL классом
являются и
н
формационно
справочные задачиL которые позволят осуществлять
поиск и уточнение местополо
жения и характеристик интересу
щих объектов в двух основных формахZ
поиск и отображение местоположения объектов на карте (по
сложным атрибутивным и пространственным запросам);
поиск и отображение атрибутивных характеристик объектов
(в том числе видео
и фотоизображений) по их местоположению на
карте.
Второй класс
составляют задачи анализаL моделирования и
прогнозирования природных и техногенных процессовL связанных
с управлением водными ресурсами. Решение этих задач позволяет
в удобной и наглядной карто
графической форме (на экране ди
с
плея или на бумажном носителе) получать обобщенную или дет
а
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
23X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
лизированную информацию как по территории всей РоссииL так и
по любой отдельной ее части.
αИС
Росводресурсы
ориентирована на решение следующих
задач данного класс
аZ
сравнительный анализ и зонирование территории РФ по п
о
казателям водных ресурсов;
моделирование зон затопления при разрушении αТС;
моделирование аварийных разливов и распространения з
а
грязнителей в водных объектахL а также при угрозе их попадания в
водные объекты.
Помимо вышеперечисленных задач анализаL моделирования и
прогнозирования природных и техногенных процессовL связанных
с управлением водными ресурсамиL на основе отработанных и
н
терфейсных решений и созданной информационной базы в дал
ь
нейшем
планируется решение большого класса задач информац
и
онной под
держки стратегических решений 6
.
Таким образомL в структуре Федерального агентства водных
ресурсов уже сформировалась и широко применяется технология
исполь
зования РКβ в интересах решения
и инфо
рмационно
справочных
и прогнозно
аналитических задач.
Космические технологии давно нашли наиболее широкое
применение для комплексн
ых решений в сфере транспорта.
Пр
о
странственная составляющая является естественной основой инт
е
грации задач управления
трансп
ортной инфраструктуройL
расче
т
ных задачL задач оперативного управленияL навигацииL обеспеч
е
ния безопасности на транспорте и т.
д.
Можно выделить следующие направления применения РКβ в
транспортной сфереZ
управление имуществом терминальных комплексов;
управление парком транспортных средств;
построение и оптимизация маршрутов на существующей
дорожной сети;
мониторинг состояния дорожного полотна и планирование
ремонтов;
навигация и обеспечение безопасности на транспорте;
информационно
транспортные
услуги населению.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

23Y
Таким образомL необходимость применения РКβ в сфере
транспорта является актуальной задачей.
Торговля и сфера услуг
одна из перспективных областей
применения РКβ как минимум в трех направленияхZ
транспортная логистика и маршрутизация
к объектам з
а
данного типа;
размещение объектов торговли и услуг и обеспечение бе
з
опасности;
информационно
рекламная поддержка и маркетинговые и
с
следования.
Актуальность вопросов обеспечения безопасности в сфере
торговли и услуг подтверждается формирова
нием нормативной б
а
зы (αОСТ Р 22.1.12
2005)L конкретизирующей состав требований к
современным зданиямL объектам массового скопления людейL ун
и
кальным и другим объектам 6. Требования указанного стандарта
предписывают
использование αИС в диспетчерских сист
емах эк
с
плуатационных служб объектовL в том числе характеризующихся
массовым скоплением людей крупных торговых центровL позвол
я
ет операторам этих служб получать консолидированную информ
а
цию обо всех аварийных сигналах объекта в режиме реального
времени. Эт
о позволит правильно принимать управленческие р
е
шения при реагировании на чрезвычайные и нештатные ситуации.
Также в упомянутом стандарте определена интеграция структур
и
рованной системы мониторинга и управления инженерными с
и
стемами зданий и сооружений (СМ
ИС) с автоматизированными
системами Единой дежурно
диспетчерской службы (ЕββС) города
X
На основе вышеизложенного можно сделать вывод о томL что
к настоящему времени сложилась устойчивая тенденция широкого
внедрения космических технологий в практику пов
седневной жи
з
ни общества.
При этом особую актуальность приобретает задача формир
о
вания региональной инфраструктуры использования РКβ. Она з
а
трагивает интересы всех региональных органов власти и местного
самоуправленияL крупных хозяйствующих субъектовL юри
дических
и физических лиц. Её решени
е требует реализации комплекса
вз
а
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
240
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
имоувязанных мероприятий в регионеL структурированных в ед
и
ную программу и согласованных по срокам выполненияL стоим
о
сти и источникам финансирования
Y
Проведенный анализ
применения к
осмических технологий
для решения профильных задач и актуальность формирования р
е
гиональной инфраструктуры использования РКβ позволяют пере
й
ти к обоснованию наличия инфраструктуры использования данных
РКβ в Курской области.
Список литературы
1.
Разработка
областной целевой программы Использование
спутниковых навигационных технологий с использованием сист
е
мы αЛОНАСС и других результатов космической деятельности в
интересах социально
экономического и инновационного развития
Курской области на 2013
2015 годы
Z отчет о НИР
(αос. контракт
№15/1.24.12 П от 2Y.12.2012
г.).
Курск
2013.
2.
αОСТ Р 5253
2006
.
αеографическая информация. Мет
а
данные
М.Z Изд
во стандартовL 2006.
3.
Андронов В.
α. Теоретические основы геоорбитального м
о
делирования космических скане
рных
изображений высокого ра
з
решения
Z монография / Юго
Зап. гос. ун
.
Курск
2012.
4.
Андронов В.
α.L
Клочков
И.
А.L Мордавченко Т.
В. Форм
и
рование угловых параметров космической сканерной съемки в р
е
жимах трехосного программного управления осью
визирования КА
/ Изв
естия
узов. αеодезия и аэрофотосъёмка.
2010.
6.
С.
43
4.
5.
βорофеев В.
В.L Макаров А.
А. Активно
адаптивная сеть
новое качество ЕЭС России
//
Энергоэксперт
.
200Y
.
4 (15).
6.
Никитин А.
Б.L Павлов С.
В.L Хамитов Р.
. αеоинформац
и
онная система Федерального агенства водных ресурсов
//
ArRevie
.
2006.
1 (36)
.
.
αОСТ Р 22.1.12
2005
Безопасность в чрезвычайных ситу
а
циях. Структурированная система мониторинга и управления и
н
женерными системами зданий и соо
ружений. Общие требования
М.L 2005.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

241
X.
Шахраманьян А.
М.L Качанов С.
А.L Волков О.
С. αеои
н
формационные технологии в концепции интеллектуальных зданий
и задачах комплексной безопасности торговых объектов
//
ArRevie
.
2005
.
4 (35).
. 1X
1Y
Y.
Основные направления системного решения задач ре
гиональной информатизации
/ В. α.
АндроновL С. α.
ЕмельяновL
С. Н.
МихайловL А. М. Потапенко
Информационно
измери
тельные и управляющие системы.
200X.
10.
. 
12.
A.
M. PotenkoL A.
E. 
evryukov
o
uthet tte UniverityL Kurk
RATIONALE FOR THE EIION PROFILE (TOPIAL)
PROBLEM
UING PAE TEHNOLOG
The nlyi of the rofile (toil) roble to be olved in the region ith the
ue of GI tehnology. The vrint of the
rohe to the retion of the
netork of geogrhil ervie in uniil ngeent.
Key
ord
geogrhi infortion yteL geo
ortlL geodt
lyerL ttri
b
ute infortion.
УβК 52.0X
В. Э. βрейзинL А.
А. αримов
ФαБОУ ВО Юго
Западный государ
ственный университетL Курск
ЗАβАЧИ ИССЛЕβОВАНИЯ ОКОЛОЗЕМНОαО КОСМИЧЕСКОαО
ПРОСТРАНСТВА С ПОМОЩЬЮ МАЛЫХ КОСМИЧЕСКИХ
АППАРАТОВ
Рассмотрено физическое строение и состав верхних слоёв атмосферыL
а также магнитосферы и радиационных поясов Земли. Показаны осно
в
ные проблемы по их более детальному исследованиюL текущие и пе
р
спективные задачи по их решению с помощью малых космических апп
а
ратов (МКА).
Ключевые слова
Z строение атмосферыL магнитосфераL малые косм
и
ческие аппараты.
Строение атмосферы
Самый нижний слой
тропосфера
характеризуется пост
е
пенным уменьшением температуры с высотой. Верхняя граница
тропосферы расположена на высоте 1
1X км. Температура на этой
высоте достигает первого минимума и составляет примерно 210 К.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
242
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
βалее до высоты в 50 км расположена
стратосфера
L где темпер
а
тура воздуха плавно нарастает с высотойL достигая максимума
(примерно 20 К) на уровне 50 км. Следующий слой называется
мезосферой
с границей на высоте X5 км. Температура воздуха в м
е
зосфере вновь плавно понижается и на высоте X5 км
достигает вт
о
рого (более глубокого) минимума
примерно 1X0 К. Затем темп
е
ратура вновь начинает с высотой быст
ро повышаться и может д
о
стигать
от 500 до 2000 К в зависимости от уровня солнечной а
к
тивностиL поэтому следующий слой называют
термосферой
.
ысоты в 0 км всё более заметными становятся процессы
ионизации молекул и атомов кислорода и азота под воздействием
рентгеновского и гамма
излучения солнца и галактических косм
и
ческих лучей. Начиная с этой высотыL в атмосфере появляются в
заметной концентр
ации свободные электроны. Поэтому эту высоту
считают нижней границей
ионосферы
L хотя другие заряженные ч
а
стицы (ионы) достигают более низких слоёв атмосферы (20
30 км)L
т. к. жёсткое космическое излучениеL включая и высок
оэнергичные
заряженные частицыL
про
никает в атмосферу на большую глубину
(вплоть до поверхности Земли)L вызывая ионизацию молекул во
з
духа. Верхней границей ионосферы принято считать высоту в 1000
кмL хотя на самом деле внешняя ионосфераL состоящая из холодной
ионизированной плазмы
простира
ется до высот 20
25 тыс. кмL но
концентрация частиц на таких высотах очень мала.
По составу воздуха атмосфера на высотах от 0 до X0 км ост
а
ётся однородной и состоит в осн
овном из молекулярных азота
(XE) и кислорода (21
E). По этой причине атмосферу до высо
ты в
X0 км называют
гомосферой
. Выше X0 км состав воздуха начинает
меняться за счёт распада молекулярного кислорода до атомарного
О и образования озона О
. Поэтому атмосферу на высотах свыше
X0 км называют
гетеросферой
. На высотах свыше 120 км конце
н
трация
атомарного кислорода становится сравнимой с концентр
а
цией молекулярного кислорода и азота. Что же касается озонаL то
его концентрация остаётся небольшой. Она максимальна на выс
о
тах от 25 до 40 кмL но и там максимум относительного содержания
озона составля
ет всего около X·10
. Тем не менее
озон играет и
с
ключительно важную рольL поглощая ультрафиолетовую часть
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

243
солнечного излучения. При этом он вновь разлагается на молек
у
лярный и атомарный кислород.
Абсолютный максимум концентрации свободных электронов
в
атмосфере соответствует высоте 250
300 км и составляет 10
см
L
днако
максимальную проводимость ионосфера имеет на высоте
порядка 150 кмL а далее с высотой быстро убывает. Это объясняе
т
ся темL что именно в этой области максимальна суммарная конце
н
трация
электронов и ионо
в.
Максимум концентрации ионов О

соответствует высоте
250
300 км. βалее с ростом высоты она понижаетсяL но появляю
т
ся ионы водорода Н
и начинает расти их концентрация. ОбластьL
где преобладают ионы Н

(свыше 1300 км)
называют
протон
о
сферой
.
Структура ионосферы претерпевает суточныеL сезонные и
солнечноцикловые изменения. Кроме тогоL она подвержена вли
я
нию волновых процессов в атмосфере и деформаций магнитосф
е
ры ЗемлиL зависящих от многих факторовL главным из которых я
в
ляется а
ктивность Солнца.
Магнитосфера Земли
Магнитосфера Земли формируется в результате взаимоде
й
ствия геомагнитного поля Земли с солнечным ветром. При этом со
стороны Солнца возникает головная ударная волнаL которая пр
и
жимает с этой стороны магнитосферу к ЗемлеL
а с противополо
ж
ной (ночной) стороны магнитосфера вытягивается в длинный
хвост
и часть её магнитных силовых линий не замыкаютсяL а ух
о
дят в межпланетное пространство. Магнитосферное магнитное
поле определяет движение заряженных частиц и формирует ион
о
сф
еру (плазмосферу) Земли. Магнитосферное магнитное поле по
д
вержено быстрым изменениямL связанным с возмущениями в со
л
нечном ветре. При этом изменяются и конфигурации токов в ма
г
нитосфереL обусловленных движением заряженных частиц плазм
о
сферы.
Радиационные
пояса Земли
Радиационные пояса Земли образованы высокоэнергичными
заряженными частицами (в основном электронами и протонами)L
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
244
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
захваченными магнитным полем Земли. Радиационным поясам
принадлежат частицыL имеющие замкнутые дрейфовые траект
о
рии. Однако время
жизни и электроновL и протоновL и ионов в р
а
диационных поясах ограничено. Электроны в процессе дрейфа т
е
ряют энергию за счёт кулоновского рассеяния (при столкновениях
с заряженными частицами)L после чего возникает циклотронная
неустойчивость и электроны по
кидают магнитосферу. Быстрые
протоны теряются в основном во время магнитных бурьL следств
и
ем которых являются резкие локальные ослабления магнитного
поляL ларморовский радиус таких протонов увеличивается до н
е
скольких тысяч к
ило
етровL
и они покидают магни
тосферу. Пот
е
ри и электроновL и протонов восполняются как за счёт захвата их
из солнечного ветраL так и (для электронов) при ионизации
нейтральных молекул ионосферы.
Основные направления исследования околоземного ко
с
мического пространства с помощью малых к
осмических апп
а
ратов
Наша кафедра впервые начала участвовать в работах по с
о
зданию МКА в 200Y г.L предложив исследовать плотность верхних
слоёв атмосферы с помощью ионизационного вакуумметра и
н
версно
магнетронного типаL разрабатываемого нами для Курского
авода Маяк 1
3. ОказалосьL что прямыми измерениями пло
т
ность земной атмосферы исследовалась лишь до высот 30
0 кмL
где достаточно эффективными являются деформационный (на н
е
больших высотах) и теплоэлектрический методы измерений ост
а
точного давления. Н
а больших же высотах оба эти методы непр
и
годныL а использовать ионизационный метод никто не пыталсяL п
о
скольку на таких высотах уже велика к
онцентрация заряженных
частицL
что может привести к большим искажениям показаний.
Поэтому на высотах свыше 0 км пло
тность атмосферы оценив
а
лась косвенно
по наблюдениям орбит снижающихся ИСЗ (иску
с
ственных спутников Земли). На основе многочисленных наблюд
е
ний была разработана математическая модель плотности верхних
слоёв атмосферыL официально закреплённая в αОСТ 25645
.115
X4
Атмосфера Земли верхняя. Модель плотности для баллистическ
о
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

245
го обеспечения полётов искусственных спутников Земли. Эта м
о
дель построена по данным о торможении ИСЗL полученным за п
е
риод с 1Y64 по 1YX2 год
. ОказалосьL что для высот выше 100 км а
т
мо
сфера неоднородна даже по плотности. Большое влияние на неё
оказыва
т солнечное и галактическое излучениеL состояние ге
о
магнитной активности ЗемлиL ионосферные токиL географические
координаты и высота точкиL для которой определяются её пар
а
метрыL время сут
ок и время годаL предшествующие состояния со
л
нечной и геомагнитной активности иL возможноL множество других
факторовL о которых мы ещё не знаем. Поэтому определение ра
с
пределений концентрации нейтральных и заряженных частиц на
высотах орбит МКА и влияние н
а эти распределения всех перечи
с
ленных факторов является актуальной научной задачейL решение
которой позволит составить математическую модель верхних слоёв
атмосферы не только по плотностиL но и по другим составляющимL
чтоL безусловноL будет иметь важное п
рактическое значение для
развития космонавтики и освоения ближнего космоса.
Список литературы
1. Луценко А.
А.L Богомазов Р.
Ю. Модернизация вакуумме
т
рического преобразователя
// Инновационные научно
технические
разработки и направления их реализацииZ
материалы региональн
о
го науч.
тех
. семинара.
КурскL 2012.
С. 23
26.
2. Исследование характеристик инверсно
магнетронного да
т
чика вакуума для
малого космического аппарата /
Р.
Ю. БогомазовL
А.
А. ЛуценкоL П.
Ю. БорисовL В.
А. Пиккиев
//
Известия Юго
За
падного государственного университета
.
2013.
№ 6 (51).
2.
С. 4Y
52
3.
Оптимизация электроразрядного датчика низкого давления
/
А.
И.
ЖакинL А.
А.
αримовL А.
А.
ЛуценкоL В.
А. Пиккиев
//
XL
Академические чтения по космонавтикеL посвященные
памяти ак
а
демика С.
П. Королёва и других выдающихся отечественных уч
е
ных
пионеров освоения космического пространства
Z с
борник
е
зисов
.
L 2016.
. 205.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
246
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
V.
E.
reizinL A.
A. Griov
o
uthet tte UniverityL Kurk
THE PROBLEM OF REEARH NEAR EARTH
OMI PAE ITH
MALL AUTOMATI PAERAFT UING
The hyil truture nd ooition of the uer tohere nd gnet
o
here nd rdition belt onidered in thi er. The bi roble of their
tudyingL urrent nd future hllenge to olve
the ith the hel of ll
erft (IA) deribed.
Key
ord
Z
truture of the tohereL gnetohereL the ll erft
УβК
52X.XL 6X1.3
О. И.
АтакищевL
В. А. ЗаичкоL β. А. Стребков
ФαБОУ ВО Юго
Западный государственный университетL Курск
Федеральное космическое агентство (Роскосмос)
L Москва
АЛαОРИТМ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОαО ВАРИАНТА СТРУКТУРЫ
ИНОВАЦИОННО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОαО ЦЕНТРА КОСМИЧЕСКИХ
УСЛУα В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕβЕЛЕННОСТИ
Предлагается алгоритм определения оценок предпочтительности в
а
риантов и
выбора рационального варианта структуры иновационно
образовательного центра космических услугL являющегося многоуровн
е
вой сложной системой в условиях неопределенностиL базирующийся на
обобщенной многоуровневой модели влияния внешних и внутренних
факторов
на определение и оценку достижения цели анализаL а также
на
методе анализа иерархийL теории функций подтвержденияL теории игр.
Ключевые слова
Z
инновационно
образовательный центр космических
услугL многоуровневая сложная системаL
цель анализаL метод анализа
иерархийL теория функций подтвержденияL теории игр
Одним из направлений использования современных технол
о
гий с целью повышения качества образования в вузах страны явл
я
ется открытие инновационно
образовательных центров космич
е
ских услуг.
Как показал прове
денный анализ 1L 2
иновационно
образовательный центр космических услуг (ИО
ЦКУ) явля
тся
многоуровневой сложной системойL а входящие в его состав фун
к
циональные подсистемы (элементы) могут быть реализованы на
основе разных программных и аппаратных
средствL отличающихся
параметрами и функциональными возможностями.
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

24
При этом параметры подсистем из состава ИО ЦКУ являются
в ряде случаев неполнымиL качественнымиL что обусловлено 1L 2L
3L 4Z
быстрым обновлениемL совершенствованием программного
и аппар
атного обеспечения космического мониторинга;
неточностямиL возникающими при оценке эксплуатацио
н
ных параметровL перспективных программных и аппаратных
средств космического мониторинга.
Кроме тогоL на проектирование ИО ЦКУ оказывают влияние
условия неопре
деленностиL обусловленные состоянием (возможн
о
стями) финансирования данного проекта.
В связи с этим для оценки предпочтительности вариантов
структуры многоуровневой сложной системы (далее
анализиру
е
мой системы)L в качестве которой выступают ИО ЦКУL в ус
ловиях
неопределенности предлагается алгоритмL базирующийся на мн
о
гоуровневой обобщенной модели влияния внешних и внутренних
факторов на определение и оценк
достижения цели функционир
о
вания анализируемой системы (АС)L методе анализа иерархийL те
о
рии функц
ий подтвержденияL теории игр 5L 6
При этом неопределенность обусловлена быстрым изменен
и
ем многоуровневого множества факторов внешней и внутренней
средыL неопределенностью целейL микроцелей анализируемой
сложной системыL
а также неполнымиL неточнымиL
тр
удно форм
а
лизуемыми (качественными) сведениямиL важными для моделир
о
вания.
Многоуровневая обобщенная модель влияния внешних и
внутренних факторов на определение и оценку достижения цели
сложной (анализируемой) системы (
) объединяет
модели
и
для элементов АС разных
уровней и АС в целом для разных условий наблюдения.
Под элементом АС понимаем подсистемыL элементы из с
о
става АСL расположенные на разных уровнях системыL имеющие
микроцели (цели)L по
дчиненные соответствующим целям выш
е
стоящих подсистемL цели АС.
(Lz)
yLk/.../y1Lk
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
24X
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
При этом
модельL устанавливающая взаим
о
связь на основе функции подтверждения между определяемой ц
е
лью (
ми) АС (элементов АС)
го уровня
L степенью увере
н
ности в достижении цели
L наблюдаемыми состояниями (ц
е
лями) вышестоящей системы
го уровня (
) на текущей
ой ) фазе и АСL элементом АС
го уровня на
(1)
й фазе (т
е
кущей ситуации) (
) в
х условиях наблюдения (
).
Под
ми условиями наблюдения понимаем возможное
множество значений факторов внешней и
внутренней среды (
).
модельL устанавливающ
ая
взаимосвязь между
й целью
го варианта
й (
го) АС (элемента АС)
го уровня
) с множеством частных показателей (

) и
интегральными показателями (
) достижения микроцелей
) элементами
го варианта
й
АС
го уровня в
х
условиях наблюденияL где
количество частных показат
е
лей достижения цели
Процедура (алгоритм) определения оценок предпочтительн
о
сти вариантов и выбора рационального варианта структуры АС на
множестве альтернатив в условиях неопределен
ности представляет
следующую последовательность действийZ
пределяются факторы разного уровня из состава обо
б
щенной многоуровневой модели
для вероятных
условий наблюденияL а именноZ
факторы из состава моделей определения целей
(цель АС и микроцели элементов АС разного уро
в
няL степени уверенности в достижении соответствующих целей АС
и элементами АС);
факторы из состава модели оценки достижения цели (ми
к
роцели)
) (частные показат
ели и интегральные
(Lz)
yLk/.../y1Lk
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

24Y
показатели достижения цели АСL элементами АСL веса показат
е
лей)
Определение частных показателей и их весомости произв
о
дится последовательно сверху
внизL т.
е. первыми определяются
значения этих факторов для АС в целомL а последними
для эл
е
ментов (
1)
го уровня.
.
пределяются оценки предпочтительности по частным и
интегральному показателям для каждого варианта
го элемента
АС (
1)
го уровня (
) и АС в целом
относительно целей
анализа
на основании метода
анализа иерархий 5L 6.
βля определения оценки предпочтительности (интегрального
показателя)
го варианта элемента АС
го уровня в j
х условиях
наблюдения применяется следующее выражениеZ
где
оценка предпочтительности
го варианта
го элемента АС (
1)
го уровня по
му частному показателю
достижения
й цели анализа (
) в
х условиях
наблюдения
вес
(приоритет)
го частного показателя
оценки достижения
й цели анализа (
1)
го уровня
Определение значений частных и интегрального показателей
производится последовательно снизу
вверхL т.
е. первыми опр
е
деляются значения этих факторов для элементов (подсистем)
1)
го ранга;
ормируются матрицы оценок предпочтительности (знач
е
ний частных и интегрального показателей) для каждого варианта
элементов АС разных уровней в разны
х условиях наблюдения
в
том числе и для вариантов АС в целом
а основе полученного множества оценок предпочтител
ь
ности (значений интегральных показателей)
для вариантов
АС
го уровня и методов теории игр определяется рациональный
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
250
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути
решения. КурскL 2016
вариант АС в пространстве анализируемых условий наблюдения
и альтернатив.
На основе разработанного метода были определены оценки
предпочтительности для разных вариантов структуры ИО ЦКУ в
условия
х неопределенности.
В качестве рационального варианта комплекта программно
аппаратных средств
ИО ЦКУ
выбран вариантL д
ля которого в
полняется условие
1L2L..L
1L2L..L
in
ij
jn
i

где
количество альтернативных вариантов комплектов ПАС
ИО ЦКУ;
количество условий внешней средыL в которых произв
о
дится выбор.
Таким образомL
предлагается алгоритм определения оценок
предпочтительности (по частным и интегральному показателям)
вариантов и выбора рационального варианта структуры ИО ЦКУ в
условиях неоп
ределенностиL базирующийся на обобщенной мног
о
уровневой модели влияния внешних и внутренних факторов на
определение и оценку достижения цели анализаL а также на методе
анализа иерархийL теории функций подтвержденияL теории игр.
Таким обр
азомL
предлагается
алгоритм определения оценок
предпочтительности (по частным и интегральному показателям)
вариантов анализируемой сложной системы в условиях неопред
е
ленностиL базирующийся на обобщенной многоуровневой модели
влияния внешних и внутренних факторов на определен
ие и оценку
достижения цели анализаL методе анализа иерархийL теории фун
к
ций подтвержденияL теории игрL позволит определять рационал
ь
ный вариант структуры средств ИО ЦКУ.
Список литературы
1.
Сизов
О.
С.
Опыт создания центра космического
монит
о
ринга на
базе Тюменского
государственного университета
//
Земля
из космоса.
2010.
Вып. 5.
2.
Комплекс приема и
обработки информации βЗЗ
в Военно
космической академии им. А.
Ф. Можайского
В.
В. Ромашкин
IBN
YX
6X1
Инфокоммуникации и информационная
безопасностьZ
состояниеL проблемы и пути решения. КурскL 201

251
(ОАО НИИ ТП)
П.А. Лошкарев
(ОАО НИИ ТП)L
Р.Б. Шевчук
(ОАО НИИ ТП)L
Ю.В. Клепов
(ОАО НИИ ТП)
//
еоматика
.
2012
.
3.
Серебряков
В.
Б.
(Компания Совзонд)
Комплекс геои
н
формационного обеспечения ситуационных центров
//
еоматика
.
2010.
4.
Заичко
В.
А. Российская система
βЗЗ будет развиваться в
рамках
специализированных по целевому назначению подсистем
//
αеоматика
.
2015
5. Трахтенгерц Э.
А. Компьютерная поддержка принятия р
е
шенийZ
аучно
практическое издание. Серия
Z
Информатизация
России на пороге ХХ
века.
М.Z СИНТЕαL 1YYX.
6. βюбин α.
Н.L Суздаль В.
α. Введение в прикладную теорию
игр.
М.Z Наука. αлавная редакция физико
математической лит
е
ратуры
L 2000.
.
Atkihhev
L
.
Zihko
L
.
trebkov
outhet tte UniverityL Kurk
Federl e
Ageny (Rooo)
ALGORITHM OF HOOING A RATIONAL TRUTURE VARIANT OF
INNOVATIONAL AN EUATIONAL PAE ERVIE ENTER
UNER ONITION OF UNERTAINT
e ugget n lgorith of etiting vrint referene vlue nd hooing 
rtionl truture vr
int of innovtionl nd edutionl e ervie enter
bed on  generlized ultilevel odel of influene of eternl nd internl f

tor on etiting nd vluing hievent of nlyi golL  ell  on hier
r
hy nlyi ethodL vlidte fution
theoryL ge theory.
Keyord
Z innvtionl nd edutionl e ervie enterL ole ultilevel
yteL nlyi golL hierrhy nlyi ethodL vlidte ftion theoryL ge
theory.
Научное издание
ИНФОКОММУНИКАЦИИ И ИНФОРМАЦИОННАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬZ СОСТОЯНИЕL ПРОБЛЕМЫ
И ПУТИ РЕШЕНИЯ
Сборник научных статей по м
атериал
ам
III
Всероссийской
научно
практической конференции
Часть
11
13 мая 2016 г.
Редактор
О. А. Петрова
Компьютерная вёрстка и макет
О. В. Кофановой
Подписано в печать
.0
.2016. Формат 60хX4 1/16. Бумага офсетная.
Усл. печ. л.
. Уч
изд. л. 1
Тираж
экз. Заказ .
Юго
Западный государственный университет.
305040L г. КурскL ул. 50 лет
ОктябряL Y4.
Отпечатано
ЮЗαУ

Приложенные файлы

  • pdf 7841238
    Размер файла: 4 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий