Информационно-управляющие системы

Основы формальной теории систем реального времени

2025-11-02T07:35:20+00:00

Введение: важность и выраженная специфика вычислительных систем реального времени обуславливает востребованность построения абстрагированной от внешнего мира строго формализованной системы, включающей в себя необходимый и достаточный комплекс определяющих параметров. Цель: создать формальную теорию вычислительных систем, работающих в условиях ограничения времени. Результаты: предложена новая формальная теория систем реального времени, позволяющая формализовать представление систем управления реального времени, что, по мнению авторов, расширит возможности их анализа и синтеза. Объектом предлагаемой формальной теории является цикл системы реального времени, определяемый исходя из заданной композиции функций, обеспечивающей выполнение системой своего функционального назначения, и представляемый в виде конфигурации, формируемой из акторов, распределенных по группам, потокам исполнения и порядку исполнения в каждом потоке. Формальная теория систем реального времени включает в себя набор стандартных и специальных символов, формул. Посредством этих символов и формул определяются возможные для заданной композиции акторов варианты конфигураций, удовлетворяющие установленным требованиям, а для каждой из этих конфигураций – достижимые длительности цикла, потребные ресурсы и количество портов ввода и вывода для связи акторов. Определено место и роль формальной теории систем реального времени в определении осуществимости вычислительной системы, констатирована возможность двух вариантов конфигурирования: статического и динамического. Последнее необходимо в случае переопределения конфигурации цикла в процессе его отработки.

Местоопределение узлов Wi-Fi на основе технологии FTM

2025-11-02T07:37:09+00:00

Введение: применение технологии IEEE 802.11 mc FTM для измерения расстояний и определения местоположения узлов сети находится в стадии активного исследования. Точность оценки расстояний с использованием FTM ограничена рядом факторов, связанных со спецификой распространения сигналов в реальных условиях, аппаратными и программными особенностями узлов. Цель: разработать и опробовать практические решения для позиционирования объектов в зданиях и сооружениях на основе технологии FTM, оценить достижимую точность измерения расстояний. Результаты: с использованием созданной экспериментальной установки выполнены серии измерений, проведена оценка погрешностей в различных условиях и рассмотрены методы компенсации основных источников погрешностей. Основные источники погрешности разделены на две группы: многолучевое распространение, приводящее к временному рассеянию и искажению оценки времени кругового пути, и аппаратные ограничения, включающие различия тактовых частот, дрейф таймеров, задержки обработки пакетов и квантование временных меток из-за дискретной природы таймеров. Полоса частотного канала влияет на разрешающую способность по времени и не позволяет достичь субнаносекундной точности, необходимой для обеспечения погрешности оценок дистанции порядка сантиметров. В числе основных выводов – ограниченная точность определения расстояний с погрешностью до 1 м при использовании диапазона 2,4 ГГц. Рассмотрены методы математической обработки получаемых данных для снижения погрешностей. Практическая значимость: представленный вариант реализации аппаратно-программных средств измерения расстояний по технологии IEEE 802.11 mc показал свою эффективность и может быть использован в системах позиционирования объектов в зданиях и сооружениях.

Формальный фреймворк для OSINT-нарушителя и защитника

2025-11-02T07:38:52+00:00

Введение: распространение OSINT в кибербезопасности выявило разрыв между практическими инструментами и отсутствием их теоретического осмысления. Существующие подходы не предлагают целостной модели процесса OSINT-анализа, что препятствует его формальной автоматизации, верификации и анализу угроз. Цель: разработать формальную модель OSINT-нарушителя в виде абстрактной машины, описывающей процесс разведки через графовое представление знаний, логику вывода и ресурсные ограничения. Результаты: предложена модель OSINT-нарушителя как абстрактной машины, оперирующей на итеративно расширяемом графе знаний. Задача OSINT формализована как поиск пути от публичных свойств к конфиденциальным. Сформулировано необходимое и достаточное условие раскрытия конфиденциального свойства, а понятие триангуляции определено через поиск независимых (непересекающихся) путей в графе. Анализ показал, что OSINT-атаки эксплуатируют «скрытый канал вывода», нарушая принципы классических моделей безопасности, например мандатной модели Белла — Лападулы. Введена формальная функция останова, объединяющая практические критерии завершения анализа: достижение цели, исчерпание ресурсов, убывающую отдачу и риск обнаружения. Формализовано понятие «независимые источники». Практическая значимость: теоретическая модель была транслирована в два прикладных фреймворка: в OSINT Kill Chain — пошаговую методологию для атакующих (Red Team) и в Blue Team Playbook — зеркальный фреймворк для защитников, описывающий аудит цифрового следа и минимизацию рисков. Обсуждение: в качестве направления для дальнейших исследований предложено использовать аппарат формальных грамматик для моделирования не только статических связей, но и динамических тактик, техник и процедур злоумышленника.

Анализ помехоустойчивости двухступенчатого канального кодирования при некогерентной передаче в многолучевом канале с замираниями и доплеровским рассеянием

2025-11-06T09:27:07+00:00

Введение: в высокомобильных системах связи некогерентные схемы передачи со сравнительно простым канальным кодированием рассматриваются в качестве перспективной альтернативы традиционным когерентным методам передачи, при которых на получение точной оценки параметров канала (например, посредством периодической передачи пилот-сигналов) тратится непропорционально большая доля ресурсов. Отсутствие в приемнике высокомобильной системы связи оценок текущих параметров канала сопровождается как появлением определенных ограничений на совместный выбор эффективных методов канального кодирования и модуляции, так и необходимостью разработки процедур достаточно точного анализа помехоустойчивости. Цель: анализ помехоустойчивости двухступенчатой кодированной передачи в многолучевом канале с доплеровским рассеянием с использованием амплитудно-фазовой модуляции и некогерентным приемом на внутренней ступени декодирования. Результаты: для канала с многолучевым распространением и доплеровским рассеянием представлен сценарий некогерентной передачи на основе двухступенчатого канального кодирования с перемежением между ступенями и внутренним кодом, ориентированным на использование с амплитудно-фазовой модуляцией. Приведено описание общей схемы декодирования двухступенчатой конструкции для общей модели канала с произвольным профилем многолучевости и доплеровским рассеянием, включая указание в явном виде возможности существенного снижения сложности декодирования на внутренней ступени в случаях медленных и быстрых замираний в канале. Выполнен анализ помехоустойчивости двухступенчатого канального кодирования на основе разработанного применительно к рассмотренному сценарию метода точного вычисления аддитивной границы вероятности ошибочного декодирования, базирующегося на получении точного выражения для попарной вероятности. Практическая значимость: комбинирование двухступенчатой схемы канального кодирования с амплитудно-фазовой модуляцией обеспечивает возможность существенно расширить совокупность рациональных вариантов организации передачи для рассматриваемого сценария передачи, позволяя обеспечить приемлемый уровень помехоустойчивости в широком диапазоне изменения как величины доплеровского рассеяния в канале, так и профиля многолучевости. Заметное повышение точности оценивания вероятности ошибочного декодирования, достигаемое при использовании предложенного метода точного вычисления попарной вероятности ошибки, позволяет повысить эффективность процедур, связанных с выбором конкретных схем кодирования в многолучевом канале с доплеровским рассеянием.

Параметрическая идентификация подсистем радиотелескопов при влиянии внешнего воздействия

2025-11-02T07:42:45+00:00

Введение: радиотелескопы являются сложными нестационарными динамическими объектами, подверженными влиянию различного рода внешних воздействий, таких как гравитация, ветер и температура. Все это существенным образом снижает точность управления элементами зеркальной системы радиотелескопов и, как следствие, снижает их эффективность. Для повышения точности систем управления радиотелескопами необходимо создавать модели воздействия на них внешних факторов на основе результатов идентификации. Цель: разработать методы идентификации подсистем радиотелескопов на основе интеллектуальных электромеханических систем при наличии внешних воздействий различной природы. Результаты: получены модификации статистических МНК-идентификаторов, позволяющие решать задачу оценивания параметров динамических квазистационарных систем при медленно меняющихся внешних воздействиях. Предложен простой и эффективный метод синтеза подобного рода идентификаторов для внешних воздействий векторного и скалярного вида с учетом ограничений. Для случая скалярного внешнего воздействия разработан новый двухкаскадный наблюдатель, позволяющий получать оценки разных видов внешнего воздействия, что показано на примере типовых воздействий, таких как постоянное, с постоянной скоростью, с постоянным ускорением, синусоидальное и случайное. Создан метод построения программных движений для динамических систем при влиянии внешнего воздействия на основе наблюдателя полного порядка. Практическая значимость: учет внешнего воздействия является основным фактором повышения точности систем управления радиотелескопами. Методы совместного оценивания параметров и внешнего воздействия позволят строить более высокоточные системы управления радиотелескопами.

Определение эмоционального состояния человека на основе интеллектуального анализа электроэнцефалографических данных

2025-11-02T07:44:16+00:00

Введение: определение эмоциональной валентности на основе электроэнцефалографических данных является актуальной проблемой, однако традиционные многоэлектродные системы непригодны для повседневного использования. Более того, сигналы портативных малоканальных устройств отличаются высоким уровнем шума и значительной вариативностью между пользователями, что осложняет их анализ и интерпретацию. Цель: разработать подход к интеллектуальному анализу электроэнцефалографических данных с использованием глубоких нейронных сетей, пригодный для надежного определения эмоциональной валентности по сигналам малоканальных носимых устройств. Результаты: предложен комплексный подход, включающий обработку сигналов и классификацию с помощью нейронных сетей. Выполнено обучение нейросетевых моделей на открытом наборе многоканальных электроэнцефалографических данных с последующим тестированием на собственном наборе данных, записанном с использованием четырехэлектродной носимой головной повязки. В результате экспериментов точность распознавания положительных, отрицательных и нейтральных эмоций составила от 70 до 75 % при межсубъектной проверке на открытых данных и достигла 85–91 % при валидации с использованием методов компьютерного зрения на собственном наборе данных. Практическая значимость: полученные результаты подтверждают возможность использования предложенных моделей в системах мониторинга эмоционального и когнитивного состояния человека на основе компактных носимых устройств. Обсуждение: выявлена необходимость дополнительной адаптации моделей для снижения влияния межсубъектной вариативности и шумов.

Анализ межмозговой синхронизации на основе вейвлет-когерентности при совместном решении игровой задачи

2025-11-02T07:45:49+00:00

Введение: исследование межмозговой синхронизации при совместной когнитивной деятельности актуально для понимания нейрофизиологических механизмов социального взаимодействия. Цель: выявить особенности синфазной, лаговой и противофазной синхронизации сигналов электроэнцефалограммы двух испытуемых при выполнении игровой когнитивной задачи. Методы: одновременная регистрация электроэнцефалограммы у двух участников, анализ вейвлет-когерентности с выделением фазовой, лаговой и противофазной синхронизации; статистическая проверка методом однофакторного дисперсионного анализа и тестирование на суррогатных данных методом Монте-Карло. Результаты: зафиксированы статистически значимые эффекты межмозговой синхронизации в альфа-, бета- и гамма-диапазонах. Фазовая синхронизация наблюдалась преимущественно в симметричных затылочных и теменных отведениях, охватывая до 75 % интервала записи. Лаговая синхронизация выявлена в затылочных, височных и теменно-затылочных областях с временной долей до 54 %. Противофазные взаимодействия чаще проявлялись в высокочастотных диапазонах. Обнаружены достоверные различия между отведениями по длительности синхронизации в различных частотных диапазонах. Практическая значимость: результаты могут быть использованы при разработке технологий нейроинтерфейсов и в исследованиях когнитивного взаимодействия, включая образование и тренинг. Обсуждение: ограниченный объем выборки (пять испытуемых) снижает возможности обобщения, однако многократные повторы и статистические тесты подтверждают достоверность выявленных эффектов. Перспективным направлением является анализ пространственных источников синхронизированной активности и межиндивидуальных различий.

Сведения об авторах

2025-11-02T07:45:47+00:00