МОДЕЛИРОВАНИЕ, КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
MODELING, DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS, INSTRUMENTS AND SYSTEMS
Амосов О. С., Вольф Д. А., Амосова С. Г.
АППАРАТНО-ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И ТЕСТИРОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ НАВИГАЦИИ РАЗНОРОДНЫХ БЕСПИЛОТНЫХ АППАРАТОВ … 3
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-5-3-8
Аннотация: Разработано аппаратно-программное обеспечение для исследования точности, валидации и тестирования алгоритмов навигации при решении практических задач навигации разнородных беспилотных аппаратов на технологическом оборудовании и физическом исследовательском полигоне. Создан экспериментальный образец системы для навигации и управления беспилотным аппаратом. В его основу положен отечественный 32-битный микроконтроллер MDR32F9Q2I производства АО “ПКК «Миландр»”. Приведен пример применения аппаратно-программного обеспечения для оценки углов ориентации беспилотного аппарата на основе алгоритма Маджвика. Проведен эксперимент с вращением экспериментального образца вокруг осей аппаратной платформы с оцениванием углов крена, тангажа и рыскания. Представлены результаты исследования.
Ключевые слова: аппаратно-программное обеспечение, микроэлектромеханический датчик, микроконтроллер, беспилотный аппарат, навигация.
Amosov O. S., Wolf D. A., Amosova S. G.
HARDWARE AND SOFTWARE FOR RESEARCH AND TESTING OF NAVIGATION ALGORITHMS FOR HETEROGENEOUS UNMANNED VEHICLES
Abstract: Hardware and software for research the accuracy, validation and testing of navigation algorithms for solving practical problems of heterogeneous unmanned vehicles on technological equipment and physical polygon have been developed. An experimental model of the system for navigation and control of an unmanned vehicle has been created. It is based on the domestic 32-bit microcontroller MDR32F9Q2I manufactured by “Milandr". An example of the use of hardware and software for estimating the orientation angles of an unmanned vehicle based on the Madgwick algorithm is given. An experiment was conducted with rotation of the experimental sample around the axes of the hardware platform with the evaluation of the roll, pitch and yaw angles. The results of the study are presented.
Keywords: hardware and software, microelectromechanical sensor, microcontroller, unmanned vehicle, navigation.
Кутузов Д. В., Осовский А. В., Старов Д. В., Мартынов С. В.
УПРАВЛЕНИЕ ТРАФИКОМ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ NOC ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СЕТИ IOT … 8
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-5-8-14
Аннотация: Рассмотрены современные подходы к управлению трафиком в сетях на кристалле (NoC) с использованием плотных нейронных сетей. Исследование акцентируется на выявлении и предотвращении перегрузок, возникающих в условиях высокой нагрузки на маршрутизаторы. Описаны методы бинарной и многоклассовой классификации состояния сети, включая использование метрики промежуточной центральности (Betweenness Centrality) для учета значимости узлов. Представлены результаты моделирования, показывающие, что предложенные модели повышают точность прогнозирования перегрузок и позволяют эффективно перераспределять трафик, минимизируя задержки. Работа демонстрирует потенциал применения плотных нейронных сетей для улучшения производительности NoC и предлагает направления для дальнейших исследований.
Ключевые слова: Интернет вещей, сеть на кристалле, плотные нейронные сети, управление трафиком.
Kutuzov D. V., Osovsky A. V., Starov D. V., Martynov S. V.
TRAFFIC CONTROL OF NOC-BASED DATA PROCESSING SYSTEM FOR IOT INFORMATION AND MEASUREMENT NETWORK
Abstract: The paper discusses modern approaches to traffic management in networks on a chip (NoC) using dense neural networks. The study focuses on identifying and preventing congestion that occurs under high load on routers. Methods for binary and multi-class classification of network states are described, including the use of the Betweenness Centrality metric to take into account the importance of nodes. Simulation results are presented showing that the proposed models improve the accuracy of congestion prediction and allow for efficient traffic redistribution, minimizing delays. The work demonstrates the potential of using dense neural networks to improve NoC performance and suggests directions for further research.
Keywords: IoT, NoC, dense neural networks, information traffic control.
Сидняев Н. И., Баттулга Э.
ВЕСОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОРТОГОНАЛЬНЫХ ЦЕНТРАЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПЛАНОВ … 15
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-5-15-23
Аннотация: Рассмотрена методика определения аэродинамических нагрузок с использованием ортогональных центральных композиционных планов. Представлена схема проведения весового аэродинамического эксперимента с использованием тензовесов Предложены планы активного эксперимента, позволяющие определить оценки коэффициентов математической модели в виде полиномов второго порядка. При планировании второго порядка предполагается, что все ранее оговоренные допущения регрессионного анализа правомерны, оценивание коэффициентов исходной математической модели будет производиться методом наименьших квадратов, позволяющим получать наилучшие линейные оценки. Ортогональность упрощает вычислительные формулы и дает возможность оценивать коэффициенты математической модели независимо друг от друга.
Ключевые слова: аэродинамический эксперимент, тензовесы, композиционный план, отклик, гипотеза, статистика.
Sidnyaev N. I., Battulga E.
WEIGHT STUDY OF AERODYNAMIC LOADS USING ORTHOGONAL CENTRAL COMPOSITIONAL PLANS
Abstract: The paper presents a methodology for determining aerodynamic loads using orthogonal central composite plans. A scheme for conducting a weighted aerodynamic experiment using strain gauges is presented Active experiment plans are proposed, which allow to determine the estimates of the coefficients of the mathematical model in the form of second-order polynomials. In second-order planning it is assumed that all the previously stated assumptions of regression analysis are valid, the estimation of the coefficients of the initial mathematical model will be performed by the method of least squares, allowing to obtain the best linear estimates. Orthogonality simplifies the computational formulas and makes it possible to estimate the coefficients of the mathematical model independently of each other.
Keywords: aerodynamic experiment, strain gauge, composite plan, response, hypothesis, statistics.
Бикташев И. М., Пащенко Ф. Ф.
СОЗДАНИЕ ЦИФРОВЫХ ДАННЫХ, ГЕОПРОДУКТОВ И МЕТОДОВ ПОДДЕРЖАНИЯ ИХ АКТУАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ НА ОСНОВЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ … 23
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-5-23-31
Аннотация: Проанализированы методы создания и сопровождения цифровых геопространственных данных, необходимых для развития современной цифровой экономики. Основное внимание уделено разработке и апробации технологий формирования цифрового двойника территории Российской Федерации с использованием методов искусственного интеллекта, нейронных сетей, спутниковых снимков и телеком-данных. Предложена архитектура интегрального адресного реестра и методология автоматизированной обработки пространственно-временных данных, обеспечивающие повышение полноты, точности и актуальности геоинформационных систем. Методология проверена на проектах, реализованных совместно с Институтом географии РАН, АО “Почта России” и Инновационным центром “Сколково”. Полученные результаты демонстрируют возможность промышленного применения технологий цифрового двойника территории для задач государственного управления, территориального планирования и развития цифровых сервисов.
Ключевые слова: цифровой двойник территории; геопространственные данные; пространственно-временные данные; Master Data Management; нейросетевые алгоритмы; спутниковые снимки; телеком-аналитика; верификация данных.
Biktashev I. M., Pashchenko F. F.
CREATION OF DIGITAL GEOSPATIAL DATA, GEO-PRODUCTS, AND METHODS FOR MAINTAINING THEIR UP-TO-DATE STATE USING INTELLIGENT TECHNOLOGIES
Abstract: The study analyzes the methods for creating and maintaining digital geospatial data required for the development of the modern digital economy. The main focus is placed on the development and validation of technologies for constructing a digital twin of the territory of the Russian Federation using artificial intelligence techniques, neural network models, satellite imagery, and telecom data. An architecture of an integrated address registry and a methodology for automated processing of spatiotemporal data are proposed, ensuring improved completeness, accuracy, and relevance of geoinformation systems. The methodology has been validated in projects implemented jointly with the Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences, Russian Post, and the Skolkovo Innovation Center. The results demonstrate the feasibility of industrial-scale application of digital twin technologies for public administration, territorial planning, and the development of digital services.
Keywords: digital twin of territory; geospatial data; spatiotemporal data; Master Data Management; neural network algorithms; satellite imagery; telecom analytics; data verification.
Резчиков А. Ф., Пащенко Ф. Ф., Дранко О. И., Фоминых Д. С., Кушников В. А., Богомолов А. С., Степановская И. А.
МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ДЛЯ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЮ КРИТИЧЕСКИХ СОЧЕТАНИЙ СОБЫТИЙ ПРИ СВАРКЕ В РОБОТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСАХ … 32
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-5-32-40
Аннотация: Предложены модели и методы, позволяющие оптимизировать управление процессом сварки в роботизированных технологических комплексах. Данная задача решается путем минимизации критерия, характеризующего вероятность возникновения дефекта вследствие критической комбинации событий, каждое из которых в отдельности может и не привести к его возникновению. На основе опыта эксплуатации роботизированных комплексов построено дерево событий, отражающее причинно-следственные связи между событиями, приводящими к возникновению дефектов. Результат достигается путем нахождения минимальных сечений этого дерева, которые соответствуют инициирующим событиям, сочетание которых приводит к появлению какого-либо дефекта. В дальнейшем для каждого сечения строится граф состояний, в соответствии с которым составляется система дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена, из решения которой определяется вероятность появления дефекта.
Ключевые слова: робот, сварочные дефекты, качество, дерево событий, минимальные сечения, причинно-следственные связи.
Rezchikov A. F., Paschenko F. F., Dranko O. I., Fominykh D. S., Kushnikov V. A., Bogomolov A. S., Stepanovskaia I. A.
MODELS AND METHODS FOR COUNTERING THE OCCURRENCE OF CRITICAL COMBINATIONS OF EVENTS DURING WELDING IN ROBOTIC COMPLEXES
Abstract: The models and algorithms proposed in the article allow optimizing the control of the welding process in robotic technological complexes. This problem is solved by minimizing the criterion characterizing the probability of a defect due to a critical combination of events, each of which individually may not lead to a defect. Based on the experience of operating robotic complexes, an event tree was constructed that reflects the cause-and-effect relationships between events leading to the occurrence of defects. The result is achieved by finding the minimal cross-sections of this tree that correspond to the initiating events, the combination of which leads to the appearance of some defect. Subsequently, for each section, a state graph is constructed, in accordance with which a system of Kolmogorov-Chapman differential equations is compiled, by solving which the probability of the defect's appearance is determined.
Keywords: robot, welding, weld defect, quality, event tree, minimal sections, cause-effect relationships.
Костюк Д. В., Жуков Д. А., Васильев Д. В., Беляков П. А., Орлов Е. П., Амеличев Вик. В., Амеличев Влад. В., Воронин М. С.
ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ШУМА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ОСНОВЕ МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫХ ЭФФЕКТОВ … 41
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-5-41-47
Аннотация: Представлены результаты экспериментальных исследований спектральной плотности шума преобразователей магнитного поля на основе анизотропных, многослойных периодических и спин-туннельных магниторезистивных наноструктур, разработанных в НПК “Технологический центр”. Проведен сравнительный анализ полученных результатов с зарубежными серийными преобразователями магнитного поля ведущих мировых фирм-изготовителей. Полученные экспериментальные данные могут быть применены для оценки и сравнения уровня собственных шумов отечественных преобразователей магнитного поля.
Ключевые слова: магниторезистивный эффект, преобразователь магнитного поля, спектральная плотность шума, магниторезистивная наноструктура, тонкопленочная технология.
Kostyuk D. V., Zhukov D. A., Vasilyev D. V., Beliakov P. A., Orlov E. P., Amelichev Vik. V., Amelichev Vlad. V., Voronin M. S.
STUDY OF THE SPECTRAL NOISE DENSITY OF MAGNETIC FIELD TRANSDUCERS BASED ON MAGNETORESISTIVE EFFECTS
Abstract: The results of experimental studies of the spectral noise density of magnetic field transducers based on anisotropic, multilayer periodic, and spin-tunnel magnetoresistive nanostructures developed at the Research and Production Corporation "Technology Center" are presented. A comparative analysis of the obtained results with international serial magnetic field transducers from leading global manufacturers is conducted. The obtained experimental data can be used to evaluate and compare the intrinsic noise levels of domestic magnetic field transducers.
Keywords: magnetoresistive effect, magnetic field converter, noise spectral density, magnetoresistive nanostructure, thin-film technology.
Беляев В. П., Беляев М. П., Мищенко С. В., Беляев П. С.
ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ И БЫСТРОДЕЙСТВИЯ МЕТОДА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ МАССИВНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ … 48
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-5-48-55
Аннотация: Рассмотрена задача из области контроля свойств пористых материалов и изделий из них, а именно способности к транспорту распределенных веществ по системе пор. Приведен анализ метода неразрушающего контроля массивных изделий из пористых материалов с возможной анизотропией свойств, позволяющего определять коэффициент диффузии при отсутствии предварительной градуировки применяемого электрофизического измерителя концентрации диффузанта в твердой фазе. На основе методов математической метрологии и теории погрешностей поставлена и решена задача оптимизации метода с точки зрения обеспечения точности и быстродействия. Приведено сравнение результатов численных и натурных экспериментов.
Ключевые слова: неразрушающий контроль; массивной изделие; пористый материал; анизотропия; математическая физика; коэффициент диффузии; задача оптимизации; целевая функция; методы математической метрологии, теория погрешностей.
Belyaev V. P., Belyaev M. P., Mishchenko S. V., Belyaev P. S.
IMPROVING THE ACCURACY AND SPEED OF THE NON-DESTRUCTIVE TESTING METHOD FOR MASSIVE PRODUCTS MADE OF ANISOTROPIC POROUS MATERIALS
Abstract: The problem from the field of properties control for porous materials and products made of them, namely the ability to transport distributed substances through the pore system, is considered. Analysis of non-destructive testing method for massive articles made of porous materials with possible anisotropy properties is given. Method makes it possible to determine the diffusion coefficient in the absence of the applied electrophysical diffusant concentration meter preliminary calibration. On the basis of the mathematical metrology and the theory of errors methods, the problem of optimizing the method in terms of ensuring accuracy and speed has been set and solved. Results of numerical and field experiments are compared.
Keywords: non-destructive testing; massive product; porous material; anisotropy; mathematical physics; diffusion coefficient; optimization problem; objective function; methods of mathematical metrology, theory of errors.
Болоховцев А. В., Калинов Г. А., Чье Ен Ун.
ИССЛЕДОВАНИЕ ШУМОВОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ СИГНАЛА КМОП-МАТРИЦЫ … 56
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-5-56-61
Аннотация: Приведены описания и результаты экспериментальных исследований КМОП-матрицы в различных режимах работы с целью количественной оценки шума и его зависимости от внешних факторов: уровня освещенности и температуры. Исследован отклик пикселей фотоматрицы при равномерном ее засвечивании с объективом и без. Проведен корреляционный анализ шумовой составляющей сигнала смежных пикселей. Данные исследования необходимы для оценки метрологических свойств измерительных систем на основе КМОП-матриц.
Ключевые слова: фотоприемная матрица, КМОП-матрица, шумы КМОП-матрицы, корреляционный анализ, температурная зависимость шумов.
Bolokhovtsev A. V., Kalinov G. A., Chye En Un.
RESEARCH OF NOISE IN CMOS IMAGE SENSOR
Abstract: Descriptions and results of experimental studies of the CMOS image sensor in various operating modes are presented in order to quantify noise and its dependence on external factors: light level and temperature. The response of the CMOS image sensor pixels by uniform illumination with and without the use of a lens is studied. The correlation analysis of the noise component of the signal of adjacent pixels is carried out. These studies are necessary to evaluate the metrological properties of measuring systems based on CMOS image sensors.
Keywords: photodetector matrix, CMOS image sensor, noise of CMOS image sensor, correlation analysis, temperature dependence of noise.
Бакеренкова Д. М., Петров А. С.
МЕТОД ЭКСТРАКЦИИ КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ ПАРАЗИТНОГО БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА МОЩНЫХ МОП-ТРАНЗИСТОРОВ … 61
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-5-61-65
Аннотация: Проведена апробация метода экстракции коэффициента усиления паразитного биполярного транзистора β в структуре мощных МОПТ. Данный метод основан на измерении тока утечки стока закрытого МОПТ в диапазоне температур 25…150 °C. Исследована деградация β при нейтронном облучении с флюенсами 2×1012, 1,5×1013 и 4,56×1013 нейтрон/см–2. Показано, что β уменьшается с ростом флюенса нейтронов. Представлены зависимости β от температуры и напряжения стока для двух типов мощных МОПТ.
Ключевые слова: мощный МОПТ, паразитный биполярный транзистор, коэффициент усиления, структурные повреждения.
Bakerenkova D. M., Petrov A. S.
EXTRACTION METHOD OF THE PARASITIC BIPOLAR TRANSISTOR GAIN OF POWER MOSFET TRANSISTORS
Abstract: Extraction method of parasitic bipolar transistor gain (β) in the structure of high-power MOSFETs was tested. This method is based on the measurement the drain leakage current with MOSFETs turned off in the temperature range of 25…150° C. The degradation of β under neutron irradiation with a fluence of 2×1012, 1,5×1013 and 4,56×1013 neutron/cm-2 was investigated. It is shown that β decreases with increasing neutron fluence. The dependences of β on temperature and drain voltage are presented for two types of high-power MOSFETs.
Keywords: high-power MOSFET, parasitic bipolar transistor, bipolar gain, displacement damage.
Выхристюк И. А., Куликов Р. В., Елесин А. Г.
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ВНЕШНЕГО ВИДА ГИЛЬЗ … 65
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-5-65-70
Аннотация: Представлена схема системы автоматического контроля внешнего вида гильз. Описан алгоритм, позволяющий автоматизировать промежуточную операцию контроля при производстве боеприпасов. Приведены структуры искусственных нейронных сетей, используемых при контроле. Представлены результаты оценки качества работы системы.
Ключевые слова: автоматический контроль, контроль качества продукции, искусственные нейронные сети.
Vykhristyuk I. A., Kulikov R. V., Elesin A. G.
AUTOMATIC INSPECTION SYSTEM FOR THE APPEARANCE OF CARTRIDGE CASES
Abstract: The scheme of the automatic inspection system of the cartridge case appearance is presented. The algorithm automating the intermediate inspection operation during the production of ammunition is described. The structures of artificial neural networks used in inspection are given. The results of the system performance quality assessment are presented.
Keywords: automatic quality control, artificial neural network.
Загретдинов А. Р., Зиганшин Ш. Г., Измайлова Е. В., Клюкин И. И., Александров Р. Н.
ВЫЯВЛЕНИЕ УТЕЧЕК ТРУБОПРОВОДА С ПРИМЕНЕНИЕМ ФЛУКТУАЦИОННОГО АНАЛИЗА АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ … 71
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-5-71-76
Аннотация: Рассмотрено применение метода детрендированного флуктуационного анализа (detrended fluctuation analysis, DFA) акустических сигналов для определения утечек трубопроводов. Разработан и создан экспериментальный стенд, на котором моделировались утечки воды через дефекты стенки трубы в виде круглых отверстий и трещин разной формы. В результате экспериментальных исследований установлено, что появление утечки приводит к возникновению анти-коррелированных акустических шумов в трубопроводе. При отсутствии утечки шумы трубопровода имеют коррелированную динамику. Анализ акустических сигналов методом DFA позволяет достоверно определить утечку.
Ключевые слова: утечка трубопровода, акустический сигнал, детрендированный флуктуационный анализ, скейлинговая экспонента.
Zagretdinov A. R., Ziganshin Sh. G., Izmailova E. V., Kliukin I. I., Aleksandrov R. N.
DETECTION OF PIPELINE LEAKS USING FLUCTUATION ANALYSIS OF ACOUSTIC SIGNALS
Abstract: The application of the method of detrended fluctuation analysis (DFA) of acoustic signals to determine pipeline leaks is considered. An experimental setup was developed and created, which simulated water leaks through pipe wall defects in the form of round holes and cracks of various shapes. As a result of experimental studies, it has been established that leakage leads to anti-correlated acoustic noise in the pipeline. In the absence of leakage, pipeline noises have correlated dynamics. The analysis of acoustic signals by the DFA method allows to reliably determine leakage.
Keywords: pipeline leak, acoustic signal, detrended fluctuation analysis, scaling exponent.