Browsing by Author "Опотяк, Ю. В."

Now showing 1 - 9 of 9

Апаратне та програмне забезпечення системи моніторингу спектру віброприскорень
(Видавництво Львівської політехніки, 2023-02-28) Теслюк, В. М.; Ріпак, Н. С.; Головатий, А. І.; Опотяк, Ю. В.; Теслюк, Т. В.; Teslyuk, V. M.; Ripak, N. S.; Holovatyy, A. I.; Opotyak, Yu. V.; Teslyuk, T. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Вібрація серед усіх видів механічних впливів для технічних об’єктів найбільш небезпечна. Знакозмінні напруження, викликані вібрацією, сприяють накопиченню пошкоджень у матеріалах, конструкції системи та руйнуванню. Досить швидко руйнування об’єкта настає при вібраційних впливах за умов резонансу. Водночас, вібрація викликає порушення фізіологічного та функціонального станів людини. Вплив вібрації на людину залежить від її спектрального складу, напрямку дії, тривалості впливу, а також від індивідуальних особливостей особи. У випадку впливу на людину зовнішніх коливань (хитавиці, струсів, вібрації) відбувається їхня взаємодія з внутрішніми хвильовими процесами, виникнення резонансних явищ. Так, зовнішні коливання, із частотою менш 0,7 Гц, утворюють хитавицю і порушують у людини нормальну діяльність вестибулярного апарату. Інфразвукові коливання (менш 16 Гц), впливаючи на людину, пригнічують центральну нервову систему, викликаючи почуття тривоги та страху. За певної інтенсивності на частоті 6…7 Гц інфразвукові коливання, втягуючи у резонанс внутрішні органи і систему кровообігу, здатні викликати травми, розриви артерій тощо. Розроблено структуру системи моніторингу спектру віброприскорень, яка ґрунтується на модульному принципі та включає мікроконтролер, акселерометр, рідкокристалічний графічний кольоровий дисплей, флеш пам’ять, монітор мікрокомп’ютера. Розроблено алгоритми системи моніторингу спектру віброприскорень, що включає алгоритм калібрування акселерометра, алгоритм вимірювання динамічних прискорень та алгоритм швидкого перетворення Фур’є. Визначено інтерфейс I2C для обміну даними між акселерометром ADXL345 та мікрокомп’ютером Raspberry Pi 3 Model B. Розроблено програмне забезпечення, що опрацьовує вхідну інформацію від декількох підключених до Raspberry Pi акселерометрів, що дає змогу проводити багатоканальні вимірювання і їхній аналіз. Наведено результати тестування побудованої системи, які дають змогу стверджувати про правильність та коректність функціонування розробленої системи.
Архітектура та реалізація базових компонентів системи нейромережевого захисту і кодування передачі даних
(Видавництво Львівської політехніки, 2022-02-28) Цмоць, І. Г.; Опотяк, Ю. В.; Різник, О. Я.; Березький, О. М.; Лукащук, Ю. А.; Tsmots, I. G.; Opotiak, Yu. V.; Riznyk, O. Ya.; Berezsky, O. M.; Lukashchuk, Yu. A.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Описано розробку базових компонентів системи нейромережевого захисту, кодування передачі даних на основі інтегрованого підходу, який містить удосконалений метод нейромережевого шифрування (дешифрування) даних і метод адаптивного баркероподібного кодування (декодування) даних, які орієнтовані на сучасну елементну базу. Для розробки системи обрано принципи спеціалізації та адаптації апаратно-програмних засобів до структури алгоритмів нейроподібного шифрування (дешифрування) даних, архітектури нейромережі та розрядності баркероподібного коду. Запропоновано архітектуру системи, що враховує змінний склад обладнання та модульність. Вдосконалено метод нейромережевого шифрування (дешифрування) даних, який внаслідок розпаралелення процесу шифрування (дешифрування) та використання таблиць макрочасткових добутків забезпечує зменшення часу шифрування (дешифрування) при програмній реалізації. Розроблено метод адаптивного баркероподібного кодування / декодування, який внаслідок врахування співвідношення сигнал/шум забезпечує високу завадостійкість та зменшує час передачі даних. Описано апаратні засоби системи, яку створено з використанням розроблених базових компонентів нейромережевого захисту та баркероподібного кодування даних. З використанням створеної системи визначено, що виконання операцій нейромережевого криптографічного шифрування (дешифрування) блоків даних на базі мікрокомп'ютера здійснюється у часі, близькому до реального. Час формування і навчання нейромережі становить біля 200 мс, а виконання процедур шифрування та дешифрування становить відповідно біля 35 мс та 30 мс і не залежить істотно від обраної конфігурації нейроподібної мережі.
Базова архітектура мобільної робототехнічної платформи з інтелектуальною системою управління рухом і захистом передачі даних
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-02-28) Цмоць, І. Г.; Теслюк, В. М.; Опотяк, Ю. В.; Парцей, Р. В.; Зінько, Р. В.; Tsmots, I. G.; Teslyuk, V. M.; Opotiak, Yu. V.; Parcei, R. V.; Zinko, R. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Визначено вимоги до мобільної роботехнічної платформи (МРТП) з інтелектуальною системою управління рухом і захистом передачі даних, основними з яких є забезпечення: зменшення габаритів, енергоспоживання та вартості; дистанційного та інтелектуального автономного управління рухом; криптографічного захисту передачі даних у реальному часі; збереження працездатності в умовах дії зовнішніх чинників; адаптації до вимог замовника; здатність самостійно виконувати завдання в умовах невизначеності зовнішньої обстановки. Запропоновано розробку мобільної роботехнічної платформи виконувати на базі інтегрованого підходу, який охоплює: методи навігації, методи попереднього опрацювання та розпізнавання зображень; сучасні методи та алгоритми інтелектуального управління, штучні нейронні мережі та нечітку логіку; нейроподібні методи криптографічні захисту передачі даних; сучасні компоненти та сучасну елементну базу; методи інтелектуального опрацювання та оцінювання даних із давачів в умовах завад і неповної інформації; методи та засоби автоматизованого проектування апаратних і програмних засобів МРТП. Вибрано для розроблення мобільної робототехнічної платформи з інтелектуальною системою управління та криптографічним захистом передачі даних такі принципи: ієрархічності побудови інтелектуальної системи управління; системності; змінного складу обладнання; модульності; відкритості програмного забезпечення; сумісності; спеціалізації та адаптації апаратно-програмних засобів до структури алгоритмів опрацювання та захисту даних; використання комплексу базових проектних рішень. Розроблено базову архітектуру мобільної роботехнічної платформи з інтелектуальною системою управління рухом і захистом передачі даних, яка є основою для побудови мобільних роботехнічних платформ із заданими техніко-експлуатаційними параметрами. З метою реалізації нейроподібних засобів вдосконалено метод таблично-алгоритмічного обчислення скалярного добутку, який за рахунок одночасного формування k макрочасткових добутків забезпечує зменшення в k рази часу обчислення скалярного добутку.
Базова структура системи нейронечіткого управління групою мобільних робототехнічних платформ
(Видавництво Львівської політехніки, 2023-02-28) Цмоць, І. Г.; Опотяк, Ю. В.; Штогрінець, Б. В.; Дзюба, А. О.; Олійник, Ю. Ю.; Tsmots, I. G.; Opotyak, Yu. V.; Shtohrinets, B. V.; Dzyuba, A. O.; Oliynyk, Yu. Yu.; Національний університет “Львівська політехніка”; Національна академія сухопутних військ ім. гетьмана Петра Сагайдачного; Lviv Polytechnic National University; Hetman Petro Sahaidachnyi National Army Academy
Показано, що для групового управління мобільними робототехнічними платформами (МРП) можуть використовуватися такі підходи: централізований (зосереджений), децентралізований (розподілений) та гібридний. Визначено, що актуальним завданням є розроблення системи нейронечіткого управління групою МРП, яка повинна виконувати: розподіл завдань між МРП, визначення маршрутів руху МРП, спільне планування робіт та їх синхронізацію. Сформульовано вимоги до системи нейронечіткого управління групою МРП, основними з яких є: ефективне управління групою МРП; мінімізація часу на виконання завдань; гнучкість та адаптивність до змінних умов роботи; надійна та стійка робота при реалізації різних сценаріїв; розширення функцій та масштабування відносно кількості МРП; точність та надійність управління рухом кожної МРП; реагування на зміни умов роботи; безперебійна робота групи МРП; ефективне використання ресурсів МРП; зменшення габаритів, ваги та енергоспоживання; управління у реальному часі; збирання даних про навколишнє середовище та стан МРП; бездротовий зв’язок між МРП; розроблення програмних засобів, з урахуванням розподіленої архітектури; реалізація інтерфейсу програмування з можливістю розроблення додаткового програмного забезпечення та інтеграції з іншими системами; збереження даних про стан всіх МРП для подальшого аналізу та вдосконалення управління групою МРП. Визначено такі основні етапи розроблення системи нейронечіткого управління групою МРП: формулювання задачі; аналіз вимог до системи; проектування апаратних засобів; розроблення алгоритму нейронечіткого управління; розроблення ПЗ; тестування та налаштування; впровадження та експлуатація. Запропоновано розроблення системи нейронечіткого управління групою МРП виконувати на базі інтегрованого підходу, який охоплює: методи нейронечіткого управління групою МРП, штучні нейронні мережі та нечітку логіку; методи навігації, методи попереднього опрацювання та розпізнавання зображень; методи інтелектуального опрацювання та оцінювання даних із давачів в умовах дії завад і неповноти інформації; сучасні методи та алгоритми інтелектуального управління рухом МРП; сучасну елементну базу (мікроконтролери, системи на кристалі, ПЛІС тощо); методи та засоби автоматизованого проектування апаратних і програмних засобів МРП. Запропоновано реалізацію системи нейронечіткого управління групою МРП виконувати на підставі проблемно-орієнтованого підходу, який передбачає поєднання програмного (універсального) і апаратного (спеціалізованого) забезпечення, який забезпечує високу ефективність використання обладнання. Вдосконалено метод часового розподілу ресурсів запам’ятовуючого середовища багатопортової пам’яті, який за рахунок врахування швидкодії запам’ятовуючого середовища та зовнішніх пристроїв забезпечує збільшення кількості пристроїв із безконфліктним доступом до запам’ятовуючого середовища.
Засоби збирання та візуалізації енергетичних даних для системи управління енергоефективністю економіки регіону
(Видавництво Львівської політехніки, 2019-09-26) Цмоць, І. Г.; Опотяк, Ю. В.; Роман, В. І.; Tsmots, I. G.; Opotiak, Yu. V.; Roman, V. I.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Показано, що підвищення енергоефективності економіки регіону забезпечується шляхом використання інформаційно-аналітичних засобів підтримки управління енергоефективністю, які ґрунтуються на інтелектуальних інформаційних, Web та телекомунікаційних технологіях. На підставі принципів модульності, відкритості, сумісності та використання комплексу базових проектних рішень розроблено архітектуру інформаційно-аналітичної системи управління енергоефективністю (ІАСУЕ) економіки регіону, яка забезпечує збирання, опрацювання та візуалізацію енергетичних даних, моделювання, прогнозування процесів управління енергоефективністю та підтримку прийняття управлінських рішень, спрямованих на підвищення енергоефективності економіки регіону. Забезпечено створення єдиного інформаційного простору з достовірною, повною та оперативною інформацією, яка використовується для генерації ефективних управлінських рішень. Розроблено з використанням концепції мережі Інтернет речей засоби збирання даних, основою яких є просторово розподілені малогабаритні інтелектуальні сенсори, які зв'язані зі сховищем даних у хмарному сервері. Показано, що розроблення компонент геоінформаційної системи для ІАСУЕ економіки регіону доцільно здійснювати з використанням хмарного сервісу документів Google Cloud та спеціалізованого Google Maps API, що забезпечить оперативне створення необхідних компонент, їх модифікацію та нарощування інформаційних можливостей. Обґрунтовано, що додаткове залучення засобів програмування, зокрема мови JavaScript з використанням Google Maps API, забезпечує можливість розробки геоінформаційної системи для ІАСУЕ економіки регіону з урахуванням додаткових специфічних вимог користувача системи у майбутньому. Запропоновано засоби підтримки прийняття управлінських рішень ІАСУЕ економіки регіону орієнтувати на використання баз і сховищ даних, спеціалізованих загальнодоступних засобів створення ГІС для візуалізації та аналізу даних про енергоспоживання та енергоефективність, що забезпечить обґрунтованість і оперативність генерації управлінських рішень. Показано, що візуалізація енергетичних даних і результатів оброблення у максимально сприйнятливому для людини вигляді з точною прив'язкою до місць розташування об'єктів управління забезпечує ефективну підтримку прийняття управлінських рішень.
Матричний паралельний процесор на підставі однорідного обчислювального середовища з використанням вдосконаленої обчислювальної комірки
(Видавництво Львівської політехніки, 2021-10-10) Стрямець, С. П.; Опотяк, Ю. В.; Striamets, S. P.; Opotyak, Yu. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Наведено опис елементної бази однорідного обчислювального середовища, яке може ефективно використовуватися для створення систем оброблення сигналів, із застосуванням алгоритмів оброблення з глибоким розпаралелюванням, до бітового рівня. Проаналізовано переваги і недоліки наявної елементної бази та запропоновано нову удосконалену структуру обчислювальної комірки однорідного обчислювального середовища. Наведено низку конструктивних пропозицій щодо удосконалення наявних обчислювальних комірок та створення нової елементної бази однорідного обчислювального середовища. Описано механізми проведення тестування матриці однорідного обчислювального середовища з метою виявлення пошкоджених та таких, які не працюють, обчислювальних комірок всередині матриці, механізм швидкої зміни коду операцій окремих обчислювальних комірок всередині матриці однорідного обчислювального середовища. Наведено опис можливості проведення контролю налаштовувального коду в процесі запису в матрицю та контролю правильності виконання операцій під час роботи матриці однорідного обчислювального середовища. Описано механізм збільшення продуктивності обчислювального поля та способи підвищення живучості систем цифрового оброблення сигналів на базі однорідного обчислювального середовища з реконфігурацією алгоритму оброблення сигналів з урахуванням пошкоджених або збійних обчислювальних комірок, або тих, які не працюють. Наведено опис матричного паралельного спеціалізованого процесора, побудованого на базі однорідного обчислювального середовища, який складається з 720 обчислювальних комірок. Описано його функціональні вузли та принцип роботи.
Метод та засоби тестування спеціалізованих компонентів мобільної робототехнічної платформи на робочих тактових частотах
(Видавництво Львівської політехніки, 2023-02-28) Цмоць, І. Г.; Опотяк, Ю. В.; Сенета, М. Я.; Олійник, Ю. Ю.; Газда, Н. Б.; Ткачук, К. І.; Tsmots, I. G.; Opotyak, Yu. V.; Seneta, M. Ya.; Oliynyk, Yu. Yu.; Gazda, N. B.; Tkachuk, K. I.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Проаналізовано процеси розроблення сценаріїв тестування, вибору технологічних засобів тестування апаратного та програмного забезпечення спеціалізованих компонентів мобільної робототехнічної платформи. Досліджено методи і засоби тестування спеціалізованих компонентів мобільної робототехнічної платформи при функціонуванні на робочих тактових частотах. Вдосконалено метод тестування апаратно-програмних засобів спеціалізованих компонентів мобільної робототехнічної платформи з використанням еталону, який за рахунок розроблення спеціалізованих сценаріїв і адаптації технологічного середовища до вимог конкретного застосування забезпечує підвищення якості тестування у режимі реального часу. Показано, що основними етапами тестування спеціалізованого забезпечення на робочих тактових частотах є: розроблення плану тестування, встановлення робочої тактової частоти, створення тестового середовища, виконання тестів, порівняння результатів тестування з еталонними результатами, аналіз результатів порівняння. Для тестування розроблені два середовища та два сценарії тестування: тестування засобів шифрування та маскування команд управління мобільної робототехнічної платформи; тестування засобів демаскування і дешифрування команд управління мобільної робототехнічної платформи. Для автономного управління рухом колісної мобільної робототехнічної платформи розроблено систему нейронечіткого управління, основними компонентами якої є інтелектуальні навігаційні давачі віддалі, база правил, блоки фазифікації, прийняття рішень і дефазифікації. Розроблено структуру засобів та сценаріїв тестування блоків нейроподібного шифрування/дешифрування та маскування/демаскування команд управління мобільної робототехнічної платформи, які забезпечують спільне тестування як програмних, так і апаратних засобів на робочих тактових частотах. Розроблено структуру засобів та сценаріїв тестування системи нечіткого управління рухом мобільної робототехнічної платформи, які орієнтовані на послідовне тестування блоків фазифікації, прийняття рішень і дефазифікації та забезпечують спільне тестування як програмних, так і апаратних засобів на робочих тактових частотах у реальному часі. З використанням вдосконаленого методу виконано тестування системи керування мобільної робототехнічної платформи, що підтвердило доцільність обраного підходу.
Моделі та засоби відлагодження й тестування мобільних систем для нейроподібного криптографічного захисту й передачі даних
(Видавництво Львівської політехніки, 2022-02-28) Цмоць, І. Г.; Теслюк, В. М.; Опотяк, Ю. В.; Піх, І. В.; Tsmots, I. G.; Teslyuk, V. M.; Opotiak, Yu. V.; Pikh, I. V.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
Визначено потребу забезпечення криптографічного захисту та завадостійкості при передачі даних і команд управління за допомогою мобільних робототехнічних платформ, важливість врахування обмеження щодо габаритів, енергоспоживання та продуктивності. З'ясовано, що одним із шляхів забезпечення вимог криптографічного захисту даних є використання нейроподібних мереж. Їхня особливість в можливості наперед обчислити вагові коефіцієнти, які будуть використані при шифруванні/дешифруванні даних. Запропоновано при нейроподібному шифруванні/дешифруванні даних генерувати ключ з урахуванням архітектури нейроподібної мережі (кількості нейронів, кількості входів і їх розрядності), матриці вагових коефіцієнтів і таблиці для маскування. Визначено, що нейроподібна мережа з наперед обчисленими ваговими коефіцієнтами дає змогу використати таблично-алгоритмічний метод при шифруванні/дешифруванні даних, який ґрунтується на операціях зчитування з пам'яті, додавання та зсуву. Проаналізовано обмеження щодо габаритів, енергоспоживання та продуктивності, які під час реалізації можна подолати шляхом використання універсального процесорного ядра, доповненого спеціалізованими апаратними засобами (ПЛІС), що реалізують нейроподібні елементи, а сумісне використання програмних і ПЛІС забезпечує ефективну реалізацію алгоритмів нейроподібного шифрування/дешифрування даних і команд управління. Представлено моделі та засоби для відлагодження й тестування нейроподібної криптографічної системи. Розроблено модель попередніх налаштувань системи нейроподібного шифрування даних, основними компонентами якої є формувач архітектури нейроподібної мережі, обчислювач матриць вагових коефіцієнтів і обчислювач таблиць макрочасткових добутків. Розроблено модель процесу нейроподібного шифрування з використанням таблично-алгоритмічного методу, основними компонентами якої є перетворювач повідомлення, формувач адреси зчитування з таблиць, N таблиць макрочасткових добутків, N суматорів і комутатор, реалізація якої забезпечує тестування системи криптографічного захисту й передачі даних (СКЗПД) у реальному часі. Розроблено моделі тестування та відлагодження блоків шифрування (дешифрування), кодування (декодування), маскування (демаскування) даних, які за рахунок використання еталонних значень для порівняння забезпечують підвищення якості тестування та відлагодження СКЗПД. Розроблено СКЗПД, яка внаслідок динамічної зміни типу архітектури нейроподібної мережі (НПМ) та значень вагових коефіцієнтів (ВК), кодів маски та баркероподібного коду (БПК) забезпечує підвищення криптостійкості процедури передачі даних. Запропоновано динамічну зміну архітектури НПМ (значення ВК), маски та БПК, що сприяє підвищенню криптостійкості СКЗПД загалом. Виконано тестування імітаційної моделі на прикладі передачі повідомлень для різних конфігурацій СКЗПД.
Розроблення схеми та удосконалення методу управління рухом групи мобільних робототехнічних платформ
(Видавництво Львівської політехніки, 2023-02-28) Цмоць, І. Г.; Теслюк, В. М.; Опотяк, Ю. В.; Олійник, О. О.; Tsmots, I. G.; Teslyuk, V. M.; Opotyak, Yu. V.; Oliinyk, O. O.; Національний університет “Львівська політехніка”; Lviv Polytechnic National University
При керуванні групою мобільних робототехнічних платформ виникають специфічні задачі забезпечення оперативного аналізу та урахування змін параметрів функціонування кожної окремої платформи та впливу на неї та групу у цілому оточуючого середовища. Слід реалізувати не тільки узгоджене управління окремою робототехнічною платформою, але і забезпечувати взаємодію окремих платформ з метою виконання поставленого завдання у цілому. Одночасно слід аналізувати навігаційний стан оточуючого середовища, склад і координати платформ у групі, вести облік наявних ресурсів, необхідних для виконання завдання. Групи мобільних робототехнічних платформ можуть бути гомогенними або гетерогенними, що визначає особливості керування ними. Гібридний метод управління, який є поєднанням централізованого та розподіленого, у випадку гетерогенних платформ, що найчастіше трапляється на практиці, слід вважати найбільш адекватним. За умов гетерогенності платформ у групі слід реалізовувати алгоритми керування з безумовним урахуванням особливостей і характеристик кожної окремої платформи. Для реалізації вказаних задач удосконалено метод управління рухом групи мобільних робототехнічних платформ, який за рахунок врахування змінних параметрів платформ та змінного стану оточуючого середовища забезпечує ефективне управління групою платформ у режимі реального часу. Розроблено узагальнену схему процесу управління групою, що забезпечує адаптацію процесу керування групою до змінних умов оточуючого середовища. Розроблено блок-схему алгоритму автономного управління рухом окремої мобільної робототехнічної платформи, який забезпечує ефективне її функціонування з урахуванням змінних характеристик платформи і стану середовища.