«Двойные технологии» №3 / 2018

Статьи, опубликованные в журнале «Двойные технологии» №3 (84) / 2018 г.

I. АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

УДК 621.192+519.873

ЦЕНЗУРИРОВАНИЕ ВЫБОРКИ СЛУЧАЙНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПО МЕТОДУ НЕСМЕЩЕННЫХ ОЦЕНОК|
CALCULATION OF RANDOM CHARACTERISTICS SELECTION TECHNICAL SYSTEMS UNDER THE METHOD OF NON-DISPLACED ESTIMATES

Аннотация. Разработан способ цензурирования выборки случайных характеристик технических систем с нормальным распределением путем выявления аномальных элементов выборки на основе метода несмещенных оценок.

Abstract. A method for censoring a sample of random characteristics of technical systems with a nor-mal distribution by revealing anomalous sampling elements based on the method of unbiased estimators is developed.

Ключевые слова. Техническая система, случайная характеристика, нормальное распре деление, выборка, аномальные элементы, цензурирование, метод несмещенных оценок.
Key words. Technical system, random characteristic, normal distribution, sample, anomalous elements, censoring, unbiased estimator method.

УДК 519.254

ОЦЕНКА МЕЖЛИТЕРНЫХ ЗАДЕРЖЕК НАВИГАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ ГНСС ГЛОНАСС В АППАРАТУРЕ ПОТРЕБИТЕЛЯ
ESTIMATION OF INTERLITERARY DELAYS OF GNSS GLONASS NAVIGATION SIGNALS IN THE NAVIGATION RECEIVER

Аннотация. Межлитерная задержка навигационного сигнала определяется как сумма его задержек в приемном тракте навигационной аппаратуры потребителя и передающем тракте навигационного космического аппарата. Причиной ее влияния на точность навигационных определений является неравномерность группового запаздывания сигналов в приемном тракте навигационной аппаратуры потребителя при использовании сигналов ГНСС ГЛОНАСС с частотным разделением и погрешности калибровки передающего тракта навигационного космического аппарата. Межлитерная задержка проявляется как систематическая погрешность в измерениях псевдодальности, влияние которой особенно велико в двухчастотных измерениях, свободных от ионосферы. В статье предложен подход к оценке межлитерных задержек на сеансе измерений с использованием QP разложения матрицы наблюдения и вектора паритета. Получены аналитические соотношения и рассмотрены возможные варианты проведения оценки.

Abstract. The interliterary delay of the navigation signal is deﬁned as the sum of the delays in the receiving path of the navigation equipment and the transmitting path of the navigation spacecraft. The reason for its inﬂuence on the accuracy of navigation determinations is the unevenness of the group delay of signals in the receiving path of navigation equipment when using GLONASS signals with frequency separation and the calibration error of the transmitting path of the navigation spacecraft. Interliterary delay is manifested as a systematic error in pseudo-range measurements, whose inﬂuence is particularly great in two-frequency measurements, free from ionosphere. The article proposes an approach to estimating the interliterary delays in a measurement session using QP expansion of the observation matrix and the parity vector. Analytical relations are obtained and possible variants of the assessment are considered.

Ключевые слова. Межлитерная задержка, навигация, матрица, вектор, псевдодальность, измерения, оценка, ГЛОНАСС, погрешность.
Key words. Interliterary delay, navigation, matrix, vector, pseudo-range, measurements, estimation, GLONASS, error.

УДК 539.42:629.7.023

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК, ОСЛАБЛЕННЫХ ОТВЕРСТИЕМ
NUMERICAL MODELING OF STABILITY OF CYLINDRICAL METAL SHELLS WEARED BY HOLE

Аннотация. Представлено численное исследование устойчивости металлических цилиндрических оболочек, ослабленных круглым отверстием. Полагается, что оболочка находится под действием внутреннего давления и сжимающей в осевом направлении силы. Сравнение результатов численных расчетов с инженерными оценками устойчивости оболочек, находящихся под действием различных нагрузок, показало их хорошее согласие.

Abstract. Submitted by numerical study of stability of metal cylindrical shells weakened round hole. It is believed that shell is under the action of internal pressure and axial compressive forces. The results of numerical calculations with engineering assessments of the resilience of shells under the action of diﬀ erent loads, showed good agreement.

Ключевые слова. Цилиндрическая оболочка, отверстие, нагрузка, устойчивость, численное моделирование, инженерная методика.
Key words. Cylindrical shell, hole, load, stability, numerical modeling, engineering technique.

УДК 629.78

ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНОЛОГИИ ВЫСОКОТОЧНОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ОРБИТАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ ПО СИГНАЛАМ ГЛОНАСС
THE HIGH-PRECISION POSITIONING TECHNOLOGY ELEMENTS FOR ORBITAL OBJECTS USING GLONASS

Аннотация. В статье делается краткий обзор специальных методов и моделей, используемых при решении задач навигации орбитальных потребителей ГЛОНАСС, обеспечивающих беспрецедентно высокую точность определения траектории движения космического объекта.

Abstract. The article deals with a brief overview of special methods and models used for solving orbitalGLONASS user navigation problems, providing an unprecedented high accuracy of determining the space object trajectory.

Ключевые слова. ГЛОНАСС, космический аппарат, высокоточное позиционирование, навигация, аппаратура спутниковой навигации.
Key words. GLONASS, spacecraft, high-precision positioning, navigation, satellite navigation equipment.

УДК 629.78

БОРТОВАЯ МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ НАВИГАЦИОННОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА СИСТЕМЫ ГЛОНАСС
ONBOARD MODEL OF THE ORBITAL MOTION FOR THE GLONASS NAVIGATION SATELLITE

Аннотация. В статье представлен подход к построению алгоритмов прогнозирования собственных эфемерид навигационного космического аппарата, обеспечивающих требуемую точность на заданном интервале, адаптированных для использования в бортовом программном обеспечении.

Abstract. This article presents an approach to the composition of prediction algorithms for navigation satellite’s ephemerides that provide the required accuracy at a given interval and are adapted for use in the onboard software.

Ключевые слова. Глобальная навигационная система, модель движения КА, точность прогнозирования, эфемеридная информация.
Key words. Global Navigation Satellite System, model of orbital motion, accuracy of prediction, ephemeris information.

УДК 621.311

МИКРО-ТЭЦ СЕЛЬСКОГО ДОМА КАК ТЕХНОЛОГИЯ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
MICRO-CHP OF A RURAL HOUSE AS A DUAL-USE TECHNOLOGY

Аннотация. Поршневые расширительные машины могут использоваться для привода электрогенераторов бортовых источников питания летательных аппаратов. Это технология двойного назначения, так как новая тенденция децентрализованного энергоснабжения это использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для генерации электроэнергии и энергообеспечения удаленных объектов. В качестве ВИЭ применяется «зеленое топливо», такое как: опилки, дрова и прочее органическое топливо. Рассматривается применение микро-ТЭЦ с поршневой расширительной машиной, являющейся элементом паросиловой установки, работающей на отходах древесины. Поршневая расширительная машина, работающая на водяном паре, именуется паропоршневым двигателем (ППД).

Abstract. Piston expansion machines can be used to drive electric generators of on-board power supplies of aircraft. This is a dual-use technology, as the new trend of decentralized energy supply is the use of renewable energy sources (RES) for generating electricity and powering remote facilities. As a source of renewable energy, «green fuel» is used, such as: sawdust, ﬁrewood and other organic fuels. The application of a micro-CHP with a piston expansion machine as an element of a steam power plant operating on wood waste is considered. Piston expansion machine operating on water vapor, referred to as a steam engine (PPD).

Ключевые слова. Бортовой источник питания, электроснабжение отдаленного региона, «зеленая» энергетика, энергонезависимость, возобновляемый источник энергии.
Key words. An onboard power source, power supply of a remote region, «green» energy, energy independence, renewable energy source.

УДК 534.222:629.127.4

© Мироненко М.В., Стародубцев П.А., Бакланов Е.Н., Халаев Н.Л., Москаленко Э.В.
Mironenko M., Starodubtsev P., Baklanov E., Khalaev N., Moskalenko E..

СОЗДАНИЕ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА И ТОМОГРАФИИ ПОЛЕЙ АТМОСФЕРЫ, ОКЕАНА И ЗЕМНОЙ КОРЫ
ESTABLISHING A FAR EASTERN SYSTEM FOR MONITORING AND TOMOGRAPHY OF FIELDS OF ATMOSPHERE, OCEAN AND EARTH CRUST

Аннотация. Анализируются научно-технические основы инновационного направления, объединяющего гидрофизику, геофизику и радиофизику – нелинейной просветной гидроакустики (НПГА). Обосновываются практические пути создания и применения Дальневосточной системы мониторинга и томографии полей атмосферы, океана и земной коры различной физической природы в морской среде. Рассматриваются результаты исследований и испытаний макетов экспериментальных систем мониторинга информационных полей атмосферы, океана и земной коры в районах Дальневосточного региона.

Abstract. Scientiﬁc and technical fundamentals of the innovative direction, which combines hydrophysics, geophysics and radiophysics — non-linear translucent hydroacoustics. Practical ways of creating and applying the Far Eastern system of monitoring and tomography of atmospheric, oceanic and crustal ﬁelds of various physical nature in the marine environment are substantiated. The results of research and testing of models of experimental monitoring systems for atmospheric, oceanic and crustal information ﬁelds in the regions of the Far Eastern region are considered.

Ключевые слова. Радиогидроакустическая система мониторинга, гидрофизические и геофизические поля, томография структуры и пространственно-временной динамики информационных полей, источники информационных полей, параметрическая модель просветной системы.

Key words. Radio-hydroacoustic monitoring system, hydrophysical and geophysical ﬁelds, tomography ofthe structure and space-time dynamics of information ﬁelds, sources of information ﬁelds, parametric modelof the luminal system.

УДК 621.384.3

О ВЛИЯНИИ ВЫБОРА МОДЕЛЕЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ АТМОСФЕРЫ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ В ЛАЗЕРНОМ ПУЧКЕ
ON THE INFLUENCE OF ATMOSPHERIC TURBULENCE MODEL SELECTION ON THE RADIATION INTENSITY OF THE LASER BEAM

Аннотация. С использованием известных литературных данных численным путем для турбулентной атмосферы исследовано влияние выбора вида функции С 2 – структурного коэффициента показателя преломления – на среднюю интенсивность в лазерном пучке вдоль оптической траектории. Показано, что в зависимости от вида функции С 2 отличия интенсивности в лазерном пучке могут составлять порядка 40 %. С увеличением наклона трассы они уменьшаются. Улучшение расходимости излучения, наоборот, приводит к завышению интенсивности, если пользоваться более упрощенными формулами для С 2.

Abstract. Using known literature data numerical way to turbulent atmosphere inﬂuence the choice of functions С n2 structural coeﬃcient of refractive index is the average intensity of the laser beam along the optical trajectory. It is shown that, depending on the type of function the laser intensity diﬀ erences С n2 beam can be of the order of 40%. With the increasing inclination of the road they are reduced. Improvement of radiation divergence, by contrast, leads to overestimation of intensity, using more simpliﬁed formulas for С2.

Ключевые слова. Лазерное излучение, интенсивность, атмосфера, трасса, турбулентность,математическая модель.
Key words. Laser radiation, intensity, atmosphere, path, turbulence, mathematical model.

УДК 621.398

О РАЦИОНАЛЬНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАСПОЛАГАЕМЫХ ЗАПАСОВ ТОПЛИВА НА СТУПЕНИ РАЗВЕДЕНИЯ БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ
ON THE RATIONAL USE OF ALLOWED FUEL STOCKS TO THE STAGE OF THE DEVELOPMENT OF THE BALLISTIC ROCKET

Аннотация. Получено распределение для гарантийных запасов топлива ступени разведения баллистической ракеты. Определён закон распределения запасов топлива ступени для разведения элементов оснащения. Найдена свёртка этих распределений. Показана возможность более полного использования располагаемых запасов топлива для решения функциональных задач.

Abstract. The distribution for the guaranteed fuel supplies of the ballistic missile stage has beenobtained. The law of distribution of fuel stocks of a step for cultivation of elements of equipmentis deﬁ ned. The convolution of these distributions has been found. The possibility of more complete use of available fuel reserves for solving functional problems is shown.

Ключевые слова. Ступень разведения, баллистическая ракета, располагаемый, гарантийный, запас топлива, закон распределения, свёртка распределений, зона разведения, элемент оснащения.
Key words. Breeding stage, ballistic missile, disposable, warranty, fuel supply, distribution law, convolution of distributions, breeding zone, equipment element.

УДК 621.85.06

МЕТОД И РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ДВУХЗВЕННОГО АКТИВНОГО АВТОПОЕЗДА С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
METHOD AND RESULTS OF MODELING OF DYNAMICS EXPERIMENTAL BILATERAL ACTIVE TRAVELING WITH APPLICATION OF VENTILATION-INDUCTIVE ELECTRIC MACHINES

Аннотация. В статье приведены основные положения метода моделирования динамики экспериментального двухзвенного активного автопоезда и результаты оценки динамики управляемого совместного движения тягача и активного полуприцепа с применением системы дополнительной энергетики и активации колесного хода на базе автономных вентильно-индукторных приводов с целью синтеза системы и алгоритмов управления электромеханической трансмиссией и улучшения показателей проходимости.

Abstract. The article presents the main provisions of the method for modeling the dynamics of the experimental two-link active road train and the results of the evaluation of the dynamics of the controlled joint movement of the tractor and the active semi-trailer with the use of an additional power system and the activation of the wheel drive on the basis of self-contained valve-inductor drives in order to synthesize the system and control algorithms of the electromechanical transmission and improve permeability indicators.

Ключевые слова. Метод, моделирование, динамика, активный автопоезд, тягач, полуприцеп, электрическая трансмиссия, колесный ход, система, дополнительная энергетика, активация колесного хода, вентильно-индукторный привод, синтез, система управления, алгоритм, проходимость.
Key words. Method, modeling, dynamics, active self-train, tractor, semitrailer, electric transmission, wheel drive, system, additional power, wheel drive activation, valve-inductor drive, synthesis, control system, algorithm, patency.

УДК 623

АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАТИВНЫХ СИГНАЛОВ С ЧАСТОТОЙ МОДУЛЯЦИИ, ЗНАЧИТЕЛЬНО НИЖЕ ЧАСТОТЫ НАЙКВИСТА
RESULTS ANALYSIS OF INFORMATIVE SIGNALS WITH A MODULATION FREQUENCY SIGNIFICANTLY BELOW THE NYQUIST FREQUENCY PROCESSINGS

Аннотация. Предлагается методика выделения огибающих в зашумлённых информативных сигналах, которая позволяет провести сравнительный анализ выделенных параметров с другими выявленными процессами при проведении лётных испытаний динамических объектов для установления взаимных динамических связей анализируемых параметров. Приводятся результаты обработки информативных сигналов с частотой модуляции, значительно ниже частоты Найквиста.

Abstract. The paper refers to the methods of the deﬁnition of bendings in noisy informativesignals, which allow to conduct a comparative analysis of chosen parameters with other detectedprocesses when carrying out dynamic objects ﬂight testing for analysed parameters mutual dynamicrelationships determination. The results of the informative signals processing with modulation frequency, signiﬁ cantly below the Nyquist frequency are represented.

Ключевые слова. Вейвлет-функция, выделение огибающей, метод кратномасшабного анализа, обработка сигналов, сглаживание, телеметрические измерения, фильтрация.
Key words. Wavelet-function, deﬁnition of bendings, method of multiple scales analysis, signalprocessing, ﬁ tting, telemetry measurements, ﬁltration.

УДК 623.98: 534.222: 004.931

КОМПЛЕКСНЫЙ МНОГОУРОВНЕВЫЙ МОНИТОРИНГ МОРСКОЙ СРЕДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЙРОСЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
A COMPREHENSIVE MULTI-LEVEL MONITORING OF THE MARINE ENVIRONMENT USING NEURAL NETWORK TECHNOLOGY

Аннотация. В статье представлена технология создания автоматизированной интеллектуальной системы мониторинга, распознавания и классификации полей, генерируемых источниками в морской среде. Развертывание просветной параметрической системы предлагаемым авторами способом включает в себя: размещение в морской среде излучателей и приемных преобразователей, озвучивание среды низкочастотными акустическими сигналами стабилизированной частоты в диапазоне десятки–сотни герц, создание в ней зоны нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования просветных и измеряемых информационных волн различной физической природы. Построение нейроэкспертной системы распознавания в общей структуре морского мониторинга основано на разработанных авторами архитектурах искусственных нейронных сетей и методике их обучения для решения задач оперативного распознавания и классификации информационных полей технических источников в морской среде.

Abstract. The article presents a method to create an automated intelligent radio-hydroacoustic system for monitoring, recognition and classiﬁ cation of ﬁelds generated by sources in a sea medium. The deployment of a low-frequency parametric system using the method, proposed by the authors, includes the following steps: deployment, in a sea medium, of emitters and receiving transducers, insonation of the medium by the low-frequency acoustic signals of a stabilized frequency in the tens-to-hundreds Hertz range, creation therein of a zone with nonlinear inter-action and parametric transformation of low-frequency and measured information waves of diverse physical origin. The construction of neuro-expert recognition system as part of the general structure of marine monitoring is based on the artiﬁcial neural network architectures, developed by the authors, as well as on the methodology of teaching them to solve the problems of the real time recognition and classiﬁcation of informational ﬁ elds belonging to technical sources in the marine environment.

Ключевые слова. Радиогидроакустическая система, мониторинг, морская среда, классификация объектов, образ морского объекта, нечёткая логика, нейронная сеть.
Key words. Radio-hydroacoustic system, monitoring, marine environment, classiﬁcation of objects,the image of the marine object, fuzzy logic, neural network.

УДК 004.056

©Ададуров С.Е., Глухов А.П., Сидак А.А., Аксененко А.Ю., Мукминов В.А.
Adadurov S., Gluhov A., Sidak А., Aksenenko A., Mukminov V.

ВЫЯВЛЕНИЕ И УСТРАНЕНИЕ УЯЗВИМОСТЕЙ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ
IDENTIFICATION AND ELIMINATION OF RAILROAD AUTOMATICS AND TELEMECHANICS MICROPROCESSOR SYSTEMS VULNERABILITIES

Аннотация. Рассмотрен порядок выявления и устранения уязвимостей микропроцессорных систем железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) в рамках основных мероприятий по созданию микропроцессорных систем ЖАТ, таких как: формирование требований к микропроцессорным системам ЖАТ; разработка, проектирование; внедрение и эксплуатация микропроцессорных систем ЖАТ. Представлены способы выявления и устранения уязвимостей, этапы анализа и схемы действий в рамках мероприятий по созданию систем ЖАТ.

Abstract. The order of identiﬁcation and elimination of railway automatic equipment andtelemechanics (RAT) microprocessor systems vulnerabilities is considered within the main actions of RAT microprocessor systems creation such as: RAT microprocessor systems requirements formation; development, design; implementation and operation. Ways of identiﬁcation and elimination of vulnerabilities, analysis stages and RAT creation actions schemes are presented.

Ключевые слова. Информационная безопасность, микропроцессорная система, железнодорожная автоматика и телемеханика, уязвимость, угроза безопасности.
Key words. Information security, microprocessor system, railroad automation and telemechanic, vulnerability, security threat.

УДК 623.98: 534.222: 004.931

ПРИМЕНЕНИЕ НЕЧЁТКОЙ ЛОГИКИ В ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМАХ МОНИТОРИНГА И КОНТРОЛЯ МОРСКИХ АКВАТОРИЙ
THE APPLICATION OF FUZZY LOGIC IN EXPERT SYSTEMS MONITORING AND CONTROL OF MARINE AQUATORIES

Аннотация. В работе предлагается гибридная модель, основанная на сочетании фреймового, продукционного, объектно-ориентированного и реляционного подходов к представлению знаний в сочетании с элементами нечеткой логики и механизма «правил активации». Результаты работы могут найти применение при разработке экспертных систем в предметной области «Морской мониторинг» и в смежных предметных областях. Реализация разрабатываемого комплекса вычислительных операций нейронных сетей на многопроцессорных нейроподобных сверхбольших интегральных схемах в виде нейросетевой экспертной системы для распознавания и классификации измеряемых информационных полей морских объектов системой мониторинга морских акваторий обеспечит возможность решения многофункциональных задач морской науки и оборонного комплекса государства.

Abstract. The paper suggests a hybrid model based on a combination of frame, product, object-oriented and relational approaches to the representation of knowledge in combination with elements of fuzzy logic and the mechanism of «activation rules». The results of the work can ﬁ nd application in the development of expert systems in the subject area «Marine Monitoring» and in related subject areas. The practical implementation of the system that is developed for executing the computing operations by way of neural networks on the multiprocessor neural VLSI circuits in the form of a neural network expert system for the identiﬁ cation and classiﬁcation of measured information ﬁelds of sea objects as part of the sea waters’ monitoring system will provide the ability to solve multifunctional problems of marine science and of the defense industry of the State.