Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 4 за 2015 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам |

21. Программный комплекс проектирования обогрева технологических трубопроводов тепловыми спутниками для систем автоматизированного проектирования [№4 за 2015 год]
Авторы: Кохов Т.А., Корельштейн Л.Б., Гартман Т.Н.
Просмотров: 9218
В промышленных установках используются следующие виды обогрева технологических трубопроводов: обогрев трубопроводов обогревающими спутниками (теплоспутниками), обогрев трубопроводов в паровой рубашке, электрообогрев трубопроводов. В зависимости от технических требований или от климатических условий в проекте может преобладать один из этих видов обогрева. Порядка 10–15 % работы проектировщика (в сфере монтажного проектирования) приходится на проектирование обогрева технологических трубопроводов. В некоторых случаях практически 40 % трубопроводов в проекте должны обогреваться теплоспутниками, а иногда этот показатель может достигать порядка 50 %. При этом примерно 80 % трудозатрат на проектирование обогрева приходится именно на проработку трасс обогревающих спутников в 3D-модели. С целью ускорения проектирования обогрева технологических трубопроводов тепловыми спутниками был разработан программный комплекс проектирования обогрева технологических трубопроводов для систем автоматизированного проектирования, реализованный в среде 3D-проектирования AVEVA PDMS. Отличительная особенность созданного программного комплекса проектирования обогрева технологических трубопроводов в сравнении с имеющимися системами в том, что она интегрирована в систему автоматизированного проектирования AVEVA PDMS. Это позволяет выполнять моделирование обогревающих спутников технологических трубопроводов в 3D-модели и выпускать необходимые конечные документы – изометрические чертежи трубопроводов. Функциональные возможности программного комплекса проверены при разработке водяного обогрева технологических трубопроводов тепловыми спутниками установки производства серы.

22. Бортовой комплекс многофункциональной информационной системы Международной космической станции (Российский сегмент) [№4 за 2015 год]
Авторы: Кравченко С.И., Андреев Д.А., Брунько Д.В., Горбачев Е.Б.
Просмотров: 9240
В статье приведено описание нового бортового комплекса для представления членам экипажа Российского сегмента Международной космической станции электронной бортовой документации. Отмечается, что для обеспечения информационных систем пилотируемых космических кораблей и станций электронной бортовой документацией на Земле должна заранее выполняться разработка документов в специфических, совместимых с бортовым интерфейсом форматах. Выделяется наиболее ответственный этап технологического процесса подготовки – преобразование информации в бортовых условиях. Формулируются основные задачи бортового комплекса: прием и распаковка пакетов обновления, серверная конверсия документов в совместимый формат, сборка композиций по файлам наземной разметки, рассылка авторизованных обновлений на планшетные компьютеры экипажа, воспроизведение информации на планшетах и обеспечение индивидуальной поддержки космонавта в соответствии с его ролью, протоколирование работы персонала. Приводятся схема и состав утилит специального ПО бортового комплекса. Подробно описываются алгоритм работы элементов схемы и методология обновления ресурсов, состоящие в конверсии полученного описания страницы в графическую форму, позиционировании файлов на бортовом файл-сервере в индексированных папках, реконструкции документов при наличии в обновлении соответствующих файлов разметки, сборке документов в том виде, в каком они были сформированы на Земле. Особое внимание уделяется процессу обновления персональной базы документов на планшете пользователя, который может выполняться автоматически или по согласованию с оператором; при этом оператор инициирует обновление после получения извещения о готовности канала и нажимает на кнопку обновления функциональной панели персонального интерфейса. Подчеркивается, что все остальные сервисные операции с доставляемыми пакетами обновления выполняются автоматически, без участия экипажа.

23. Наземная подсистема подготовки электронной бортовой документации [№4 за 2015 год]
Авторы: Кравченко С.И., Андреев Д.А., Долгов А.А., Колесников А.В.
Просмотров: 8651
Описан технологический процесс переработки информации при подготовке электронной бортовой документации для многофункциональной информационной системы поддержки деятельности экипажей транспортных космических кораблей и орбитальных станций. Подчеркивается необходимость генерации электронных документов на этапе бортового обновления контента из совместимого доставляемого архива. Отмечается концептуальная особенность наземной подсистемы, заключающаяся в разделении элементов электронного документа на две категории: консервативную визуальную основу и интерактивный слой, состоящий из виртуальных органов управления разделами документа и внутренними приложениями. Формулируются преимущества раздельной обработки слоев документа, состоящие в наземной разметке инструкции и доставке на борт только файла разметки, по которому на этапе обновления автоматически реконструируется разработанная на Земле инструкция; таким образом достигается идентичность наземной и бортовой версий, существенно снижается нагрузка на канал передачи данных Земля–борт. В статье также приводится структура средств наземного комплекса, раскрывается последовательность выполняемых операций; дается детальное описание взаимодействия участвующих в процессе утилит и основных разделов общей методологии: архивирование разработок в классической библиотеке бортовой документации, генерация визуальной основы, редактирование управляющего слоя, формирование новых документов из массива страниц классической библиотеки. Особое внимание уделяется специальным инструментам – редактору-компоновщику разметок и формирователю пакетов обновления. На основании экспериментов делается заключение о готовности разработанного комплекса наземных средств подготовки электронной бортовой документации к полноценному обеспечению формирования пакетов обновления для многофункциональной информационной системы поддержки деятельности экипажей космических кораблей и станций.

24. Активное информационное сопровождение действий экипажа [№4 за 2015 год]
Авторы: Кравченко С.И., Душенко А.Г., Андреев Д.А., Котов А.Г.
Просмотров: 8624
В статье отмечается, что задачи информационной поддержки деятельности экипажей космических кораблей и станций непрерывно расширяются за счет насыщенности бортовых планов, увеличения доли научной деятельности в бортовом расписании; возрастают требования к оперативности и наглядности бортовой документации, большое значение приобретают мультимедийный иллюстративный материал, дополнительная справочная информация, звуковое сопровождение. Приводятся результаты экспериментальной эксплуатации на борту Международной космической станции прототипа многофункциональной информационной системы, в ходе которой были определены первоочередные интерактивные объекты и функции, необходимые для обеспечения полноценной и эффективной работы экипажа: возможность сенсорного воздействия на модель окружающей среды, изменение вида, позиций и внутренних параметров виртуальных объектов, ввод данных в интерактивные области документов, установка отметок о выполнении предписанных действий, исполнение предписанных временных интервалов, работа с системой авторизованных закладок, участие оператора в анкетировании по результатам завершенной рабочей сессии, протоколирование поведения космонавта в информационной среде и передача протоколов на Землю. Формулируются проблемы развития бортовых информационных систем и обеспечивающих их наземных комплексов. Затрагивается тема расширения возможностей интерактивного взаимодействия оператора и информационной среды. Предлагаются ключевые решения, описываются новые средства подготовки документации. Приводятся примеры внедрения в среду активных элементов. Уделяется внимание ситуационному поведению оператора, работе с виртуальными органами управления, протоколированию результатов и оценке деятельности экипажа. Дается описание специального редактора управляющего слоя электронного документа. Предлагаются решения для преодоления неопределенности выбора операционной системы и технической платформы персональных планшетов.

25. Поддержка протокола MPI в ядре ОС Linux для многопроцессорных вычислительных комплексов на базе высокоскоростных каналов RapidIO [№4 за 2015 год]
Автор: Кулешов А.С.
Просмотров: 8219
Решение вычислительных задач на многопроцессорных вычислительных комплексах в конечном итоге опирается на определенный программный интерфейс передачи данных. Таким наиболее распространенным интерфейсом является интерфейс передачи сообщений MPI, который определяет стандарт передачи данных для конечных пользовательских программ. В статье показана реализация протокола MPI для разработанной в НИИСИ РАН микросхемы 1890ВМ6Я, являющейся основой для многопроцессорных вычислительных комплексов различного назначения, узлы которого могут быть связаны через высокоскоростные каналы RapidIO. Для реализации были взяты наиболее распространенная библиотека MPI – MPICH и хорошо зарекомендовавшее себя в суперкомпьютерных вычислениях ядро ОС Linux. MPICH в базовой поставке предоставляет различные сетевые модули, реализующие связку интерфейса библиотеки с определенными транспортными драйверами: tcp (Ethernet TCP/IP), ib (Infiniband), mx (Myrinet eXpress) и другими. Задействование наиболее подходящего под архитектуру RapidIO сетевого модуля mx позволило сосредоточиться только на разработке Linux-драйвера для контроллера RapidIO. Особенности контроллера RapidIO микросхемы 1890ВМ6Я, интерфейса MPI и идея использования канала RapidIO для других, отличных от MPI целей позволили создать достаточно универсальный стек передачи сообщений через канал RapidIO без избыточных копирований данных. В конце статьи приведены результаты работы тестовых MPI-программ, таких как NAS Parallel Benchmarks и OSU Micro-Benchmarks, на 4 узлах через канал RapidIO, дано заключение о проделанной работе и подведен итог использования контроллера RapidIO микросхемы 1890ВМ6Я в качестве транспортной среды для протокола MPI.

26. Концепция математического и компьютерного моделирования тепловых процессов в электронных системах [№4 за 2015 год]
Автор: Мадера А.Г.
Просмотров: 10768
В статье излагаются концепции теплового проектирования электронных систем, а также требования к математическому и компьютерному моделированию тепловых процессов в электронных системах. Сформулированы требования к математическим моделям, обеспечивающим адекватное моделирование тепловых процессов при тепловом проектировании электронных систем. Согласно им, математические модели должны быть динамическими, нелинейными, интервально стохастическими, учитывать влияние эффекта тепловой обратной связи (взаимодействие между тепловыми и электрическими режимами в электронной системе), а также статистический технологический разброс электрических и тепловых определяющих параметров элементов в электронной системе. Полученные уравнения математической модели тепловых процессов в электронной системе удовлетворяют сформулированным требованиям и представляют собой систему нестационарных, нелинейных, интервально стохастических дифференциальных уравнений в обыкновенных производных первого порядка. Разработанные концепции и математические модели могут быть положены в основу создаваемого многофункционального программного комплекса теплового проектирования электронных систем.

27. Моделирование подстилающей поверхности в имитационных системах [№4 за 2015 год]
Авторы: Мамросенко К.А., Решетников В.Н.
Просмотров: 9494
В работе приводятся методы визуализации земной поверхности и наземных объектов с описанием применения в авиационно-космической отрасли. Показаны особенности моделирования подстилающей поверхности с использованием спутниковых снимков, данных SRTM. Рассмотрена организация хранения исходных данных в форматах Tile Map Service и Keyhole Markup Language. С развитием систем дистанционного зондирования Земли, а также систем обработки полученных данных стали применяться методы визуализации земной поверхности с использованием спутниковых снимков. Например, со спутника GeoEye-1 можно получить снимки с разрешением 0,5 метра на пиксель. В целях оптимизации производительности такие снимки хранят в виде тайлов – небольших изображений одинакового размера, которые являются фрагментами большого изображения. Описан способ повышения производительности подсистемы визуализации при отображении множественных однотипных объектов, при котором выполняется последовательный обход всех узлов модели для клонирования и на основе данных собирается новая модель, содержащая необходимое количество экземпляров исходной модели. Массив вершин исходной модели изменяется с целью помещения экземпляра модели в необходимое пространственное положение. Массивы нормалей и текстурных координат копируются без изменений. Однако возможны ситуации, при которых число вершин в модели больше числа текстурных координат, в этом случае для объединения геометрий на место недостающих текстурных координат записываются значения из следующего экземпляра модели, что может привести к неправильному наложению текстуры. Во избежание подобной ситуации в недостающие текстурные координаты записываются нулевые значения.

28. Реализация процесса поиска решения по модифицированному алгоритму Rete для нечетких экспертных систем [№4 за 2015 год]
Авторы: Михайлов И.С., Зо Мин Тайк
Просмотров: 8881
В работе рассматриваются основные понятия теории нечетких продукционных экспертных систем. Нечеткие продукционные экспертные системы базируются на наборе правил, представленном в терминах лингвистических переменных. В качестве механизма нечеткого вывода предлагается разработанная модификация алгоритма Rete для нечеткой базы правил. Разработанная модификация обеспечивает ускорение процесса работы системы за счет однократного вычисления одинаковых условий в правилах, а также позволяет формулировать правила и заключения на ограниченном естественном языке. Разработанная формальная модель дерева решений модифицированного алгоритма Rete для нечеткой продукционной базы знаний состоит из множеств вершин-условий, вершин-следствий, отношений между вершинами и отношений для описания правил нечеткой экспертной системы. Созданный алгоритм обрабатывает правила нечеткой базы правил и преобразует их в формат формальной модели дерева решений модифицированного алгоритма Rete. На каждом этапе работы алгоритма выполняется построение нечетких оценок истинности вершин дерева решений с помощью нечетких операторов, что позволяет формулировать условия и следствия в базе правил, а также результаты работы алгоритма поиска решения на ограниченном естественном языке. Также одинаковые условия объединяются при построении дерева решений, что обеспечивает ускорение обработки дерева решений по сравнению с последовательным просмотром правил экспертной системы. Рассмотрен пример работы нечеткой продукционной экспертной системы, функционирующей на основе предложенной модификации алгоритма Rete, показана эффективность предложенного метода.

29. Эргономичный голосовой интерфейс управления антропоморфным роботом [№4 за 2015 год]
Авторы: Михайлюк М.В., Торгашев М.А., Омельченко Д.В.
Просмотров: 8390
Антропоморфные роботы (роботы, по своему строению похожие на человека) находят широкое применение в различных областях научной и хозяйственной деятельности. Это объясняется не только психологическими моментами, но и тем, что многие объекты, созданные человеком, приспособлены для манипулирования именно его руками. Однако эргономичное управление такими роботами является серьезной и актуальной проблемой. Стандартные компьютерные интерфейсные устройства (клавиатура, мышь, джойстик и т.д.) не обеспечивают достаточный уровень эргономики. Использование пультов управления тоже затруднительно, так как каждый управляющий элемент пульта обычно воздействует на один шарнир робота. В качестве альтернативы для управления часто используют экзоскелеты, представляющие собой жесткие шарнирные конструкции, надеваемые оператором и соответствующие строению человеческого тела. С помощью экзоскелета можно реализовать так называемый копирующий режим управления, при котором робот будет в точности повторять движения оператора. Тем не менее, использование экзоскелета часто затруднительно в силу либо его большого веса, либо невозможности работы с ним в скафандре. В данной работе предлагается голосовой интерфейс управления роботом. Идея заключается в том, что при произнесении оператором команды производится ее распознавание и в случае успеха запускается на выполнение заранее подготовленный скрипт, в соответствии с которым робот выполняет заданное действие. Апробация предложенных методов и алгоритмов показала возможность их успешного использования в качестве эргономичного интерфейса голосового управления антропоморфными роботами.

30. Сравнительный анализ и классификация задач по оптимальному расположению грузов в ограниченном пространстве [№4 за 2015 год]
Авторы: Погорелов А.С., Андреев Д.А., Панфилов А.Н.
Просмотров: 6096
Работа посвящена проблеме оптимального размещения объектов в ограниченном пространстве. Данная задача относится к классу задач раскроя и упаковки. Дается общая постановка задачи раскроя и упаковки. Описаны подход к классификации задач и критерии, на основе которых строится типология и выделяются основные категории задач. Обзор научных исследований по данной проблеме показывает, что в различных предметных областях возникают похожие задачи, каждая из которых имеет свои особенности, обусловленные спецификой конкретной предметной области. Рассматривается несколько задач по оптимальному расположению грузов, сходных с задачей размещения грузов на борту транспортного грузового корабля. Делается сравнение по основным характеристикам рассмотренных задач с задачей размещения грузов на борту транспортного грузового корабля. Кроме этого, для каждой задачи выявляется класс в рамках рассмотренной типологии, к которому ее можно отнести. В результате сравнительного анализа делается вывод о том, что универсального метода решения задачи оптимального размещения не существует, каждая конкретная практическая задача имеет свои особенности и ограничения, которые необходимо учитывать. Ставится задача разработки нового метода поиска оптимального расположения грузов, учитывающего специфические особенности предметной области, связанной с космическими кораблями.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4 | Следующая → ►