Статті в журналах з теми "Розробка вбудованих систем"

У статті розроблено модель логування запису даних по всім процесам ETL системи та її складовим: збереження вхідних даних, параметрів та результатів виконання. Основним підходом до логування є запис всієї необхідної інформації у кінцеву систему накопичення, яка має обмеження по часу життя інформації (перезапуск/вимкнення програми, обмеження простору). Модель показує свою ефективність на відміну від вже знаних систем, таких як використання тригерів чи вбудованих в систему розробки моделей.

Розвиток сучасних систем авіоніки робить проектування таких систем неможливим без використання засобів автоматизації. У даний час область таких інструментів представлена запатентованими інструментами, розробленими такими великими виробниками літаків, як Boeing та Airbus, а також низкою відкритих або частково відкритих міжнародних проектів, що відрізняються за термінами дії, наявністю вихідного коду та документації. Eсі інструменти базуються на архітектурних моделях розробленої системи. У цій статті розглядаються мови, доступні для опису архітектурних моделей систем авіоніки, та показано, яка мова програмування є найбільш підходящою через її текстові позначення та вбудовані концепції, які добре підходять для представлення більшості елементів вбудованих систем. Потім у статті представлено набір інструментів для проектування сучасних систем авіоніки. Набір інструментів забезпечує як загальну платформу для проектування та аналізу архітектурних моделей, так і спеціалізоване рішення для певної галузі систем авіоніки. Він підтримує створення, редагування та маніпулювання моделями як у текстовому, так і в графічному форматах. Зауважімо, що саме архітектурні моделі, що описують компоненти системи і взаємозв'язок між ними, стають основою для формування нових технологій і інструментів для автоматизації проектування. Вони дозволяють описувати різні аспекти архітектури в єдиній формалізованої моделі, яку можна обробляти різними інструментами для перевірки внутрішньої узгодженості архітектури, відповідності різним вимогам системи, автоматизації проектних рішень, генерації даних і файлів конфігурації, вихідний код і т.д. Складність сучасних авіаційних систем і високі вимоги до їх надійності призводять до необхідності використання загальних ресурсів. Під час створення IMA-систем розробники стикаються з низкою завдань і проблем, з якими вони раніше не стикалися. Для вирішення цих проблем на допомогу приходять різні засоби автоматизації і комп’ютерна підтримка розробки. Розвиток цього напрямку в першу чергу пов’язано з використанням різних моделей, в тому числі архітектурних моделей програмно- апаратних комплексів.

Одною з властивостей сучасних комп’ютерних систем є забезпечення їх надійної безперервної роботи, що реалізується різними засобами, у тому числі й вбудованими у саму систему. Предметом статті є огляд проблеми самовідновлення в комп’ютерних системах. Мета статті полягає у створенні класифікаційної бази щодо ймовірних відмов, процесів зберігання стану компонентів системи та задач забезпечення самовідновлення комп’ютерних систем. Висновки. Проаналізовано тематичну літературу предметної області. Запропонована класифікація відмов, описані види відновлення із застосуванням бекапів, сформульовані перспективні задачі управління комп’ютерними системами із самовідновленням. Незважаючи на існуючі приклади реалізації принципів самовідновлення у комп’ютерних системах, самовідновлення у вигляді окремих сервісів чи компонентів є новим напрямком досліджень. Результати можуть набути чималого поширення та застосовуватись у розробці більшості програм та пристроїв, інформаційних систем з метою спрощення проектування, налагодження та експлуатації сучасних комп’ютерних систем.

Розвиток людини, суспільства й економіки має спрямованість у майбутнє, що знайшло відображення у виникненні таких понять, як «передбачення», «прогноз». Прогнозування («наукове передбачення») – це та сторона пізнавальної діяльності суб’єкта, результатом якого є одержання знань про майбутні події.Моделі складних систем, таких як фінансові ринки, не завжди можуть давати однозначні рекомендації або прогноз.Серед факторів, що характеризують динаміку ринку та впливають на неї, є велика кількість даних нечислової природи, значення яких мають імовірнісну природу.Для подолання проблем, з якими доводиться зіштовхуватися при аналізі фінансової ситуації, робляться спроби застосування таких розділів сучасної фундаментальної й обчислювальної математики, як нейрокомп’ютери, теорія стохастичного моделювання (теорія хаосу) і теорія ризиків, теорія катастроф, синергетика й теорія систем, що самоорганізуються (включаючи генетичні алгоритми), теорія фракталів, нечіткі логіки й навіть віртуальна реальність.Правильне розуміння ситуації на ринку, аналіз його динаміки, прогнозування поводження ринку приводить до обґрунтованого прийняття рішень.Основна мета роботи полягала у розробці програмного забезпечення для дослідження динаміки й прогнозування курсу цінних паперів.Вiдповiдно до мети, було необхiдно вирiшити наступнi задачi:Розглянути основні підходи до аналізу ринку цінних паперів.Дослідити можливості програмного комплексу MetaTrader 4 по керуванню ринком цінних паперів.Проаналізувати можливості мови MQL 4 по створенню ринкових індикаторів і експертних систем аналізу ринку цінних паперів.Розробити й протестувати індикатор для аналізу динаміки курсів валют і експертну систему для короткочасного прогнозування й прийняття рішень на валютному ринку.Аналіз літератури з проблеми дослідження дозволив виділити наступні суттєві характеристики об’єкта дослідження:валютний ринок Forex має високу ліквідність;відсутність обмежень за часом роботи забезпечує неперервність процесу дослідження;децентралізованість забезпечує незалежність від локальних геополітичних факторів;велика кількість учасників ринку дозволяє абстрагуватися від індивідуальних особливостей гравців;об’єкт дослідження являє собою складну систему з великою кількістю нелінійних зв’язків.Виділені властивості валютного ринку дозволяють розглядати його як динамічну систему, що може бути проаналізована. Прогноз стану системи є актуальною проблемою, безпосередньо пов’язану з отриманням прибутку.Розгляд алгоритмів отримання якісних і кількісних характеристик ринку засобами фундаментального, технічного та комп’ютерного аналізу дозволив зробити наступні висновки:1. На практиці можна знайти випадки, коли кожен з представлених підходів до аналізу ринку дасть прийнятний результат. Для трейдерів, що не є ринкоутворювачами, найбільш прийнятним є комп’ютерний індикаторний аналіз з автотрейдингом за короткочасними прогнозами.2. Автоматичні індикатори є ефективним засобом графічного аналізу часових рядів, надаючи трейдеру можливість прийняття обґрунтованого рішення.3. При розробці експертної системи для робочого місця трейдера необхідно розрізняти поняття «прогнозування руху цін на ринку», з одного боку, та «ігрові робочі гіпотези», зважені за ймовірністю подій, з іншого.4. Критеріями вибору трейдингової системи є підтримка великого набору індикаторів і експертів, можливість розширення системи компонентами користувача, наявність вбудованої мови програмування та локалізація.В результаті дослідження було створено експертну систему, призначену для автоматичного ведення торгів на ринку цінних паперів. Експертна система реалізована засобами мови програмування MQL 4, що вбудована в термінал MetaTrader 4.Розгляд підходів до написання технічних індикаторів та експертних систем для підтримки прийняття рішень на основі аналізу динаміки курсу цінних паперів та короткочасного прогнозування дозволило зробити наступні висновки:Мова програмування MQL 4 має всі необхідні інструменти для забезпечення якісного технічного аналізу курсу валют.Можливість написання та тестування експертів в торговій системі MetaTrader дозволяє користувачу створити систему торгівлі, що приносить прибуток.Аналіз присутніх на ринку торгових систем виявив типові помилки в написанні експертних систем, що були враховані при розробці власного автотрейдингового експерта.Подальший розвиток даної роботи планується у напрямку дослідження динаміки валютних ринків з метою удосконалення алгоритмів прогнозування курсу та оптимізації роботи торгових експертних систем із застосування механізму нейронних мереж.

У статті описана розробка веб-додатку «система управління навчанням», що грунтується на використанні архітектурного патерна для побудови таких додатків – MVC. Також при створенні були використані наступні інструменти та технології, а саме: Microsoft SQL Server – система керування базами даних та мова, що використовується для запитів – Transact-SQL, MS SQL обрано завдяки її надійності та захищеності та вбудовану підтримку .NET Framework; ASP.NET Core як вільно-розповсюджуваний крос-платформний фреймворк для створення веб-додатків з відкритим вихідним кодом, що підтримують паралельне управління версіями, при якому різні програми, що працюють на одному комп’ютері, можуть орієнтуватися на різні версії ASP.NET Core; з метою побудови GraphQL API в даному веб-додатку буде використано бібліотеку з відкритим кодом GraphQL.Net; Entity Framework CORE як об’єктно-орієнтовану технологію доступу до даних; React – відкрита JavaScript бібліотека для створення інтерфейсів користувача; Redux – відкрита JS бібліотека призначена для управління станом програм JavaScript та Apollo Client як бібліотеку управління станом для JavaScript, яка дозволяє управляти локальними та віддаленими даними за допомогою GraphQL. У роботі описана структура системи управління навчанням, представлена схема база даних розробленої системи, у системі визначені три ролі (учитель, учень, користувач) та їх права, продемонстрована діаграма компонентів системи, до якої входять модулі модулі LearningService.EF відповідає за роботу з БД, бізнес логіка LearningService.Core та веб-частина систе LearningService.Web, а також визначені скалярні функції для підрахунку середнього результату користвачів за проходження тесту, кількості проходжень тесту, рейтингу студента, прогресу проходження курсу студентом, кількості студентів, що підписались на окремий курс.

Тема статті пов’язана із розробкою системи контролю мікроклімату в приміщенні на базі контролеру Siemens TC65T із вбудованим GSM-модулем. В статті дається аналіз сучасних систем контролю мікроклімату. Сутність розглянутої проблеми полягає в проектуванні системи з меншою вартістю відносно подібних їй систем. В статті наведені функціональні та принципові електричні схеми спроектованої системи контролю мікроклімату, підібрані виконавчі механізми та розрахована сумарна вартість системи. Автори статті надають математичну модель системи, розроблену в середовищі LabVIEW 8.6.

Було розглянуто один з найбільших сегментів ринку програмних продуктів – відеоігри. Досліджено алгоритм створення мобільної гри. Висвітлено розробку під обрану платформу із використанням Android Studio, Cocos Studio, роботу об’єктного менеджера, обробку грою дій гравця. В ході розробки відеогри було показано її складові, а саме написання коду, створення контенту, розробка механік гри та тестування. Запропоновано алгоритм генерування об’єктів та результат зіткнення гравця з ними. Розкривається процес розробки відеоігри та розділення його на етапи. Описано алгоритм оптимізації зберігання та використання зображень. Досліджена якісна робота з пам’яттю, насамперед, на мобільних пристроях. Детально описані поняття сцени та спрайту, встановлено правила роботи зі сценами та зображеннями на екрані мобільного пристрою. Розглянуто два схожих за своїм підходом і в той же час принципово різних по результату алгоритми виявлення зіткнень об’єктів. Описаний програмний продукт включає в себе власноруч написаний рушій – рендерер. За теоретичну основу реалізації рендерингу було взято спрощений варіант рейтрейсингу – рейкастинг. Метод рейкастингу вибрано як оптимальний через його високу швидкодію при достатній якості відео. Було обрано крос-платформовий фреймворк, який використовується для розробки інтерактивних додатків та ігор. Розглянуто використання вбудованих в ігровий движок візуального редактора, готових модулів рендеринга, анімації спрайтів і обробки зіткнень, що дуже спрощує процес розробки. Описано структуру програмного продукту та ігрові класи сутностей, такі як персонаж, предмети. Наведено алгоритм реалізації методу рейкастингу і проведено відповідні математичні розрахунки для побудови променя. Змодельовано дизайн оформлення простору гри на основі карти, що задається, з додаванням текстур. Додатково розроблена можливість самостійної генерації рівнів. Ключові слова: розробка ігор, мобільний додаток, операційна система Android, алгоритм розробки мобільного додатку, рендерер, метод рейкастингу, крос-платформовий фреймворк

Глобальна пандемія СОVID-19 і стрімкий розвиток мережі Інтернет та інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ) сприяли масовому впровадженню в навчальний процес ЗВО Міністерства внутрішніх справ України дистанційної форми навчання. У статті розглянуто особливості організації навчання в дистанційному форматі та методи дистанційного навчання, які використовуються під час вивчення іноземних мов студентами. Наведено перелік популярних освітніх платформ для дистанційного вивчення англійської мови (Сoursera, edX, Futurelearn, Udemy, Khan Academy, Openlearning, Alison, Stanford Online, Canvas, Yale). З’ясовано, що використання освітніх платформ дозволяє реалізувати значний спектр завдань, які виникають у момент переформатування навчального процесу, допомагає вирішити питання створення комунікаційного простору, що забезпечує взаємодію викладача і студента з метою оволодіння комунікативними навичками, які забезпечують вільне спілкування як на професійному, так і на особистому рівні. Зазначено, що використання викладачем освітньої платформи Coursera дозволяє сконструювати індивідуальний план вивчення англійської мови для кожного студента. Доведено, що найбільш ефективним і перевіреним рішенням у контексті електронного навчання і дистанційних освітніх технологій є система «Moodle», яка поєднує різні класи інформаційних систем: систему управління сайтом, систему управління процесом навчання, віртуальне середовище навчання і може використовуватись як інструментальне середовище для розробки як окремих електронних навчальних курсів, так і освітніх сайтів. З’ясовано, що «Moodle» фактично є універсальним порталом і може слугувати платформою для створення комплексу електронних курсів із вбудованою системою тестування і забезпечення комунікації між викладачами та студентами. З’ясовано, що професійна спрямованість вивчення студентами закладів вищої освіти Міністерства внутрішніх справ України іноземної мови зберігається, але вузька професійна орієнтованість дисципліни «Іноземна мова» змінюється загальнопрофесійною спрямованістю.

Сьогодні рейтинг і престиж навчального закладу визначаються не лише загальним рівнем викладання, матеріально-технічним забезпеченням, наявністю в штаті співробітників із вченими званнями, а й ефективністю та якістю системи контролю знань студентів. Поряд із традиційними методами контролю найширше розповсюдження знаходять методи контролю знань шляхом тестування.Спроби ввести тестування в систему освіти проводилися неодноразово. Одним з перших займався конструюванням та впровадженням тестового контролю в американській школі Е. Л. Торндайк. Тестування як об’єктивний контроль рівня освітньо-професійної підготовки фахівця впроваджував французький психолог А. Біне, який розробив тести для вимірювання загальної розумової обдарованості дітей. У радянській школі були спроби працювати за тестовою технологією у 1930-х та 1970-х роках, але на той час поширення цей вид контролю не отримав.Аналіз сучасної науково-педагогічної літератури й освітньої практики показав, що в наш час в Україні йде процес відновлення системи тестування в галузі освіти, а тестові технології розглядаються як один із ефективних засобів контролю якості підготовки й рівня предметних досягнень студентів.На сучасному етапі розвитку комп’ютерних технологій та рівні впровадження їх у різні сфери суспільства, зокрема в освітню галузь, дослідники все частіше звертаються до теми автоматизованого контролю знань, розробки комп’ютерних тестових систем різних навчальних закладах України [1–3]. Застосування комп’ютерів для контролю знань є економічно вигідним і забезпечує підвищення ефективності навчального процесу, об’єктивності оцінки рівня знань і є раціональним доповненням до інших методів перевірки знань.При сучасному розвитку ринку програмного забезпечення та систем комп’ютерного тестування розроблено досить багато програм для комп’ютерного тестування знань студентів. Ці системи являють собою або окремий програмний комплекс, що вимагає установки на комп’ютер кінцевого користувача [4], або Інтернет-сайт, що дозволяє проводити процес тестування й аналіз його результатів за допомогою звичайних веб-браузерів [5].В Ізмаїльському державному гуманітарному університеті з метою підвищення об’єктивності контролю знань студентів у поточному році кафедри інформатики була розроблена і впроваджена у дію комп’ютерна система «Тест_КВ». Область застосування системи на даному етапі – підсумкове тестування студентів денної форми навчання всіх напрямків підготовки. У перспективі розглядається можливість використання системи для проведення контрольних зрізів, кваліфікаційних тестів, заліків і будь-яких інших видів контролю знань студентів всіх форм навчання, у яких головну роль грає максимально об’єктивна оцінка знань.Система «Тест_КВ» дозволяє автоматизувати всі етапи тестування: від ідентифікації користувача, виводу на екран завдань й сприйняття відповіді до автоматичної перевірки їх правильність і генерування відомостей про підсумковий контроль.Архітектура система «Тест_КВ» є клієнт-серверною. Клієнтами системи є деканат, викладачі, студенти. Кожен з вказаною категорії клієнтів працюють з системою після проходження авторизації, використовуючи логін і пароль для доступу. Це дозволяє покласти на клієнтів виконання тільки операцій візуалізації й введення даних, а всі операції і збереженням бази даних та їх керуванням реалізовувати на сервері. Так, викладачі мають можливість внесення нових та корегування існуючих тестових завдань, деканатам надано можливість перегляду результатів тестування окремого студента або групи студентів, отримання електронної версії відомості з тестового контролю, розміщення розкладу семестрової сесії, поновлення списків студентів тощо. Студенти на власній сторінці можуть отримати інформацію про кількість іспитів на даний семестровий період, дату і час проведення тестового контролю, консультації до нього, скористатися методичними матеріалами для підготовки до іспитів.Сам тестовий контроль проводиться на локальному сервері, а тому пройти підсумковий тест студент може тільки з певної дисципліни, до якої за графіком екзаменаційної сесії він отримав доступ, і тільки на комп’ютерах, підключених до локальної мережі університету. За потребою або по запиту деканату у технічному додатку до відомості з тестового контролю відображається прізвище студента, назва тесту, який студент проходив, номер тестового листка, що містить всі видані студентові питання, час початку роботи в системі та ІР-адреса комп’ютера, з якого студент увійшов у систему.Для зручності управління контролюючою системою окремі функції були реалізовані окремим модулями. Це забезпечує легкість розширення функціонування без потреби внеску змін в існуючі модулі. Основними модулями на даний момент є «Управління тестами», «Тестування» та «Адміністрування».Модуль «Управління тестами» призначений для викладачів і максимально оптимізований для зручної роботи по вводу і збереження тестів на головному сервері із використанням повнофункціонального WYSIWYG-редактора. Окрім тестових даних, вбудований текстовий редактор дозволяє просто і зручно додавати в тестові завдання різноманітні мультимедіа-об’єкти (Flash-анімації, відео, аудіо, зображення).Система дозволяє вводити тестові питання наступних видів: 1) закритої форми з однією правильною відповіддю (1 з 4); 2) закритої форми з кількома правильними відповідями (4 з 4); 3) на встановлення істинності або хибності висловлювання (Так/Ні); 4) відкритої форми (коротка числова відповідь або коротка текстова відповідь).В якості додаткових можливостей викладач має можливостіскористатися функцією «Версія для друку», яка дозволяє відкрити й зберегти питання або тест у повній формі у файлі формату PDF у вигляді, оптимізованому для друку;переглянути спосіб відображення тестів в браузері і пройти пробне тестування;додавати перелік питань та методичні матеріали для підготовки студентів до підсумкового контролю.Модуль «Тестування» призначений для студентів. Проходження комп’ютерних тестів з конкретної дисципліни відбувається після авторизації студента та входження в модуль тестування. В системі тестового контролю номер залікової книжки використовується як унікальний номер студента. Після вибору і натискання кнопки «Розпочати тестування» запускається саме тестування. Важливими особливостями даного модуля є: виведення перед тестуванням інформаційного повідомлення, яке прикріплене до тесту; номер поточного питання з загальної кількості; проходження тесту у прямому і зворотному напрямку; таймер залишку часу на тест; продовження тесту після збою з’єднання з сервером.Модуль «Адміністрування» забезпечує централізоване управління всіма сеансами тестування та їхніми параметрами (кількість спроб, час на сеанс тестування, кількість питань у сеансі), а також типом запуску тесту. В системі підтримуються тип запуску тесту за паролем, після вводу якого студент обирає необхідний тест і натискає на посилання «Розпочати тест». Результати тестування опрацьовуються окремим модулем, результатом роботи якого є електронна відомість успішності в якій виводиться відсоток правильних відповідей та відповідна кількість балів підсумкового контролю кожного студента окремої групи.Програмна реалізація системи виконана на найпоширенішій для створення глобальних сайтів зв’язці AMP (Apache, MySQL, PHP), на якій побудовано більше половини всіх провідних ресурсів у мережі Internet (рис. 1). Рис. 1. Схема інтеграції комп’ютерної системи тестування Клієнтським додатком при даній архітектурі є веб-браузер. Виданий на рівні PHP HTML-код оптимізується під базовий стандарт HTMLv4. Це робиться з наступних причин:– використання браузера в якості клієнта дозволяє уникнути інсталяцій спеціалізованого програмного забезпечення на клієнтських місцях;– більшість комп’ютерів оснащені ОС Windows 98/2000/XP/Vista/7, для яких веб-браузер є невід’ємною частиною;– фактично користувач може використовувати будь-яку операційну платформу;– звичність Web-інтерфейсу для користувачів Інтернет.Розроблена система має багато переваг, а саме:кросплатформеність – система не залежить від типу операційної системи, яку встановлено на машині користувача, що дозволяє використовувати як застарілі апаратні платформи під керуванням Windows 95/98, так і сучасні Core 2 Duo або Athlon X2 під керуванням Windows 2000/XP/Vista/7 або X-Window Linux;легкість масштабування – усе, що потрібно для проведення тестування, – це веб-браузер, який присутній у будь-якій операційній системі (ОС), та доступ до сервера за допомогою локальної мережі;зручність у разі оновлення програмного забезпечення - оновлення програмного забезпечення здійснюється лише на сервері, що потребує менше часу та зусиль, а також полегшує супровід системи;у подальшому такі системи з мінімальними затратами часу можуть бути адаптовані для використання у дистанційному навчанні.У цей час комп’ютерна система тестування для підсумкового контролю знань студентів перебуває в експериментальній експлуатації в ІДГУ. Результати проведених тестувань на зимовій екзаменаційній сесії показали ефективність роботи системи (одночасно використовувалось до 134 комп’ютерів у 13 машинних залах). Найбільша кількість студентів, що проходили тестування, за день становила 834 особи.Викладачі й студенти високо оцінили цей метод контролю. Проведене експрес-опитування показало, що переважна більшість студентів (більше 80%) бажають екзаменуватися на комп’ютерах.Порівняння результатів проведення комп’ютерного тестування із традиційним (письмовим, тестово-бланковим) контролем знань виявило значні переваги першого. Комп’ютерний аналог такого контролю краще, тому що дозволяє звільнити викладача від непродуктивних рутинних операцій перевірки й підведення підсумків на основі брошур-тестів. Не викликала сумнівів у викладачів і вірогідність одержуваної оцінки при комп’ютерному контролі знань.Таким чином, розроблена система контролю дозволила ефективно і якісно здійснити перевірку знань студентів з підсумкового контролю і намітила напрямки удосконалення системи з метою покращення системи адміністрування системи, надання деканатам додаткових функцій по обробці результатів, поліпшення інтерфейсу додатків для роботи викладачів і студентів.

Пропонується розв’язання задачі підвищення надійності системи автоматичного управління (САУ) авіаційного двигуна ТВ3-117 на основі введення алгоритмічної надмірності. Метою дослідження є розробка алгоритмів діагностики та парирування відмов вимірювальних каналів для вхідних параметрів вбудованої в САУ лінійної адаптивної бортової математичної моделі авіаційного двигуна ТВ3-117 (LABEM). Наведено основні співвідношення LABEM. В якості основи статичної моделі двигуна використовується дросельна характеристика індивідуального двигуна, отримана на здавальних випробуваннях або на «гонці» в експлуатації після проведення обслуговування. Динамічна лінійна модель авіаційного двигуна ТВ3-117 нижнього рівня будується за методом простору станів. Технічні і теоретичних проблем практичної реалізації резервування за допомогою моделі пов’язані з високою розмірністю простору станів двигуна, що істотно перевищує розмірність вектору вимірюваних на борту параметрів. Виникає проблема ідентифікації відмови датчика з подальшим заміщенням інформації модельним значенням. Обґрунтовано необхідність побудови алгоритмів виявлення і локалізації відмов вимірювальних каналів двоканальних датчиків, що діють в умовах перешкод. Для підвищення надійності вхідної інформації по контуру витрати палива застосовуються алгоритми Калман-фільтрації з вбудованою логікою виявлення та локалізації відмови вимірювального каналу. Описано алгоритми виявлення та локалізації відмов датчиків в контурі дозуючої голки на основі фільтрів Калмана. Алгоритми будуються на обчисленні сигнатури відмови як зваженої суми квадратів відхилень (WSSR), яку порівнюють з обраним пороговим значенням. Результати випробувань на моторному стенді і моделювання в середовищі MatLab показали, що застосування запропонованих алгоритмів в складі LABEM дозволяє досягти високих показників надійності і якості автоматичного управління.

В статі розглядається метод визначення параметрів поступального й обертального руху оптичного джерела реєстрації безпілотного літального апарата (БПЛА), заснованого на аналізі потоку, отриманого від оптичного датчика, що знаходиться на борту БПЛА, з наступним використанням отриманих даних для уточнення навігаційної інформації та у якості автономного джерела даних для навігації апарату на місцевості. Автономне управління польотом є відкритою науковою проблемою, особливо там, де немає можливості застосувати зовнішні системи позиціонування. Головним завданням, що необхідно вирішити в рамках даної проблеми, є складність якісного позиціонування з використанням лише вбудованих сенсорів. В роботі проведено аналіз працездатності методу на чистих і на зашумлених зображеннях поверхні землі. Проаналізована залежність визначення позиції, та повороту апарата в залежності від характеру поверхні та відстані до неї оптичного датчику. Отримані результати дозволяють використовувати запропонований метод для уточнення даних щодо траєкторії руху апарата отриманих з інших джерел так і для автономної навігації БПЛА.

Представлений аналіз науково-технічної інформації щодо використання процесів позапічної обробки для підвищення якості литого металу. Показана перспективність застосування вказаних впливів для обробки розплаву безпосередньо в ливарній формі (виливниці). Визначена можливість реалізації процесу комплексного внутрішньоформенного газодинамічного впливу на розплав крупних виливків та злитків, який складається з послідовних операцій продувки інертними газами через сифонну ливникову систему, вакуумування та наступного газодинамічного тиску в процесі затвердіння за допомогою відповідних пристроїв. Визначені конкретні варіанти їх конструкції та технологічні особливості роботи. Показано, що відмінною рисою технології є те, що протягом усього процесу від початку твердіння на рідкий метал здійснюється вплив за рахунок створення регульованого газового тиску в герметизованій системі виливок-пристрої для введення газу. Запропоновані пристрої, що є конструктивно простими та можуть бути з легкістю вбудованими у вже діючий технологічний процес без необхідності значних капітальних витрат. Зазначена необхідність подальших досліджень для розробки загальної методики визначення режимів тривалості продувки та раціональних режимів внутрішньоформенного вакуумування розплаву.

Стаття досліджує передумови активізації процесу розробки мобільних роботів напочатку XXI сторіччя. Наведено перелік факторів, що безпосередньо впливають на інтенсифікацію розвитку робототехніки. Процес зростання кількості розробок в цьому секторі обумовлює необхідність їх чіткої класифікації. Автором запропоновано систему класифікації бойових наземних роботизованих комплексів в розрізі масо-габаритних характеристик та ступеню їх автономності. Сформована класифікаційна таблиця, де наведено типові приклади роботизованих комплексів відповідно до різних квадрантів. Таблиця побудована виходячи з п’яти масо-габаритних груп наземних роботизованих комплексів та чотирьох рівнів автономності. Окремо по кожному квадранту таблиці надані головні тактико-технічні характеристики роботизованих комплексів, що заявлені розробниками та безпосередньо впливають на ефективність зразків. Такі показники як радіус телекерування роботом з боку оператора, швидкість пересування, тривалість роботи на одній зарядці, можливість додаткового корисного навантаження або бойові можливості наведені для всіх зразків. В наступній таблиці проаналізовані тактико-технічні характеристики та переваги різних роботизованих комплексів для висвітлення їх ефективності та зручності під час експлуатації. Серед провідних факторів, що безпосередньо впливають на ефективність зразків автор відокремив наступні: тип приводу, наявність легкозаймистих речовин на борту, легкість старту роботи роботизованого комплексу в складних метеорологічних умовах, акустична, термічна та візуальна непомітність, наявність власного повноцінного бойового модуля та вбудованої системи автономного руху. Наприкінці статті згадується про потужний рух проти роботів-вбивць (Campaign to Stop Killer Robots) та його відомих адептів з усього світу. Наведено визначення автономної зброї та її відмінності від зброї, керованої оператором. Вказано на головні загрози, пов’язані із автономною зброєю. Запропоновано також думку автора щодо перспектив руху “Campaign to Stop Killer Robots” в умовах поглиблення конфліктів по всьому світу.

Виконано аналіз сучасного стану досліджень в галузі надійності та функційної безпеки програмнотехнічних комплексів інформаційно-керуючих систем (ПТК ІКС). Встановлено, що не зважаючи на використання нової елементної бази в ході модернізації та розроблення нових ПТК ІКС, застосування сучасних технологій розробки їх апаратної та програмної компонент, підвищення ефективності технологічних процесів, зниження ресурсємності виробництва не призвело до достатнього прогресу у вирішені завдань проектування ПТК з необхідним і гарантованим рівнем надійності і функційної безпеки. Крім того, встановлено, що не зважаючи на інтенсивні дослідження впродовж останніх десятиліть залишається низка нерозв’язаних задач і обмежень існуючих методів і засобів, а саме: моделі, які описують надійнісну і безпекову складові, не ураховують розмірність задач і обмежень існуючих методів; у сучасних методах оцінювання функційної безпеки аспекти безвідмовності апаратних і програмних засобів розглядаються відокремлено, без спільного кількісного аналізу результатів верифікації; методи розроблення й забезпечення відмовостійкості ПТК з використанням програмовних платформ недостатньо ураховують можливості, обмеження і похибки вбудованих засобів контролю і діагностування на рівні електронних проектів, модулів і каналів. Представлений в роботі метод частково вирішує перелічені задачі

Метою статті є визначення особливостей стандартів США, які визначають вимоги щодо метрологічного забезпечення випробувань озброєння та військової техніки на основі їх аналізу. Для міністерства оборони США розробка і впровадження документів по стандартизації здійснюється за програмою оборонної стандартизації Defense Standardization Program в рамках діяльності з управління стандартизацією Standardization Management Activities. Документи зі стандартизації включають 5 видів. У США метрологічне забезпечення озброєння та військової техніки для всіх видів військ регламентовано десятками стандартів, серед яких виділено 4 основних: MIL-STD-1839D, MIL-HDBK-1839A, DI-QCIC-80278C, MIL-STD-810D. Метрологічне забезпечення випробувань за стандартом MIL-STD-810G, представлене в узагальненому вигляді, регламентує вимоги до випробувального і вимірювального обладнання, інтервалів калібрування та сумарної похибки (або невизначеності вимірювань) випробувального та вимірювального обладнання. Згідно стандартів США все обладнання, що має метрологічні характеристики, розділене на 4 види, які об'єднані в дві групи, а саме: 1) випробувальне, вимірювальне та діагностичне обладнання (Test, Measurement, and Diagnostic Equipment (TMDE); 2) вбудоване обладнання для випробувань (Built-in-Test Equipment (BITE)). Зведені вимоги до калібрування та вимірювання (Calibration and measurements requirements summary (CMRS)) MIL-HDBK-1839A деталізують вимоги: щодо вимірювальної системи, підсистеми або обладнання; TMDE; до стандартів та обладнання калібрування, які необхідні для забезпечення метрологічної простежуваності всіх вимірювань через окремі військові відомчі метрологічні та калібрувальні програми до затверджених національних стандартів. Військовий стандарт MIL-STD-810G регламентує ряд стандартних параметрів для великої кількості лабораторних випробувань військової продукції, що дозволяє визначити стійкість широкого переліку обладнання до різних впливів. Визначені за результатами аналізу стандартів США особливості потрібно враховувати при розробці нормативних документів з метрологічного забезпечення випробувань в Збройних Силах України.

Основними причинами широкого використання в будівельній галузі неліцензійного програмного забезпечення є низька купівельна спроможність підприємств і організацій галузі, що ускладнює придбання легального програмних продуктів, відсутність негативного ставлення у суспільстві до нелегального використання програмного забезпечення. Особливо це стосується проектних організацій, що експлуатують вартісні програмні комплекси автоматизованого проектування та розрахунків [1].За даними Асоціації «Українське об’єднання проектних організацій», вартість заходів з легалізації (закупівлі ліцензій на програмне забезпечення) в будівельній галузі України сягає 4 млрд. грн. Причому на сьогодні це на 95% імпорт.З метою вирішення проблеми легалізації програмних засобів в проектних організаціях за ініціативою Асоціації «Українське об’єднання проектних організацій» в І кв. 2010 року завершено створення вітчизняної системи автоматизованого проектування об’єктів будівництва (САПР) БудКАД. Розробку системи виконує базова організація з інформаційних технологій Міністерства регіонального розвитку та будівництва України – Державний науково-дослідний інститут автоматизованих систем у будівництві (ДНДІАСБ).Основні принципи, на яких базується вітчизняна САПР БудКАД [2]:– відповідність функціональності САПР стану проектних технологій в будівельній галузі на даний час та їх подальшого розвитку; – забезпечення сумісності креслень з іншими САПР, що використовуються в проектних організаціях та плануються до використання в майбутньому;– забезпечення читання та коригування напрацьованих креслень, в тому числі на застарілих версіях САПР;– максимальна наближеність інтерфейсу користувача до того, що використовується сьогодні на більшості робочих місць проектувальників, щоб уникнути тривалого перенавчання у процесі впровадження САПР БудКАД;– відслідковувавання змін формату файлів DWG, який є внутрішнім форматом САПР БудКАД;– максимальне дотримання вимог ДСТУ та ДБН з будівельного проектування. САПР БудКАД ДНДІАСБ створена на базі платформи IntelliCAD до консорціуму ІТС (IntelliCAD Technology Consortium), який на корпоративних засадах розробляє та підтримує базову платформу. Програмні продукти, створені на цій платформі, широко відомі у світі і поставляються в 80-ти країнах, в тому числі в США, Європі, Японії.За нашими підрахунками, близько 85-90% проектних робіт виконуються сьогодні з використанням двовимірного креслення. Тому, на нашу думку, бюджетна САПР БудКАД стане засобом, який внесе істотний вклад в вирішення проблеми легалізації програмного забезпечення в проектних організаціях будівельної галузі України. Особливо це стосується конструювання та проектування інженерних мереж будівель.Створена Асоціацією «Українське об’єднання проектних організацій» постійно діюча робоча група фахівців САПР проектних інститутів, тестує версії БудКАД, визначає перелік необхідних першочергових доробок, узгоджує технічні вимоги до наступних версій.На сьогодні створений додаток до БудКАД – BudCAD BonusTools, який містить набір додаткових інструментів для виконання проектної документації у відповідності до державних стандартів системи проектної документації для будівництва (СПДС).В перспективних напрямках подальшого розвитку САПР БудКАД: 3D-версія, розширення функціональності СПДС та підтримка інших ДСТУ і ДБН (здійснюється поступово за рішеннями робочої групи Асоціації проектних організацій), інтегрування вітчизняних розробок з автоматизації проектування окремих частин проекту, архітектурний пакет з інформаційною моделлю, вихід на програми будівельних розрахунків та передавання обсягів у кошторисні програми, вбудований інженерний калькулятор.Міністерство регіонального розвитку та будівництва сумісно з Міністерством освіти та науки співпрацюють у сфері впровадження сучасних інформаційних технологій в будівництві в учбовий процес навчальних закладів будівельного профілю. Учасникам конференції роздаємо учбову версію САПР БудКАД та проводимо тренінг з її первинного освоєння.

У забезпеченні якості вищої освіти однією з вирішальних є роль викладача. Відповідно до європейських стандартів, Закону України «Про вищу освіту», рекомендацій Національного агентства із забезпечення якості вищої освіти система внутрішнього забезпечення якості передбачає наявність розроблених і оприлюднених критеріїв, правил і процедур оцінювання науково-педагогічних, наукових працівників, а також щорічне їх оцінювання. Для формування якісного складу науково-педагогічних працівників у Київському університеті імені Бориса Грінченка розроблена система рейтингів викладачів – «Е-портфоліо», яка є однією із складових інформаційно освітнього середовища. З метою здійснення аналізу діяльності викладачів, структурних підрозділів та університету в цілому в системі «Е-портфоліо» було реалізовано основні типи статистичних звітів: за рейтинговими балами; за структурними підрозділами; за рейтинговими показниками основних видів діяльності; за кожним із вагових показників тощо. Перших декількох років використання вбудованої статистики було достатньо для проведення аналізу діяльності викладача, підрозділу, але виникла потреба у відслідковуванні динаміки показників, тому було розпочато пошук сучасних інструментів бізнес-аналітики для розробки візуалізації рейтингів. Нами було визначено інструмент Power BI, який дозволяє мати повне уявлення про результати діяльності і який орієнтований саме на аналіз даних. Оптимальним для створення звіту було використання моделі даних у вигляді «Схеми Зірка». Організація даних в обраній моделі заснована на логічному поділі їх на два типи, для зберігання яких використовуються таблиці розмірностей і таблиці фактів. За допомогою створених «Мір» та стандартних функцій зведених таблиць були реалізовані візуалізації вхідних даних рейтингу, створені деталізації та фільтри для більш зручного перегляду та аналізу даних. Після завершення всіх налаштувань візуалізації та фільтрів було опубліковано звіт за допомогою серверу звітів Power BI. Використання інструменту Power BI дало змогу топ-менеджерам університету мати цілісну картину результатів діяльності працівників і підрозділів, визначати пріоритети діяльності, приймати справедливі рішення при продовженні контрактів, що, безумовно, сприяє забезпеченню якості вищої освіти.

Постановка проблеми. Нині актуальним є соціальне замовлення суспільства на висококваліфікованих фахівців, що володіють високим рівнем інформаційної культури, розвиненим стохастичним мисленням. Можна констатувати недостатній рівень сформованості стохастичної культури абітурієнтів вищого навчального закладу і як наслідок його випускників. Вирішувати це протиріччя можна через посилення методичної підготовки майбутніх вчителів математики, вчителів у системі післядипломної освіти шляхом ефективного запровадження ІКТ у процесі вивчення стохастики, зокрема використання закритих чи відкритих електронних навчальних курсів.Щодо вчителя математики, затребуваним є високий рівень сформованості методичних та інформатичних компетентностей, тому наші дослідження проводимо в рамках проблеми формування методичних компетентностей вчителя математики до використання ІКТ, зокрема у процесі вивчення майбутніми вчителями математики курсу теорії ймовірностей і математичної статистики.Аналіз досліджень і публікацій. Проблеми інформатизації курсу теорії ймовірностей і математичної статистики досліджували в Україні М. І. Жалдак, Н. М. Кузьміна, Г. О. Михалін. Авторами розроблено підручник для вивчення курсу [1]. До візуалізації абстракцій рекомендується у процесі навчання використовувати програмні засоби навчального призначення, зокрема Gran1. Наводяться приклади такої візуалізації. У підручнику [1] на початку вивчення курсу вводиться поняття відносної частоти або статистичної ймовірності. Властивості ймовірності, основні теореми розглядаються спочатку для відносних частот. Далі відбувається узагальнення – перехід до таких же властивостей і теорем, але вже розглядається аксіоматичне означення ймовірності випадкової події. А так звані «класичне», «геометричне» означення розглядаються як приклади міри. Разом з підручник використовуємо і збірник задач [2].У роботі С. А. Самсонової [3] розглядається методична система навчання стохастики на основі ІКТ.Метою статті є висвітлення можливостей використання у навчальному процесі розроблених навчальних курсів на основі MOODLE, програмних засобів навчання, електронних наочностей.Основний матеріал. У навчанні теорії ймовірностей і математичної статистики використовуємо електронні навчальні курси, розроблені на платформі MOODLE. MOODLE доцільно використовувати не тільки для розробки дистанційних курсів, але й у процесі очного та комбінованого навчання. Перевага використання електронних курсів у тому, що, перш за все, акумулюються навчальні ресурси. Студенти мають змогу самостійно здійснювати тестування власного рівня навчальних досягнень із зазначеного предмету. З цією метою ми розробили тестові завдання і додали їх до тестів навчального і контролюючого типів. Користувачі, які віддають перевагу режиму входу «гість», не матимуть змоги здійснювати тестування, проходження дистанційних уроків. У той же час вони мають змогу користуватися всіма наявними ресурсами, зразками виконання практичних і лабораторних завдань, переглядати демонстрації, дібрані для вивчення тієї чи іншої теми з колекції демонстрацій WolframAlpha. Представлені також мультимедійні презентації, з яких зроблено посилання на відповідні файли програми Gran1, яку використовуємо у навчанні теорії ймовірностей та математичної статистики з метою демонстрації зміни графічних характеристик (графіка функції розподілу, а для неперервних випадкових величин також графіка функції щільності розподілу), для опрацювання варіаційних рядів, побудови їх графічних характеристик, для перевірки статистичної гіпотези про закон розподілу, для встановлення регресійних залежностей. Подаються також завдання і зразки виконання лабораторних робіт з математичної статистики за допомогою Microsoft Excel. Передбачається можливість опрацювання даних з використанням «Пакету аналізу»; через використання вбудованих функцій; як звичайного калькулятора для кращого розуміння алгоритмів виконання вручну.До розробки дидактичних і окремих методичних матеріалів залучаємо і безпосередньо студентів. Зокрема, створено добірку матеріалів для використання на сенсорній дошці з програмним забезпеченням InterWrite. Наші дослідження показали, що для опрацювання даних доцільніше використовувати хмарні сервісм Google Spreadsheets та Wolfram|Alpha. При побудові графіків розподілів статистичних ймовірностей перевагу має Gran1.З метою посилення мотиваційних аспектів учіння в середовищі електронних курсів необхідно розміщувати матеріали прикладного характеру чи посилання на матеріали, розміщені в мережі Інтернет. В основу таких ресурсів мають бути покладені матеріали авторського колективу під керівництвом М. І. Жалдака [1]. Краще, якщо це будуть розроблені веб-сторінки у середовищі MOODLE, що забезпечить інтеграцію з вбудованим словником. При створенні таких сторінок утруднення викликає написання формул.У колекції посилань на джерела Інтернет, зокрема, Вікіпедії, Exponenta.Ru, необхідно робити анотації. Наприклад, означення і запис функції розподілу ймовірностей у цих джерелах такий, що слідує у властивостях неперервність функції справа, тоді як в українських і пострадянських підручниках з означення функції розподілу випливає властивість неперервності зліва. Варто звернути увагу на те, чи в електронних підручниках, інших джерелах з мережі покладене в основу доведення властивостей ймовірностей аксіоматичне означення, як того вимагається у стандарті. У процесі використання колекції демонстрацій Wolfram|Alpha увагу потрібно звернути на розвиток критичного мислення студентів. Наприклад, на коректність поданих графічних характеристик розподілів ймовірностей, на відмінність в означенні геометричного розподілу у вітчизняних та зарубіжних виданнях тощо.Детальніше зупинимося на використанні у навчанні тестових завдань – навчальних та контрольних тестів. Навчальні тести допомагають студенту перевірити та удосконалити власні знання з деякої теми, оскільки такий вид тестування передбачає поточну перевірку результатів та містить пояснення до кожного завдання, які студент може переглянути відразу після того, як отримає відповідь. Контрольні тести призначені для перевірки рівня засвоєних знань з деякої теми. У цьому разі студенти мають змогу побачити усі правильні відповіді лише після закриття тесту, якщо викладач зробив можливим доступ для перевірки відповідей. Це попереджує списування, а також дає об’єктивнішу оцінку знань. Тести можуть бути наступних типів [4]:1) альтернативний тест – найпростіший у розв’язанні. У ньому запропоноване запитання передбачає 3-5 варіантів відповідей, серед яких лише один – правильний. При цьому чим більше варіантів відповідей, тим менша можливість вгадування відповіді. Альтернативний тест необхідно добирати для таких завдань, які виключають варіанти різного тлумачення правильної відповіді;2) вибірковий, або варіативний, тест. Передбачає 10-12 варіантів відповідей на тестове завдання, з яких 5-8 відповідей правильні;3) послідовний або порядковий. У варіантах відповіді на таке тестове завдання відсутні неправильні відповіді, необхідно розташувати у правильній послідовності запропоновані у невпорядкованому вигляді поняття, слова, визначення;4) конструктивний тест (або тест-доповнення).Таке завдання передбачає заповнення учнем у тексті, що описує те чи інше явище, пропущених слів, які мають визначальне значення для даного тексту;5) розподільний тест містить завдання на встановлення відповідності між твердженнями з категорії 1 та твердженнями з категорії А.Усі вище зазначені типи тестів можна комбінувати в одному, внаслідок чого отримується більш об’єктивна та правильна оцінка повноти та глибини знань студента. Тести, які використовуємо у навчанні, створені для поточного контролю знань. На їх виконання відводиться небагато часу, тому вони складаються з невеликої кількості завдань. Питання охоплюють основні теми курсу, що вивчається, але їх результати не можуть бути, давати об’єктивну оцінку за всю тему і підстави для автоматичного оцінювання. Тому паралельно використовуємо і такі форми контролю як опитування, співбесіда, участь у дискусії, виконання лабораторних робіт тощо.Висновки. Використання електронних курсів, програмних засобів навчання математики, участь студентів, майбутніх вчителів математики – у розробці ресурсів для електронних курсів сприяє формуванню у них методичних компетентностей до використання ІКТ у навчанні.

У зв’язку із загальною інформатизацією освіти і швидким розвитком цифрових засобів обробки інформації назріла необхідність впровадження в лабораторні практикуми вищих та середніх навчальних закладів цифрових засобів збору, обробки та оформлення експериментальних результатів, в тому числі під час виконання лабораторних робот з основ електротехнічних пристроїв та систем. При цьому надмірне захоплення віртуальними лабораторними роботами на основі комп’ютерного моделювання в порівнянні з реальним (натурним) експериментом може призводити до втрати особової орієнтації в технології освіти і відсутності надалі у випускників навчальних закладів ряду практичних навичок.У той же час світові компанії, що спеціалізуються в учбово-технічних засобах, переходять на випуск учбового устаткування, що узгоджується з комп’ютерною технікою: аналого-цифрових перетворювачів і датчиків фізико-хімічних величин, учбових приладів керованих цифро-аналоговими пристроями, автоматизованих учбово-експеримен­тальних комплексів, учбових експериментальних установок дистанційного доступу.У зв’язку із цим в області реального експерименту відбувається поступовий розвиток інформаційних джерел складної структури, до яких, у тому числі, відносяться комп’ютерні лабораторії, що останнім часом оформлюються у новий засіб реалізації учбового натурного експерименту – цифрові електронні лабораторії (ЦЕЛ).Відомі цифрові лабораторії для шкільних курсів фізики, хімії та біології (найбільш розповсюджені компаній Vernier Software & Technology, USA та Fourier Systems Inc., Israel) можуть бути використані у ВНЗ України, але вони мають обмежений набір датчиків, необхідність періодичного ручного калібрування, використовують застарілий та чутливий до електромагнітних завад аналоговий інтерфейс та спрощене програмне забезпечення, що не дозволяє проводити статистичну обробку результатів експерименту та з урахуванням низької розрядності аналого-цифрових перетворювачів не може використовуватись для проведення науково-дослідних робіт у вищих навчальних закладах, що є однією із складових підготовки висококваліфікованих спеціалістів, особливо в університетах, які мають статус дослідницьких.Із вітчизняних аналогів відомі окремі компоненти цифрових лабораторій, що випускаються ТОВ «фірма «ІТМ» м. Харків. Вони поступаються продукції компаній Vernier Software & Technology, USA та Fourier Systems Inc. та мають близькі цінові характеристики на окремі компоненти. Тому необхідність розробки вітчизняної цифрової навчальної лабораторії є нагальною, проблематика досліджень та предмет розробки актуальні.Метою проекту є створення сучасної вітчизняної цифрової електронної лабораторії та відпрацювання рекомендацій по використанню у викладанні на її основі базового переліку науково-природничих та біомедичних дисциплін у ВНЗ I-IV рівнів акредитації при значному зменшенні витрат на закупку приладів, комп’ютерної техніки та навчального-методичного забезпечення. В роботі використані попередні дослідження НДІ Прикладної електроніки НТУУ «КПІ» в галузі МЕМС-технологій (micro-electro-mechanical) при створенні датчиків фізичних величин, виконано огляд технічних та методичних рішень, на яких базуються існуючі навчальні цифрові лабораторії та датчики, розроблені схемотехнічні рішення датчиків фізичних величин, проведено конструювання МЕМС – первинних перетворювачів, та пристроїв реєстрації інформації. Розроблені прикладні програми інтерфейсу пристроїв збору інформації та вбудованих мікроконтролерів датчиків. Сформульовані вихідні дані для розробки бездротового інтерфейсу датчиків та програмного забезпечення цифрової лабораторії.Таким чином, у даній роботі пропонується нова вітчизняна цифрова електронна лабораторія, що складається з конструкторської документації та дослідних зразків обладнання, програмного забезпечення та розробленого єдиного підходу до складання навчальних методик для цифрових лабораторій, проведення лабораторних практикумів з метою економії коштів під час створення нових лабораторних робіт із реєстрацією даних, обробки результатів вимірювань та оформленням результатів експерименту за допомогою комп’ютерної техніки.Цифрова електронна лабораторія складається із таких складових частин: набірного поля (НП); комплектів модулів (М) із стандартизованим вихідним інтерфейсом, з яких складається лабораторний макет для досліджування об’єкту (це – набір електронних елементів: резисторів, ємностей, котушок індуктивності, цифро-аналогових та аналого-цифрових перетворювачів (ЦАП та АЦП відповідно)) та різноманітних датчиків фізичних величин; комп’ютерів студента (планшетного комп’ютера або спеціалізованого комп’ютера) з інтерфейсами для датчиків; багатовходових пристроїв збору даних та їх перетворення у вигляд, узгоджений з інтерфейсом комп’ютера (реєстратор інформації або Data Logger); комп’ютер викладача (або серверний комп’ютер із спеціалізованим програмним забезпеченням); пристрої зворотного зв’язку (актюатори), що керуються комп’ютером; трансивери для бездротового прийому та передачі інформації з НП.Таким чином, з’являється новий клас бездротових мереж малої дальності. Ці мережі мають ряд особливостей. Пристрої, що входять в ці мережі, мають невеликі розміри і живляться в основному від батарей. Ці мережі є Ad-Hoc мережами – високоспеціалізованими мережами з динамічною зміною кількісного складу мережі. У зв’язку з цим виникають завдання створення та функціонування даних мереж – організація додавання і видалення пристроїв, аутентифікація пристроїв, ефективна маршрутизація, безпека даних, що передаються, «живучість» мережі, продовження часу автономної роботи кінцевих пристроїв.Протокол ZigBee визначає характер роботи мережі датчиків. Пристрої утворюють ієрархічну мережу, яка може містити координатор, маршрутизатори і кінцеві пристрої. Коренем мережі являється координатор ZigBee. Маршрутизатори можуть враховувати ієрархію, можлива також оптимізація інформаційних потоків. Координатор ZigBee визначає мережу і встановлює для неї оптимальні параметри. Маршрутизатори ZigBee підключаються до мережі або через координатор ZigBee, або через інші маршрутизатори, які вже входять у мережу. Кінцеві пристрої можуть з’єднуватися з довільним маршрутизатором ZigBee або координатором ZigBee. По замовчуванню трафік повідомлень розповсюджується по вітках ієрархії. Якщо маршрутизатори мають відповідні можливості, вони можуть визначати оптимізовані маршрути до визначеної точки і зберігати їх для подальшого використання в таблицях маршрутизації.В основі будь-якого елементу для мережі ZigBee лежить трансивер. Активно розробляються різного роду трансивери та мікроконтролери, в які потім завантажується ряд керуючих програм (стек протоколів ZigBee). Так як розробки ведуться багатьма компаніями, то розглянемо та порівняємо новинки трансиверів тільки кількох виробників: СС2530 (Texas Instruments), AT86RF212 (Atmel), MRF24J40 (Microchip).Texas Instruments випускає широкий асортимент трансиверів. Основні з них: CC2480, СС2420, CC2430, CC2431, CC2520, CC2591. Всі вони відрізняються за характеристиками та якісними показниками. Новинка від TI – мікросхема СС2530, що підтримує стандарт IEEE 802.15.4, призначена для організації мереж стандарту ZigBee Pro, а також засобів дистанційного керування на базі ZigBee RF4CE і обладнання стандарту Smart Energy. ІС СС2530 об’єднує в одному кристалі РЧ-трансивер і мікроконтролер, ядро якого сумісне зі стандартним ядром 8051 і відрізняється від нього поліпшеною швидкодією. ІС випускається в чотирьох виконаннях CC2530F32/64/128/256, що розрізняються обсягом флеш-пам’яті – 32/64/128/256 Кбайт, відповідно. В усьому іншому всі ІС ідентичні: вони поставляються в мініатюрному RoHS-сумісному корпусі QFN40 розмірами 6×6 мм і мають однакові робочі характеристики. СС2530 являє собою істотно покращений варіант мікросхеми СС2430. З точки зору технічних параметрів і функціональних можливостей мікросхема СС2530 перевершує або не поступається CC2430. Однак через підвищену вихідну потужність (4,5 дБм) незначно виріс струм споживання (з 27 до 34 мА) при передачі. Крім того, ці мікросхеми мають різні корпуси і кількість виводів (рис. 1). Рис. 1. Трансивери СС2530, СС2430 та СС2520 фірми Texas Instruments AT86RF212 – малопотужний і низьковольтний РЧ-трансивер діапазону 800/900 МГц, який спеціально розроблений для недорогих IEEE 802.15.4 ZigBee-сумісних пристроїв, а також для ISM-пристроїв з підвищеними швидкостями передачі даних. Працюючи в діапазонах частот менше 1 ГГц, він підтримує передачу даних на малих швидкостях (20 і 40 Кбіт/с) за стандартом IEEE 802.15.4-2003, а також має опціональну можливість передачі на підвищених швидкостях (100 і 250 Кбіт/с) при використанні модуляції O-QPSK у відповідності зі стандартом IEEE 802.15.4-2006. Більше того, при використанні спеціальних високошвидкісних режимів, можлива передача на швидкості до 1000 Кбіт/с. AT86RF212 можна вважати функціональним блоком, який з’єднує антену з інтерфейсом SPI. Всі критичні для РЧ тракту компоненти, за винятком антени, кварцового резонатора і блокувальних конденсаторів, інтегровані в ІС. Для поліпшення загальносистемної енергоефективності та розвантаження керуючого мікроконтролера в ІС інтегровані прискорювачі мережевих протоколів (MAC) і AES- шифрування.Компанія Microchip Technology виробляє 8-, 16- і 32- розрядні мікроконтролери та цифрові сигнальні контролери, а також аналогові мікросхеми і мікросхеми Flash-пам’яті. На даний момент фірма випускає передавачі, приймачі та трансивери для реалізації рішень для IEEE 802.15.4/ZigBee, IEEE 802.11/Wi-Fi, а також субгігагерцового ISM-діапазону. Наявність у «портфелі» компанії PIC-мікроконтролерів, аналогових мікросхем і мікросхем пам’яті дозволяє їй запропонувати клієнтам комплексні рішення для бездротових рішень. MRF24J40 – однокристальний приймач, що відповідає стандарту IEEE 802.15.4 для бездротових рішень ISM-діапазону 2,405–2,48 ГГц. Цей трансивер містить фізичний (PHY) і MAC-функціонал. Разом з мікроспоживаючими PIC-мікроконтролерами і готовими стеками MiWi і ZigBee трансивер дозволяє реалізувати як прості (на базі стека MiWi), так і складніші (сертифіковані для роботи в мережах ZigBee) персональні бездротові мережі (Wireless Personal Area Network, WPAN) для портативних пристроїв з батарейним живленням. Наявність MAC-рівня допомагає зменшити навантаження на керуючий мікроконтролер і дозволяє використовувати недорогі 8-розрядні мікроконтролери для побудови радіомереж.Ряд компаній випускає завершені модулі ZigBee (рис. 2). Це невеликі плати (2÷5 кв.см.), на яких встановлено чіп трансивера, керуючий мікроконтролер і необхідні дискретні елементи. У керуючий мікроконтролер, у залежності від бажання і можливості виробника закладається або повний стек протоколів ZigBee, або інша програма, що реалізує можливість простого зв’язку між однотипними модулями. В останньому випадку модулі іменуються ZigBee-готовими (ZigBee-ready) або ZigBee-сумісними (ZigBee compliant).Всі модулі дуже прості в застосуванні – вони містять широко поширені інтерфейси (UART, SPI) і управляються за допомогою невеликого набору нескладних команд. Застосовуючи такі модулі, розробник позбавлений від роботи з високочастотними компонентами, так як на платі присутній ВЧ трансивер, вся необхідна «обв’язка» і антена. Модулі містять цифрові й аналогові входи, інтерфейс RS-232 і, в деяких випадках, вільну пам’ять для прикладного програмного забезпечення. Рис. 2. Модуль ZigBee із трансивером MRF24J40 компанії Microchip Для прикладу, компанія Jennic випускає лінійку ZigBee-сумісних радіомодулів, побудованих на низькоспоживаючому бездротовому мікроконтролері JN5121. Застосування радіомодуля значно полегшує процес розробки ZigBee-мережі, звільняючи розробника від необхідності конструювання високочастотної частини виробу. Використовуючи готовий радіомодуль, розробник отримує доступ до всіх аналогових і цифрових портів вводу-виводу чіпу JN5121, таймерам, послідовного порту і інших послідовних інтерфейсів. У серію входять модулі з керамічної антеною або SMA-коннектором з дальністю зв’язку до 200 метрів. Розмір модуля 18×30 мм. Версія модуля з підсилювачем потужності і підсилювачем вхідного сигналу має розмір 18×40 мм і забезпечує дальність зв’язку більше 1 км. Кожен модуль поставляється з вбудованим стеком протоколу рівня 802.15.4 MAC або ZigBee-стеком.За висновками експертів з аналізу ринку сьогодні одним з найперспективніших є ринок мікросистемних технологій, що сягнув 40 млрд. доларів станом на 2006 рік зі значними показниками росту. Самі мікросистемні технології (МСТ) почали розвиватися ще з середини ХХ ст. і, отримуючи щоразу нові поштовхи з боку нових винаходів, чергових удосконалень технологій, нових галузей науки та техніки, динамічно розвиваються і дедалі ширше застосовуються у широкому спектрі промислової продукції у всьому світі.Прилад МЕМС є об’єднанням електричних та механічних елементів в одну систему дуже мініатюрних розмірів (значення розмірів механічних елементів найчастіше лежать у мікронному діапазоні), і достатньо часто такий прилад містить мікрокомп’ютерну схему керування для здійснення запрограмованих дій у системі та обміну інформацією з іншими приладами та системами.Навіть з побіжного аналізу структури МЕМС зрозуміло, що сумарний технологічний процес є дуже складним і тривалим. Так, залежно від складності пристрою технологічний процес його виготовлення, навіть із застосуванням сучасних технологій, може тривати від кількох днів до кількох десятків днів. Попри саме виготовлення, доволі тривалими є перевірка та відбраковування. Часто виготовляється відразу партія однотипних пристроїв, причому вихід якісної продукції часто не перевищує 2 %.Для виготовлення сучасних МЕМС використовується широка гама матеріалів: різноманітні метали у чистому вигляді та у сплавах, неметали, мінеральні сполуки та органічні матеріали. Звичайно, намагаються використовувати якомога меншу кількість різнорідних матеріалів, щоби покращити технологічність МЕМС та знизити собівартість продукції. Тому розширення спектра матеріалів прийнятне лише за наявності специфічних вимог до елементів пристрою.Спектр наявних типів сенсорів в арсеналі конструктора значно ширший та різноманітніший, що зумовлено багатоплановим застосуванням МЕМС. Переважно використовуються ємнісні, п’єзоелектричні, тензорезистивні, терморезистивні, фотоелектричні сенсори, сенсори на ефекті Холла тощо. Розроблені авторами в НДІ Прикладної електроніки МЕМС-датчики, їх характеристики, маса та розміри наведені у табл. 1.Таблиця 1 №з/пМЕМС-датчикиТипи датчиківДіапазони вимірюваньГабарити, маса1.Відносного тиску, тензорезистивніДВТ-060ДВТ-1160,01–300 МПа∅3,5–36 мм,5–130 г2.Абсолютного тиску,тензорезистивніДАТ-0220,01–60 МПа∅16 мм,20–50 г3.Абсолютного тиску, ємнісніДАТЄ-0090,05–1 МПа5×5 мм4.Лінійного прискорення,тензорезистивніДЛП-077±(500–100 000) м/с224×24×8 мм,100 г5.Лінійного прискорення,ємнісніАЛЄ-049АЛЄ-050±(5,6–1200) м/с235×35×22 мм, 75 г6.Кутової швидкості,ємнісніДКШ-011100–1000 °/с