[ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ
Аннотированный сборник
научно-исследовательских
выпускных квалификационных
работ студентов СПбГУ ИТМО
Санкт-Петербург
2010 Аннотированный сборник научно-исследовательских выпускных квалификационных работ студентов СПбГУ ИТМО / Главный редактор д.т.н., профессор В.О. Никифоров. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. – 135 с.
Сборник представляет итоги конкурса на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО и издается с целью развития творческого потенциала дипломированных специалистов, их навыков научно-исследовательской работы, стимулирования участия студентов в научных исследованиях, усиления роли научноисследовательской работы в повышении качества подготовки специалистов с высшим образованием, формирования резерва для кадров высшей квалификации.
ISBN 978-5-7577-0367- В 2009 году Университет стал победителем многоэтапного конкурса, в результате которого определены 12 ведущих университетов России, которым присвоена категория «Национальный исследовательский университет».
Министерством образования и науки Российской Федерации была утверждена Программа развития государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «СанктПетербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики» на 2009–2018 годы.
© Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, © Авторы, Введение
ВВЕДЕНИЕ
«Аннотированный сборник научно-исследовательских выпускных квалификационных работ студентов СПбГУ ИТМО» публикуется по результатам конкурса на лучшую научно-исследовательскую работу выпускников, проводимого в рамках защит выпускных квалификационных работ (ВКР).Конкурс оценивает умение студентов проводить самостоятельную творческую исследовательскую работу, показывает профессиональную зрелость выпускника, его способность решать реальные научно-технические задачи. Конкурс проводится в целях совершенствования системы подготовки кадров высшей квалификации в рамках реализации программы развития СПбГУ ИТМО как Национального исследовательского университета на 2009–2018 годы.
Предварительный отбор научно-исследовательских работ на конкурс проводился на выпускающих кафедрах университета. По итогам предзащит ВКР кафедры организовали их обсуждение и приняли решение о выдвижении лучших научноисследовательских выпускных квалификационных работ в Государственную аттестационную комиссию (ГАК).
Основные критерии оценки работ При оценке научно-исследовательских ВКР учитывались следующие критерии актуальности проекта и результативности научно-исследовательских работ (НИР).
1. Актуальность проекта: новизна тематики научных исследований; степень самостоятельности и качество выполненной работы; масштаб решаемой в проекте задачи;
оригинальность предложенных решений; глубина раскрытия темы; качество оформления (в том числе соблюдение ГОСТов); практическое значение; логичность изложения, стиль изложения.
2. Результативность НИР: стадия доведения проекта (частичная реализация; законченный проект; программный продукт, который может быть внедрен в реальную практику, и т.п.); акты о внедрении результатов научной работы; участие в НИР в качестве соисполнителя; наличие выигранных грантов, стипендий Президента Российской Федерации; доклады по данной тематике на научных конференциях, семинарах, конкурсах и олимпиадах всех уровней (международных, Всероссийских, региональных); награды, полученные на всероссийских, региональных и городских конкурсах; копии патентов; заявки на объекты интеллектуальной собственности; совокупность новых научноисследовательских результатов; значимость результатов работы. Работа должна содержать совокупность новых научных результатов и положений, иметь внутреннее единство и раскрывать личный вклад автора в науку. Основные научные результаты отобранных работ представляются к опубликованию в научных журналах и изданиях (как в российских, так и зарубежных).
Общие требования к материалам, представляемым на Научно-техническом совете Для окончательного подведения итогов конкурса на Научно-техническом совете (НТС) представлялись следующие документы:
анкета участника конкурса;
отзыв научного руководителя;
Введение рекомендация от кафедры (выписка из протокола заседания кафедры о выдвижении работы на конкурс по итогам предварительного отбора);
рекомендация ГАК;
техническое задание ВКР;
краткое изложение ВКР в форме статьи до 2 страниц.
К работе прилагались акты о внедрении результатов научной работы, копии патентов, научных статей и тезисов.
Итоги конкурса были подведены на заседании НТС Университета и оформлены приказом ректора СПбГУ ИТМО № 380-уч от 18.03.2010.
Победители конкурса на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО
ПОБЕДИТЕЛИ КОНКУРСА
НА ЛУЧШУЮ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКУЮ
ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ
СТУДЕНТОВ СПбГУ ИТМО
Естественнонаучный факультет, кафедра физики, группа УДК 004.РАЗРАБОТКА ЭМУЛЯТОРА ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ
БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ
Научный руководитель – к.т.н., доцент А.В. Лямин Децентрализованные беспроводные сети стали неотъемлемой частью современного информационного общества. Развиваются сетевые протоколы децентрализованных сетей, разрабатываются и вводятся в эксплуатацию новые стандарты, создается программное обеспечение (ПО), реализующее функциональность протоколов [1]. Проводятся исследования в области самоорганизующихся беспроводных систем (будущее поколение стандартов WiMAX [2]), адаптивных систем, используемых в условиях чрезвычайных ситуаций. Теоретически обосновано и необходимо использование эмуляторов на всех этапах разработки качественного ПО для сетевых устройств – от проверки гипотез, моделей протоколов, обучения персонала до отладки, оптимизации и тестирования эффективности протоколов, кода, в процессе и после завершения разработки [3]. Эмуляторы позволяют повысить качество, эффективность, энергоэффективность разрабатываемого ПО, ускорить разработку [4].Существующие решения для эмуляции чаще всего являются узкоспециальными внутренними разработками компаний-производителей сетевого оборудования. Они «заточены» под специфические задачи, типы сетей, оборудование. Открытые аналоги нуждаются в существенных модификациях и доработках для полноценного использования при разработке ПО, так как предназначены для эмуляции сетей, работающих по существующим протоколам, но не для тестирования и оптимизации ПО, не имеют возможности расчета графов связности устройств, адаптации функций расчета скорости передачи данных под конкретный протокол.
Целью настоящей работы являлось создание кросс-платформенного эмулятора канального уровня взаимодействий устройств, работающих в децентрализованных беспроводных сетях, со следующими возможностями: гибкая настройка под конкретный проект; эмуляция передачи данных, коллизий, ошибок; тестирование ПО;
работа с картами и графами связности; сбор статистики; ведение журнала работы сети и др.
В результате работы был создан кросс-платформенный эмулятор канального уровня взаимодействий устройств, работающих в децентрализованных беспроводных сетях, а также модель сетевого ПО, тестирующая основную функциональность эмулятора.
выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО Был разработан метод адаптивного использования формулы Шеннона для расчета пропускной способности канала с помехами при эмуляции взаимодействий устройств, использующих различные протоколы передачи данных. На основе метода была разработана и интегрирована в эмулятор настраиваемая математическая модель зависимости скорости передачи данных от соотношения сигнал-шум в беспроводных сетях, работающих на основе стека протоколов IEEE 802.11. Была разработана и интегрирована математическая модель для расчета графов связности беспроводных устройств, учитывающая различные состояния среды, наличие и характеристики препятствий между устройствами.
Была разработана и имплементирована гибкая, легко модифицируемая архитектура кросс-платформенного эмулятора, которая делает возможным внедрение новых протоколов канального уровня без внесения изменения в код эмулятора, что позволяет уменьшить уровень трудозатрат при интеграции эмулятора в проект по разработке ПО для сетевых устройств. В ходе работы были разработаны методики моделирования, позволяющие проводить эмуляцию, как в реальном, так и в виртуальном времени, как на тестовых серверах с виртуальными устройствами, так и на реальном оборудовании.
Разработанные методики эмуляции MAC уровня беспроводных сетей были внедрены в системы эмуляции работы компонент базовых станций WiMAX компании Motorola. Начата интеграция с программой для обмена данными в децентрализованных сетях (WNM). Разработана концепция интеграции с проектами по созданию драйверов для открытых ОС, реализующих функциональность самоорганизующихся беспроводных сетей.
1. Wireless Mesh Networking: Architectures, Protocols and Standards / Zhang Y., Luo J., Hu H. – New York:Auerbach Publications, 2007. – 592 p.
2. Andrews, Jeffrey G. Fundamentals of WiMAX: understanding broadband wireless networking / Jeffrey G. Andrews, Arunabha Ghosh, Rias Muhamed. – Massachusetts:
Prentice Hall, 2007. – 496 p.
3. Вишневский В.М., Ляхов А.И., Портной С.Л., Шахнович И.В. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. – М.: Техносфера, 2005. – 592 с.
4. OFDM-based broadband wireless networks: design and optimization / Hui Liu, Guoqinng Li. – New Jersey: Wiley-Interscience, 2005. – 251 p.
Победители конкурса на лучшую научно-исследовательскую измерительных технологий и компьютерной томографии, УДК 519.248 (539.431)
РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОДВЕСА
РОТОРНЫХ МИКРОГИРОСКОПОВ
Научный руководитель – д.т.н., профессор В.М. Мусалимов Роторные микромеханические гироскопы (ММГ) выполнены на кристалле кремния, что обусловливает их низкую стоимость и малые габариты. Они применяются в автомобильной промышленности и навигационных системах. Данные по статистике отказов роторных ММГ недоступны. Длительное воздействие переменных нагрузок приводит к усталостному разрушению материала конструкции. Параметры, необходимые для расчетов в пакетах для конечно-элементного анализа, определены со значительными погрешностями, поэтому нельзя гарантировать приемлемой точности без использования вероятностного подхода [1].Цель работы – расчет надежности упругих элементов подвеса роторного ММГ.
Задачи – произвести расчет долговечности по заданному пределу усталости материала и разработать методику расчета надежности роторного ММГ при вероятностном подходе.
Была выведена формула для максимального изгибающего момента при кинематическом нагружении, рассчитаны максимальные нормальные напряжения, возникающие при изгибе и удлинении балки, учтены касательные напряжения, возникающие при кручении. Количество циклов колебаний N торсиона до разрушения рассчитывалось по критерию Коффина-Мэнсона [2]:
где max – максимальные нормальные напряжения, L и – некоторые константы.
При вероятностном подходе для описания усталостных отказов использовалось двухпараметрическое распределение Вейбулла [3]. Суть методики состоит в том, чтобы найти параметры закона Вейбулла, соответствующие конкретной выборке.
Теоретический коэффициент вариаций выражается формулой где C – коэффициент формы в законе Вейбулла, Г – гамма-функция.
Используя эмпирический коэффициент вариации, найденный по выборке отказов, можно установить искомый коэффициент формы C. Далее, вычислив параметр выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО масштаба t0, можно установить вероятность безотказной работы, интенсивность отказов и гамма-процентный ресурс по формулам (1), (2), (3) соответственно:
В дальнейшем, получив статистику отказов роторных ММГ, можно более точно установить значения параметров критерия Коффина-Мэнсона и закона распределения Вейбулла и связать их друг с другом, что выражено формулой:
Таким образом, в работе с применением критерия Коффина-Мэнсона произведен проверочный расчет долговечности балок роторного ММГ, показан пример проектного расчета долговечности балок в зависимости от их ширины, создана методика вероятностного расчета надежности, получены графики вероятности безотказной работы, интенсивности отказов, рассчитан гамма-процентный ресурс гироскопа.
1. Распопов В.Я. Микромеханические приборы. – М.: Машиностроение, 2007. – 400 с.
2. Писаренко Г.С. Сопротивление материалов. – Киев: Вища школа, 1986. – 638 с.
3. Ефремов Л.В. Практика вероятностного анализа надежности техники с применением компьютерных технологий. – СПб: Наука, 2008. – 216 с.
Победители конкурса на лучшую научно-исследовательскую УДК 681.
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ
НА ПРЕДПРИЯТИИ «СТРОЙКОМПЛЕКС-ЭНЕРГО»
Научный руководитель – ст. преподаватель К.О. Ткачев Многие организации используют средства вычислительной сети для обеспечения нужд обработки и передачи данных.В эпоху интенсивного обмена информацией вся совокупность элементов сети компании – ее сервера, компьютеры, базы данных – является потенциальными целями злоумышленников, и все они потенциально уязвимы.
Целью данной работы является разработка системы защиты вычислительной сети на предприятии ООО «Стройкомплекс-Энерго». Разрабатываемая система должна защищать конфиденциальную информацию в локальной вычислительной сети предприятия. Необходимо создать и защитить локальную вычислительную сеть на предприятии, состоящую из ста рабочих машин.
В ходе работы была проанализирована организационная структура предприятия и составлена схема информационных потоков. На основе результатов анализа структуры предприятия построена модель бизнес-процессов с точки зрения информационной безопасности и выбрана топология сети.
Чтобы сформулировать требования к информационной безопасности, проведена оценка ресурсов организации, составлен полный список угроз безопасности. На основе анализа ресурсов организации выполнена оценка параметров потенциальных источников нежелательных событий, которые могут нанести ущерб ресурсам. Исходя из перечисленного, сформированы основные положения политики информационной безопасности:
управление доступом к средствам вычислительной техники, программам и данным;
антивирусная защита;
вопросы резервного копирования;
информирование об инцидентах в области информационной безопасности.
На основе собранных сведений оценены риски для информационной системы организации, для отдельных ее подсистем, баз данных и элементов данных. После оценки рисков выполнен выбор контрмер, снижающих риски до приемлемых, и сформирована структура системы защиты информации.
Для решения поставленной задачи подобраны соответствующие аппаратные средства и программное обеспечение.
В итоге разработана система защиты вычислительной сети, которая соответствует поставленной цели и решает следующие задачи:
Победители конкурса на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО защита от лиц, не допущенных к работе в системе обработки информации;
регламентация доступа законных пользователей и программ к информационным, программным и аппаратным ресурсам системы в строгом соответствии с принятой в организации политикой безопасности;
защита электронно-вычислительных машин сети от внедрения вредоносных программ, а также инструментальных и технологических средств проникновения;
обеспечение целостности критических ресурсов систем защиты и среды исполнения прикладных программ;
регистрация, сбор, хранение и выдача сведений обо всех событиях, происходящих в сети и имеющих отношение к ее безопасности;
централизованное управление средствами системы защиты.
В дальнейшем предполагается совершенствовать алгоритм расчета рисков информационной системы на объектах информатизации.
1. Игнатьев В.А. Информационная безопасность современного коммерческого предприятия: Монография. – Старый Оскол: ТНТ, 2005. – 448 с.
2. Герасименко В.А., Малюк А.А. Основы защиты информации. – М.: МИФИ, 1997. – УДК 539.421. МЕХАНИКА
РАЗРУШЕНИЯ КЛЕММНОГО ЗАЖИМА
Для достижения цели была выбрана клемма с плоскопружинным зажимом.
Анализ данной конструкции показал, что зажим находится в состоянии, соответствующем трещине продольного сдвига.
Для вычисления напряжений и перемещений у вершины трещины продольного типа используются следующие формулы [1]:
где K – коэффициент интенсивности напряжений; и r – полярные координаты; с – ширина зажима; Mmax – максимальный момент; 1 и 2 – напряжения; u – перемещение.
Из формул следует, что напряженное состояние в окрестности вершины трещины полностью определяется одним параметром – коэффициентом интенсивности напряжений K. Для нахождения этого момента была предложена расчетная схема (рис.
1). В результате было получено, что максимальный момент реализуется при значении b=l(1–1/3) и равен Mmax(b)=0,19P, где l – длина консоли АВ, b – расстояние от точки А, на котором прикладывается нагрузка Р. По найденному максимальному моменту в заделке рассчитано значение коэффициента K.
выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО Геометрия трещины определяется только одним параметром – ее длиной l, так что текущая интенсивность роста трещины определяется приращением длины за цикл или скоростью роста dl/dN. Будем полагать, что P=P0 sin(t), и перейдем к задаче о циклическом нагружении клеммы. Для определения скорости роста трещины воспользуемся соотношением Париса: dl/dN=C(K)m, где m – показатель упрочнения, C – зависящая от m константа материала, а K=Kмакс – Kмин= (Ммакс – Ммин) = 0,19Р – размах коэффициента интенсивности напряжений. В качестве материала для зажимной пружины применяются аустенитные хромоникелевые стали, поэтому, следуя Хеллану [2], примем m=3,1 и С=3,210-12. Подставив эти значения в формулу Париса, построим диаграмму усталостной скорости роста трещины от размаха коэффициента интенсивности напряжений (рис. 2).
Рис. 2. Кривая зависимости скорости роста трещины от коэффициента интенсивности В работе было проведено исследование напряженно-деформируемого состояния клеммы в условиях циклического нагружения; установлено, что напряженное состояние в зажиме соответствует трещине продольного сдвига; показано, что коэффициент интенсивности напряжений целесообразно сопоставить с моментом от приложенной нагрузки в заделке. Получены зависимости изменения напряжений и перемещения у вершины трещины, соответствующие трещине продольного сдвига.
Подробные результаты были опубликованы в статье [3].
1. Слепян Л.И. Механика трещин. – Л.: Судостроение, 1981. – 296 с., ил.
2. Хеллан К. Введение в механику разрушения: Пер. с англ. – М.: Мир, 1988. – 364 с., 3. Амвросьева А.В., Дудьева Е.П., Мусалимов В.М. Механика разрушения плоскопружинного зажима // Сборник докладов. – СПб, 2009. – С. 145.
Победители конкурса на лучшую научно-исследовательскую УДК 681.3.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ СОПРЯЖЕНИЯ ПО КУРСУ ОВЗ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АППАРАТА НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ
Научный руководитель – д.т.н., профессор В.М. Мусалимов Целью ВКР является разработка программы нахождения основного отклонения и квалитета по заданным входным параметрам сборки, соединения, скорости движения и точности. Впервые предложено автоматизировать процесс выбора посадок с помощью математического аппарата нечеткой логики. Это позволит ускорить сам процесс, учитывая взаимодействие влияющих факторов на конечный результат вывода основного отклонения и квалитета.Проведен анализ основных алгоритмов нечеткого вывода, определены факторы, влияющие на выбор основного отклонения и квалитетов – входные переменные. На выходе программы должны быть получены значения основного отклонения и квалитета. Для их получения используют правила вывода нечеткой системы. В качестве примера приведем одно из правил выбора:
ЕСЛИ соединение подвижное и скорость вращения малая и точность высокая и статические нагрузки незначительные, ТО ОСНОВНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ g, КВАЛИТЕТ 6.
ЕСЛИ соединение неподвижное и сборка легкая, ТО ОСНОВНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ g, КВАЛИТЕТ 6.
Разработан программный комплекс в пакете Fuzzy Logic компьютерной среды MATLAB, определены основные отклонения и квалитеты для конкретного примера.
Чтобы просмотреть результат нечеткого вывода по методу Мамдани (см.
рисунок), надо перемещать красные линии для каждого из входных параметров, устанавливая наиболее влияющие факторы работы системы. Числа соответствуют основному отклонению и квалитету. Интерпретированное значение основного отклонения классически выражено в буквах. В работе составлена таблица интерпретации числового значения в буквенное. Значение квалитета, даваемое программой, соответствует реальному значению с разницей в 1 порядок.
Решена задача автоматизации нахождения допусков и посадок с помощью нечеткой логики. Проведено сравнение методов Мамдани и Сугено, выявлено, что для данного проекта наиболее предпочтительным является метод Сугено. На конкретном примере размещена система допусков и посадок. Результаты работы рекомендуется использовать для конструкторской деятельности и в учебном процессе.
выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО Рисунок. Результат нечеткого вывода Мамдани Сугено 1. Fuzzy expert systems: Fuzzy inference [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.neiu.edu/~mosztain/cs335/lecture05.ppt, своб.
2. Штовба С.Д. Проектирование нечётких систем средствами MATLAB. – М.: Горячая линия-Телеком, 2007. – 288 с.
3. Мягков В.Д., Палей М.А., Романов А.Б., Брагинский В.А. Допуски и посадки:
справичник в 2-х ч. – 6-е изд., пер. и доп. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982.
Победители конкурса на лучшую научно-исследовательскую УДК 681.5.
БЛОК ОРИЕНТАЦИИ СКВАЖИННОГО ПРИБОРА «СКАНЕР 2009»
Научный руководитель – к.т.н., доцент М.А. Ноздрин Выпускная квалификационная работа посвящена разработке блока ориентации скважинного прибора, позволяющего производить измерение азимута в скважине.Скважинный прибор совместно с наземной аппаратурой используется для определения геометрических параметров подземных камер при разработке различных месторождений.
На первом этапе работы был осуществлен анализ существующих систем ориентации и выполнен поиск аналогов прибора. Также произведен выбор датчика угловой скорости (гироскопа), необходимого для использования в блоке ориентации в качестве чувствительного элемента. Были рассмотрены основные преимущества и недостатки микромеханических гироскопов и датчиков с вращающимся ротором.
Проведенные испытания показали, что точность микромеханического датчика вполне удовлетворяет требованиям технического задания, а малые масса, габариты и низкая цена заставили сделать выбор в пользу этого датчика.
Второй этап работы включал в себя разработку блока гироскопа. На основе выбранного датчика была разработана электронная плата, включающая в себя все необходимые компоненты для съема выходных характеристик гироскопа. Эти характеристики используются прибором для определения азимута. На основе полученного результата была создана 3D модель прибора с разработанным блоком ориентации, сделаны чертежи деталей прибора.
Третий этап работы посвящен разработке поверочного стенда для испытания скважинного прибора. Была предложена разъемная конструкция стенда, позволяющая легко собирать и разбирать стенд при транспортировке, а также фиксирующее устройство для поворота прибора в стенде, позволяющее корректировать волновой фронт антенны прибора при проведении поверки. К работе прилагается 3D модель разработанного стенда, сборочный чертеж и чертежи деталей стенда.
1. Власенко А. Интегральные гироскопы iMEMS – датчики угловой скорости фирмы Analog Devices // Электронные компоненты. – 2003. – № 2.
2. Егоров О.Д., Подураев Ю.В. Конструирование мехатронных модулей. – М: ИЦ МГТУ «СТАНКИН», 2004. – 493 c.
3. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники, – М.: Мир, 2009. – 782 c.
4. Официальный сайт фирмы Analog Devices [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.analog.com/iMEMS/, своб.
Победители конкурса на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО УДК 681.5.
БЛОК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ СКВАЖИННОГО ПРИБОРА «СКАНЕР 2009»
Научный руководитель – к.т.н., доцент М.А. Ноздрин Выпускная квалификационная работа посвящена разработке блока преобразователей и модернизации блока кинематики скважинного прибора «Сканер».Скважинный прибор совместно с наземной аппаратурой используется для определения геометрических параметров подземных камер при разработке различных месторождений.
На первом этапе работы были исследованы принципы ультразвуковой гидролокации и выполнен поиск аналогов прибора [1, 4]. Также был произведен выбор и расчет пьезопреобразователей, разработаны конструкции блока радиальной антенны и блока донной антенны [3].
Второй этап работы включает в себя разработку блока сильфонного компенсатора и герметичного разъема высокого давления. На основе полученного результата была разработана конструкция блока измерителей, сделаны чертежи деталей [2].
Третий этап работы посвящен разработке упаковочного ящика для транспортировки скважинного прибора. Была предложена конструкция ящика со съемной тележкой на колесах, позволяющая удобно перемещать прибор до места эксплуатации, предохраняя его от внешних воздействий. К работе прилагается 3D модель разработанного упаковочного ящика.
Также был произведен экономический анализ разрабатываемого прибора и рассмотрены вопросы охраны труда при его эксплуатации.
1. Балдев Р., Раджендран В. Применение ультразвука. – М.: Техносфера, 2006.
2. Егоров О.Д., Подураев Ю.В. Конструирование мехатронных модулей. – М: ИЦ МГТУ «СТАНКИН», 2004. – 362 c.
3. Фрайден Д. Современные датчики: Справочник. – М.: Техносфера, 2005.
4. ООО «Специальные геофизические системы». Официальный сайт [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.sgsgeo.ru/index.html, своб.
Победители конкурса на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО УДК 004.413.
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ИНТЕРВАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ИНФОРМАЦИОННЫХ
РИСКОВ НА БАЗЕ КЛАСТЕРА ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
ВЫЧИСЛЕНИЙ
Научный руководитель – к.т.н., доцент В.М. Шишкин (Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН) Для решения задач анализа и оценивания рисков используются разнообразные экспертные системы. Они обладают достаточно широкими функциональными возможностями, развитыми пользовательскими интерфейсами и базами данных [1]. В то же время они страдают существенным недостатком, характерным для многих прикладных систем экспертного оценивания – сомнительностью задания исходных данных и отсутствием характеристик рассеяния рассчитываемых показателей, что снижает достоверность оценок и доверие к результатам анализа.В разработанной системе в качестве структурной основы использовалась метамодель, представленная на рисунке [2].
выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО Для арифметизации различной исходной информации будем считать, что компоненты вектора весовых коэффициентов w = ( w1,..., wm ) имеют равномерное распределение, а сам вектор w также равномерно распределен на симплексе размерности (m 1) в m -мерном пространстве. В результате генерируется множество W (m, n ) всех возможных векторов весовых коэффициентов на гиперкубе, и выбираются только вектора, принадлежащие симплексу.
Учет описанной нечисловой (порядковой или иной), неточной (интервальной) и неполной информации I о весовых коэффициентах w1,..., wm позволяет сократить множество W (m, n ) до некоторого непустого множества W (m, n; I ) всех допустимых (с точки зрения информации I ) весовых векторов [3]. Теперь в качестве числовых оценок определяемых характеристик, удовлетворяющих равенствам и неравенствам системы I, можно использовать моменты полученных распределений.
Реализованная система построена по архитектуре клиент-сервер. Серверная часть обеспечивает взаимодействие клиента с вычислительным кластером, параллельная обработка данных на кластере поддерживается средствами интерфейса MPI.
Разработанная система позволяет преодолеть такие недостатки существующих программных продуктов, как точечность оценок и ограничения на способы задания исходных данных. По сравнению с методиками, применяемыми в других экспертных системах, повышаются достоверность оценок и доверие к результатам оценивания.
1. Медведовский И.Д. Современные методы и средства анализа и контроля рисков информационных систем компаний [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.bugtraq.ru/library/security/itrisk.html, своб.
2. Шишкин В.М. Метамодель анализа, оценки и управления безопасностью информационных систем // Проблемы управления информационной безопасностью:
Сборник трудов Института системного анализа Российской Академии наук. – М.:
Едиториал УРСС, 2002. – С. 92–105.
3. Хованов Н.В. Анализ и синтез показателей при информационном дефиците. – СПб:
Издательство СПбГУ, 1996. – 196 с.
Победители конкурса на лучшую научно-исследовательскую УДК 681.
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-АППАРАТНОЙ ЗАЩИТЫ МОДУЛЯ
МОНИТОРИНГА ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
Модуль мониторинга подвижных объектов GSM–GPS–TELDA предназначен для определения географических координат и скорости перемещения подвижных объектов.Он представляет собой законченное устройство, устанавливаемое на транспортное средство, оборудованное сетью бортового электропитания. Устройство обеспечивает сбор параметров движения объекта (координаты, скорость, направление перемещения) и их последующую передачу в диспетчерский центр мониторинга (далее ЦМ).
Принцип работы устройства основан на вычислении координат объекта встроенным приемником глобальной спутниковой системы позиционирования GPS (Global Positioning System) с их последующей передачей в ЦМ по беспроводной сети связи стандарта GSM. Пересылка координат и другой служебной информации производится через IP-протокол на сервер ЦМ с фиксированным адресом [1].
Устройство должно соответствовать тактико-техническим требованиям к спутниковым навигационно-мониториноговым системам для органов внутренних дел Российской Федерации и внутренних войск МВД России [2], однако в существующем варианте реализации устройства имеются некоторые слабые места, представляющие угрозы для всей системы мониторинга в целом.
Целью работы является разработка программно-аппаратной защиты устройства для приведения его в соответствие тактико-техническим требованиям к спутниковым навигационно-мониториноговым системам для органов внутренних дел Российской Федерации и внутренних войск МВД России.
Для достижения цели работы необходимо решить следующие задачи:
провести анализ технического задания и модели возможных угроз;
разработать функциональную и принципиальную схему устройства;
разработать алгоритмы работы устройства;
провести экономический расчет разработки.
В ходе выпускной квалификационной работы была разработана программноаппаратная защита модуля мониторинга подвижных объектов, включающая в себя:
аппаратное шифрование каналов передачи данных;
систему контроля вторжения в корпус устройства;
мониторинг параметров электропитания;
систему журналирования;
часы реального времени;
алгоритмы работы модуля защиты и устройства в целом.
Победители конкурса на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО Исходя из вышесказанного, предложенная разработка является надежным средством защиты от следующих угроз, возникающих при работе устройства:
перехват и модификация информации в сетях общего пользования;
отключение системы навигации;
отключение канала передачи данных;
отключение питания устройства;
истощение резервных источников питания;
преднамеренное вскрытие устройства.
Таким образом, доработанное устройство было приведено в соответствие тактикотехническим требованиям к спутниковым навигационно-мониториноговым системам для органов внутренних дел Российской Федерации и внутренних войск МВД России [2].
1. Общие тактико-технические требования к спутниковым мониторинговым системам для органов внутренних дел Российской Федерации и внутренних войск МВД России.
2. Руководство пользователя модуля мониторинга подвижных объектов GSM-GPSTELDA.
Победители конкурса на лучшую научно-исследовательскую УДК 538.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЛАВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
УЛЬТРАКОРОТКИМИ ЛАЗЕРНЫМИ ИМПУЛЬСАМИ
Научный руководитель – д.т.н., профессор Е.Б. Яковлев Большинство задач, связанных с лазерным нагреванием материалов, не имеет аналитического решения, так как представляет собой сложные системы дифференциальных уравнений, описывающие взаимодействие излучения с веществом, плавление, диффузию вакансий и т.д. В этой ситуации огромные возможности открывает применение численных методов и вычислительной техники. В настоящее время не существует общепризнанной модели плавления ультракороткими лазерными импульсами, все существующие теории обладают теми или иными недостатками.Однако с помощью вакансионой модели можно однозначно объяснить основные особенности лазерного плавления, поэтому эта модель была выбрана для численного моделирования лазерного плавления ультракоротким импульсами.
Основные положения модели плавления, основанной на анализе изменения концентрации вакансий, состоят в следующем: явление плавления связано с резким увеличением числа вакансий в кристалле при увеличении температуры, для объяснения которого необходимо учитывать уменьшение энергии образования вакансий при росте их концентрации; с увеличением концентрации вакансий связана скрытая теплота плавления и изменение объема при плавлении; увеличение концентрации вакансий происходит за счет их диффузии с поверхности, поэтому плавление происходит с поверхности.
Были написаны две программы: плавление с учетом возникновения дефектов Френкеля и образования вакансий и плавление с учетом только диффузии вакансий.
Полученные результаты позволили провести анализ изменения температуры и концентрации вакансий.
На начальном этапе происходит нагревание электронной подсистемы, затем в результате теплообмена температуры электронов и решетки выравниваются. При воздействии ультракоротких лазерных импульсов происходит значительный перегрев материала выше температуры плавления. Концентрация дефектов Френкеля прямо пропорциональна изменению температуры, концентрация вакансий на поверхности линейно растет со временем, так как скорость генерации вакансий превышает скорость их диффузии вглубь материала.
Соответствие полученных результатов экспериментальным данным из литературы подтверждает возможность применения численных методов и вакансионной модели для описания процессов, происходящих при лазерном плавлении.
выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО В дальнейшем планируется модифицировать написанные программы с учетом эмиссии электронов, зависимости теплофизических свойств от температуры и других факторов, влияющих на температуру.
1. Вабищевич П.Н., Самарский А.А. Вычислительная теплопередача. – М.: Едиториал УРСС, 2003. – 784 с.
2. Anisimov S.I., Rethfeld B. Theory of ultrashort laser pulse interaction with a metal // Proceedings of SPIE. – 1997. – VoL. 3093. – P. 192–203.
3. Вейко В.П., Яковлев Е.Б., Особенности плавления металлов при лазерном нагревании // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. – 2005. – Вып. 21:
Актуальные проблемы современных оптико-информационных систем и технологий.
– С. 52–57.
Победители конкурса на лучшую научно-исследовательскую УДК 531.383-11:531.714.
АНАЛИЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ И МЕХАНИЧЕСКОЙ
СИСТЕМ СТЕНДА ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ
УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ
Научный руководитель – д.т.н., профессор А.И. Скалон (Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 08-08-0060 в рамках НИР, проводимой в ЦНИИ «Электроприбор».Ввиду избыточности функциональных, точностных и динамических характеристик зарубежного испытательного оборудования проработаны различные технические решения для оптимизации параметров электромагнитной и механической систем стенда для воспроизведения гармонических угловых скоростей, разработанного в ЦНИИ «Электроприбор», с целью их внедрения при разработке нового стенда с характеристиками, отвечающими современному уровню развития микромеханических гироскопов и инерциальных измерительных модулей [1].
Для обеспечения максимального расчетного значения амплитуды воспроизводимой угловой скорости 150 /с в диапазоне частот от 5 до 50 Гц и повышении нагрузочной способности стенда до 1 кГ необходимо увеличить силу электромагнитного исполнительного механизма. В работе описаны разработанные критерии оптимизации размеров магнитопровода и обмоточных данных обмоток подмагничивания и управления, приведен расчет в САПР электромагнита с построением картины поля, описание предлагаемого к внедрению в схему устройства для обеспечения энергетически выгодного резонансного режима работы стенда в рабочем диапазоне частот и обоснование подбора элементной базы [2].
На основе анализа электромагнитной и механической систем прототипа (рис. 1) построена 3D-модель предлагаемой конструкции (рис. 2) и рассмотрена ее функциональная схема с подробным пояснением принципа работы.
В порядке дальнейшей разработки стенда предполагается провести макетирование и исследование характеристик устройства, обеспечивающего резонансный режим работы, с целью определения возможности его применения в стенде, выпуск рабочих чертежей деталей стенда, изготовление макета всего стенда и разработку системы управления. После сборки и регулировки стенда планируется провести аттестацию его метрологических характеристик с целью определения возможности применения в качестве средства контроля частотных характеристик современных микродатчиков.
выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО Рис. 1. Общий вид прототипа Рис. 2. Трехмерная модель стенда 1. Acutronic [Electronic resource]: Inertial Guidance Test Systems. – Electronic text and graphic data. – Bubikon: Acutronic, 2009 [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.acutronic.com, свободный. – Загл. с домашней страницы Интернета. – Яз.
англ.
2. Грязин Д.Г., Скалон А.И., Чекмарев А.Б. Оптимизация магнитной системы стенда для снятия амплитудно-частотных характеристик микромеханических гироскопов и модулей на их основе // Экстремальная робототехника. Нано- микро- и макророботы (ЭР-2009). Материалы ХХ Международной научно-технической конференции. – Таганрог: Изд. ТТИ ЮФУ, 2009. – 309 с.
УДК 004.896:004.
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ ПОВЕДЕНИЕ РОБОТА С СИСТЕМОЙ
ДВУХСТОРОННЕЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И КОМАНД
Научный руководитель – к.т.н., доцент Г.Б. Заморуев Первым этапом работы стала разработка практической модели мобильного колесного робота, способного перемещаться в неизвестном заранее пространстве, осуществлять поиск заданного объекта, идентифицируя его по цвету, и обмениваться данными с оператором посредством двухсторонней беспроводной связи. Модель робота создана из платформ и подходящих деталей, предназначенных для учебного роботостроения. Конструкция платформы, программная связь датчиков и микроконтроллеров, алгоритмизация организована автором самостоятельно.На втором этапе, на базе имеющихся робоконструкторов был создан цикл лабораторных работ, актуальных для внедрения в процесс обучения. Постановка учебных задач подобного плана и их последующее решение студентами позволяет осуществлять знакомство с практической робототехникой в процессе обучения, что весьма важно в современном мире.
В результате выполнения первого этапа была разработана и сконструирована дееспособная модель робота. Краткий перечень элементов, входящих в ее состав: два сервопривода цикличного вращения, один позиционный сервопривод, ультразвуковой датчик, два инфракрасных датчика, MEMS компас, видеокамера, два микроконтроллера Microchip PIC, Bluetooth модуль, комплект энкодеров на колесах.
В результате выполнения второго этапа руководству кафедры мехатроники факультета ТМиТ был представлен макет сборника лабораторных работ, при выполнении которых студенты на практике программируют микроконтроллеры, работают с датчиками различных типов (ультразвуковыми, инфракрасными, микромеханическими, магнитными, тактильными), используют исполнительные механизмы, техническое зрение, средства беспроводной связи. Также был представлен сборник самостоятельных и курсовых заданий, в котором студентам предлагается решать модельные задачи робототехники, основываясь на опыте выполненных лабораторных работ. В ближайшее время планируется внедрение разработанных методических материалов в процесс обучения.
Lindsay A. Robotics with Boe-Bot. – Parallax Inc, 2003. – 364 с.
Lindsay A. What’s a Microcontroller. – Parallax Inc, 2003. – 340 с.
Lindsay A. Smart Sensors and Applications. – Parallax Inc, 2006. – 341 с.
Tracy Allen, Ph.D. Applied Sensors. – Parallax Inc, 2006. – 341 с.
Лауреаты конкурса на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО
ЛАУРЕАТЫ КОНКУРСА
НА ЛУЧШУЮ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКУЮ
ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ
СТУДЕНТОВ СПбГУ ИТМО
Аверьянов Владислав Евгеньевич Год рождения: Факультет оптико-информационных систем и технологий, кафедра оптических технологий, группа Направление подготовки и специальность: 200204 Оптические технологии и материалы e-mail: [email protected] УДК 53.ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ,
СОДЕРЖАЩЕГО ТОКОПРОВОДЯЩИЕ СЛОИ
Научный руководитель – к.т.н., доцент Н.Н. Карасев Работа выполнена в рамках НИР № 15003.Оптические приборы эксплуатируются в различных, нередко быстро изменяющихся условиях окружающей среды. Они устанавливаются на аэрокосмической, морской, а также сухопутной технике. В процессе эксплуатации оптических приборов необходимо уменьшать величину неблагоприятного воздействия внешней среды, т.е. предотвращать запотевание оптических деталей, накопление на их поверхностях статического заряда, что приводит к увеличению рассеяния света на прилипших частицах пыли. Конструкция покрытий, выполняющих защитные функции таких оптических приборов, содержит электропроводящие слои. Помимо хороших электрических свойств, такие покрытия должны обладать отличными оптическими свойствами, такими, как прозрачность в заданном оптическом интервале, а также небольшим поглощением.
Развитие материаловедения и разработка современных методов модификации прозрачных полупроводниковых пленок окислов олова (ЭпОг), оксида индия (1п203), цинка (ZnO), пленок нитрида титана (TiN) на стекле дало возможность получить твердые прозрачные материалы со стабильной электропроводностью, которую можно варьировать в широких пределах. Для этих материалов, кроме высокой прозрачности, характерны большие механическая прочность и химическая устойчивость. Введенные в состав покрытия примеси вызывают нарушение строгой периодичности составляющих его атомов и изменяют электрические и оптические свойства покрытия.
Работа посвящена созданию конструкций электропроводящих покрытий с заданными спектральными характеристиками. Задачей является усовершенствование этих покрытий в плане энергосбережения, так как эта проблема является одной из самых актуальных в современной мировой науке. Был рассчитан и разработан технологический процесс изготовления интерференционного покрытия с электропроводящими слоями.
Основной особенностью является использование диэлектрических слоев системы в качестве тепловых затворов и нескольких электропроводящих слоев, разделенных диэлектриком, что позволяет, используя теплофизические свойства материалов, экономить энергию, необходимую для нагрева оптического элемента.
1. Гайнутдинов И.С., Несмелов Е.А., Алиакберов Р.Д., Абзалова Г.И., Михайлов А.В.
Просветление спектроделительных покрытий на основе легированной оловом окиси индия // Оптический журнал. – 2004. – Т. 71. – № 10.
2. Гайнутдинов И.С., Несмелов Е.А., Алиакберов Р.Д., Михайлов А.В. Прозрачные в видимой области спектра нагревательные элементы на основе слоев 1п2Оз(8п) // Оптический журнал. – 2004. – Т. 71. – № 10.
3. Ландсберг Г.С. Оптика: Учеб. пособие. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 848 с.
4. Матвеев А. Н. Оптика: Учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 1985. – 351 с.
выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО Ахромеева Елена Михайловна Год рождения: Факультет оптико-информационных систем и технологий, кафедра оптических технологий, группа Направление подготовки и специальность: 200204 Оптические технологии и материалы e-mail: [email protected] УДК 621.
ПОЛУЧЕНИЕ ПОРИСТЫХ ПРОСВЕТЛЯЮЩИХ СЛОЕВ
ИОННО-ХИМИЧЕСКИМ ТРАВЛЕНИЕМ
Научный руководитель – к.ф.-м.н., доцент Л.А. Черезова Работа выполнена в рамках НИР № 18003.Известно, что при обработке многокомпонентных стекол ионами низких энергий на поверхности образуется пористый слой, снижающий коэффициент отражения в видимой области спектра на 20–30%. Однако разработанные в настоящее время методы травления во фторсодержащей плазме пригодны лишь для силикатных стекол. Поэтому значительный интерес представляет использование контактных масок, позволяющих производить травление и соответственно получать пористые слои на поверхности стекол любых марок. Главными проблемами являются подбор компонентов маски, режимов и реагентов травления, позволяющих получить толщину пористого покрытия, соответствующую условиям просветления для данной области спектра.
Целью работы является получение пористых просветляющих слоев ионнохимической обработкой поверхности детали, маскированной двухкомпонентной пленкой. Для этого необходимо выбрать маскирующую двухкомпонентную пленку и метод ее нанесения на поверхность оптической детали, разработать технологические режимы ионно-химического травления поверхности оптической детали по маскирующей пленке, исследовать свойства полученных просветляющих пористых слоев.
В работе была выбрана двухкомпонентная маскирующая пленка состава А12О3– SiО2, нанесенная на поверхность детали методом золь-гель-технологии. Изготовлены образцы с разным процентным соотношением компонентов маскирующей пленки.
Компоненты пленки имеют разные скорости травления, что обеспечивает получение пористого просветляющего слоя. Толщина маскирующей пленки должна быть такой, чтобы за время полного стравливания одного компонента другой компонент служил маской для протравливания стеклянной подложки.
Ионно-химическое травление осуществлялось на вакуумной установке ВУ-1А, снабженной автономным ионным источником «ИОН 4». На основании проведенных исследований разработаны технологические режимы травления маскирующей пленки химически активными ионами фторсодержащей плазмы.
Получены пористые просветляющие слои на поверхности оптических деталей из стекла К8, исследованы их свойства.
Показано, что максимальное снижение отражения от поверхности детали достигается путем модификации поверхности ионно-химической обработкой с использованием двухкомпонентной маски состава Al2O3–SiC>2, нанесенной на поверхность оптической детали химическим методом. Разработанные составы маскирующих пленок и технологические режимы ионно-химического травления поверхности детали по выбранной маскирующей пленке позволили снизить отражение в видимой области спектра до 0,01–0,05%.
Полученные слои могут использоваться и как одиночные, и при создании многослойных просветляющих систем на поверхности любых марок стекол в заданном спектральном диапазоне и могут быть рекомендованы для внедрения на предприятиях отрасли.
1. Черезова Л.А. Модификация поверхности оптических материалов ионной и ионнохимической обработкой // Оптический журнал. – 2000. – Том 67. – № 10.
2. Вишневская Л.В. и др. Исследование процесса взаимодействия ионов фторсодержащих газов с поверхностью оптических материалов // ОМП. – 1981. – № 7. – С. 30.
3. Черезова Л.А. Ионно-лучевые методы в оптической технологии: Методическое пособие. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2006.
Дайнеко Вячеслав Юрьевич Год рождения: Факультет вечернего и заочного обучения, кафедра проектирования компьютерных систем, группа Направление подготовки и специальность: 090104 Комплексная защита объектов информатизации e-mail: [email protected] УДК 004.056.53:
РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЛИНЕЙНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОГО
УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОТРАНСПОРТНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Стремительное развитие информационных систем в современном мире приводит к еще более быстрому развитию атак на эти информационные системы. Согласно требованиям технического задания и построенной модели злоумышленника, разработана современная комплексная система защиты информации на газотранспортном предприятии, обеспечивающая целостность, конфиденциальность, доступность защищаемых информационных ресурсов. В соответствии со специальными требованиями и рекомендациями по технической защите конфиденциальной информации (СТР-К) выдвигаются требования [1], на основании которых разработаны подсистемы защиты автоматизированных станций (АС) от несанкционированного доступа (НСД) класса защищенности 1Г, а именно, подсистемы управления доступом, регистрации и учета, обеспечения целостности. В качестве единого вендора для комплексной системы защиты используются продукты Check Point. Check Point – единый клиент для комплексной защиты рабочих станций и серверов. В административном здании устанавливаются средства обеспечения сетевой безопасности Check Point Power-1 (пропускная способность межсетевого экрана 15 Gbps) и средства обнаружения и предотвращения вторжения IPS-1 c пропускной способностью 2 Gbps. В ЛПУ устанавливаются средства Check Point UTM-1 (2 Gbps) и IPS-1 (0,5 Gbps). Описание подсистем приведено в таблице.Критериями при выборе технических средств являлись цена, сертифицированность, совместимость с другими средствами, производительность, масштабируемость. Разработаны следующие организационные мероприятия: разовые, периодические, постоянные и по необходимости. Систему обслуживают 5 администраторов безопасности. Экономическая стоимость системы составляет 24,8 млн. руб., из которых 21 млн. руб. – единовременные затраты, 3,8 млн. руб. – ежегодные затраты. Практическая значимость проекта заключается в построении современной комплексной системы информационной безопасности, которая отвечает требованиям российских и зарубежных нормативных документов и позволяет снизить или предотвратить ущерб от информационных угроз.
выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО Таблица. Подсистемы и технические средства системы защиты информации Подсистема управления доступом Check Point Endpoint Security; Смарт-карты и ПО Подсистема регистрации и учета Подсистема обеспечения целостности Подсистема криптографической системы КриптоПро CSP; Secret Disk NG; «Блокпост ЭЦП».
Модуль антиспама Касперского; Модуль антивируПодсистема защиты от вредоносного кода са Касперского в Check Point Endpoint Security;
Подсистема обеспечения сетевой безоCheck Point Power/ VPN-1; Check Point IPS-1.
пасности Подсистема контроля использования инMS ISA Server; Bandwidth Splitter.
формационных ресурсов Подсистема обеспечения непрерывности функционирования средств защиты ин- Symantec Backup Exec; APC UPS.
формации Подсистема управления учетными запиOracle IDM.
сями Подсистема централизованного управле- Check Point SmartCenter; eToken TMS; IPS-1 Manния средствами защиты информации agement Server; SCCM 2007.
Подсистема контроля защищенности 1. Щеглов А.Ю. Защита компьютерной информации от несанкционированного доступа. – СПб: Наука и техника, 2004.
Ефимчик Евгений Александрович Год рождения: Естественнонаучный факультет, кафедра технологий профессионального обучения, группа Направление подготовки и специальность: 654700 Информационные системы e-mail: [email protected] УДК 004.422.
ВИРТУАЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«ДИСКРЕТНАЯ МАТЕМАТИКА»
Научный руководитель – к.т.н., доцент А.В. Лямин На текущий момент многие дисциплины, преподаваемые в СПбГУ ИТМО, не имеют электронных средств организации самостоятельной работы студента и его аттестации, или имеющиеся средства несовместимы со стандартами системы дистанционного обучения AcademicNT. Использующийся на текущий момент в дисциплине «Дискретная математика» электронный практикум, кроме несоответствия AcademicNT, имеет ряд таких недостатков, как отсутствие обучающей части, возможность выбора варианта задания при аттестационном тестировании, возможность взлома [1]. Разработанная виртуальная лаборатория позволит студентам самостоятельно формировать умения и тренировать навыки решения задач поиска наибольшего внутреннего устойчивого множества методом Брона-Кербоша. С ее помощью аттестация может быть автоматизирована, а ее прохождение может быть спланировано с учетом траектории обучения студента. Для виртуальной лаборатории были разработаны средства генерирования заданий заданной сложности на основе случайных изоморфных графов, что позволит исключить вероятность создания базы правильных ответов.Виртуальная лаборатория по дисциплине «Дискретная математика» представляет собой комплекс программ, моделирующих среду для решения студентами задач с использованием метода Брона-Кербоша для проверки верности хода решения студента.
Виртуальная лаборатория является модулем системы дистанционного обучения. Результаты проверки заносятся в электронный журнал системы AcademicNT и могут являться основанием для зачета по данной теме занятий. Разработанный программный комплекс включает в себя Java-аплет виртуального стенда и проверяющий Java-сервер и выполнен в соответствии с требованиями системы AcademicNT [2]. Виртуальная лаборатория реализована таким образом, чтобы в процессе выполнения лабораторной работы все необходимые действия и операции учащийся выполнял с помощью виртуальной лабораторной установки. Кроме того, лабораторный стенд обладает интуитивно понятным интерфейсом, имеет удобную систему навигации и соответствующее стилевое решение.
Для испытания виртуальной лаборатории был создан тестовый сценарий, включающий в себя кадр с заданием и уже загруженным виртуальным стендом, а на сервере системы дистанционного обучения был развернут проверяющий сервер. После развертывания виртуальной лаборатории были проведены испытания. Виртуальная лаборатория внедрена в систему AcademicNT и полностью готова к включению в состав курса.
На основе разработки могут быть созданы виртуальные лаборатории для полного обеспечения практического курса дискретной математики.
1. Практикум по дискретной математике [Электронный ресурс] – СПб, 2004. – Режим доступа: http://1802.ru/edu/, своб. – Загл. с экрана.
2. Руководство по созданию виртуальных лабораторий [Электронный ресурс] – Электрон. текстовые дан. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2002. – Режим доступа:
http://de.ifmo.ru/--doc/tz_lab.zip, своб.
Зленко Андрей Николаевич Год рождения: Факультет оптико-информационных систем и технологий, кафедра прикладной и компьютерной оптики, группа Направление подготовки и специальность: 200203 Оптико-электронные приборы и системы e-mail: [email protected] УДК 608.
АВТОМАТИЗАЦИЯ ВЫПУСКА ЧЕРТЕЖЕЙ ОПРАВ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ
КРУГЛОЙ ОПТИКИ
Научный руководитель – к.т.н., доцент Н.Д. Толстоба Работа посвящена разработке пакета программ для автоматизации выпуска чертежа любого осесимметричного элемента крепления круглой оптики (оправы, кольца и т.п.) по имеющимся характеристикам в системе автоматизированного конструирования выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО AutoCAD. В процессе работы проанализированы типовые конструкции крепления линз и выявлены общие принципы построения оправ [1]. На основе этих исследований разработан универсальный язык описания любой оправы, а также пакет программ, который по заданным параметрам автоматически строит эскиз оправы.В рамках работы выбран метод программирования чертежей с параметризацией [2]. Суть метода заключается в том, что создается программа, позволяющая при каждом обращении к ней формировать новый чертеж, отличающийся от предыдущих чертежей, построенных этой же программой, размерами, а также, возможно, и топологией. Параметры чертежа вводятся в диалоговое окно. В качестве параметров используется список характеристик оправы.
Задача реализована в виде модуля, который внедрен в единый пакет программ для автоматизированного построения конструкторской документации на изготовление оптических деталей приборов.
Рисунок. Пример чертежа оправы для крепления резьбовым кольцом Результат работы программы – описание оправы на универсальном языке:
(list (list "Rzb") (list "Dr" 130) (list "Lr" 6)(list "Sr" 1.0)) (list (list "Cyl")(list "Dc" 140)(list "Lc" 2)(list "ToDc" "Н9")(list "ToLc" (list (list "Cyl")(list "Dc" 114)(list "Lc" 5)(list "ToDc" "h12")(list "ToLc" (list (list "Cyl")(list "Dc" 96)(list "Lc" 5)(list "ToDc" "Н9") (list "ToLc" "H8")) (list (list "Kon")(list "Dk" 144)(list "Xk" -3)(list "Yk" 3)(list "ToDk" "h11)) (list (list "Cyl")(list "Dc" 150)(list "Lc" -18)(list "ToDc" "h12")(list "ToLc" (list (list "Vrt")(list "Vh" -10)) Пример оправы представлен на рисунке. Программу можно применять в единой цепочке автоматизированного конструирования в оптическом приборостроении. В дальнейшем программа будет дорабатываться для возможности автоматизации построения сборочного чертежа оптического узла или детали.
1. Латыев С.М. Конструирование точных (оптических) приборов. – СПб:
ПОЛИТЕХНИКА, 2007. – 578 с.
2. Домненко В.М., Гаврилина О.А. Методология проектирования оптических приборов. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. – 91 с.
Злобина Марина Андреевна Год рождения: Факультет оптико-информационных систем и технологий, кафедра прикладной и компьютерной оптики, группа Направление подготовки и специальность: 200203 Оптико-электронные приборы и системы e-mail: [email protected] УДК 608.
АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
С ПРИМЕНЕНИЕМ МАТРИЦЫ ОПТИМИЗАЦИИ РЕШЕНИЙ
Научный руководитель – к.т.н., доцент Н.Д. Толстоба На оптическом производстве инженер с большим опытом работы подбирает способ крепления оптики исходя из своих знаний. В качестве альтернативы есть возможность автоматизировать процесс подбора конструкции крепления с помощью матрицы принятия решений.положения крепления натяжений тельность к колебаниям температуры тивность гичность соединения Для составления матрицы были проанализированы способы крепления, достоинства и недостатки каждого из них. Для крепления круглой оптики существует несколько основных способов: завальцовкой, приклеиванием, резьбовыми кольцами. При необходиЛауреаты конкурса на лучшую научно-исследовательскую выпускную квалификационную работу студентов СПбГУ ИТМО мости могут использоваться вспомогательные способы крепления: проволочным кольцом, прижимными планками, эластичными материалами и другие [1, 2]. Процесс выбора типа соединения характеризуется тем, что имеется набор проверенных практикой решений и требуется путем перебора этих решений найти наиболее подходящее по условиям поставленной задачи. Одна из упрощенных методик анализа вариантов основана на составлении матрицы оптимизации (см. таблицу). Она позволяет оптимизировать (в первом приближении) принимаемое решение при наличии набора возможных конкурирующих вариантов решений путем определения интегрального показателя качества с учетом ограничений, накладываемых на решение условиями постановки задачи [3].
За основу была взята матрица из книги [2], в которую добавлено несколько граф для универсальности и изменены некоторые значения в соответствии с современными данными. На основе этого исследования был создан программный продукт, автоматически определяющий наиболее подходящий способ крепления линзы для заданной пользователем ситуации, с возможностью сохранения, считывания всех данных и вывода результата работы с программой в отдельный файл протокола и служебной записки.
Программа может использоваться на производстве, в учебных целях, а также в качестве одного из модулей системы автоматизированного проектирования.
1. Латыев С.М. Конструирование точных (оптических) приборов. – СПб:
ПОЛИТЕХНИКА, 2007. – 578 с.
2. Кулагин В.В. Основы конструирования оптических приборов. – Л.: Машиностроение, 1976. – 304 с.
3. Плотников В.С., Варфоломеев Д.И., Пустовалов В.Е. Расчет и конструирование оптико-механических приборов. – М.: Машиностроение, 1983. – 256 с.
Зозуля Юлия Викторовна Год рождения: Факультет компьютерных технологий и управления, кафедра безопасных информационных технологий, группа Направление подготовки и специальность: 075300 Организация и технология защиты информации e-mail: [email protected] УДК
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИИ WEB-САЙТА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
РОДИТЕЛЬСКОГО КОНТРОЛЯ
Научный руководитель – профессор И.В. Котенко (Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН) Работа посвящена разработке общего подхода и реализующего его начального прототипа, решающих актуальную в настоящее время задачу категорирования вебсайтов для программ родительского контроля. Системы родительского контроля предназначены для обеспечения безопасности ребенка при работе с компьютером, в частности, при его доступе в Интернет. Существующие решения на данном этапе не предусматривают участия родителей в выборе тематики блокируемого содержимого. В работе предлагается подход, в котором родитель может определить список категорий, по которым будет оцениваться каждый посещаемый ребенком сайт. В соответствии с выбранными родителем категориями странице ставится оценка с учетом информации из разных источников. Оценка сайта заносится в базу данных, а затем используется и обЛауреаты конкурса на лучшую научно-исследовательскую новляется при последующем доступе к этому или другим сайтам. При этом анализируется не только содержимое сайта, но и контекстная информация, включающая в себя историю оценок данного сайта, оценки соседних сайтов, а также оценки просматриваемого сайта, доступные из внешних источников.Веб-страница анализируется автоматическим классификатором, построенном на основании обучающей выборки для каждой неприемлемой категории. Поскольку классификатор не способен интерпретировать веб-страницу непосредственно, необходимо проводить процесс индексации страницы [1], который сопоставляет ее содержимое с компактным представлением – вектором элементов. В качестве элементов вектора, представляющего веб-страницу, выделены совокупности слов из разных источников:
текст на целевой веб-странице; гиперссылки; элементы соседних веб-страниц (текст гиперссылки на целевую страницу, текст вокруг гиперссылки, заголовки) [2].
С учетом степени принадлежности i для каждой из выбранных пользователем категорий и множества весовых коэффициентов = 1,..., [] для каждой категории, проставленных родителем, системная оценка целевой веб-страницы вычисляется в соответствии с формулой С учетом настроенных параметров влияния пользовательской оценки и истории оценки результирующая оценка рассчитывается с помощью формулы (2).
где Gp и p – пользовательская оценка и ее коэффициент влияния, а Gb и b – интегрированная оценка, сформированная с учетом истории оценок и ее коэффициент влияния.
C учетом определенного родителем-администратором уровня фильтрации веб-страниц и вычисленного порогового значения i принимается решение, такое, что при G i
«