Описываются особенности применения полиномиальных кодов при синтезе схем встроенного контроля для комбинационных цифровых устройств по методу логического дополнения. Рассматриваются возможности учета характеристик обнаружения ошибок в информационных векторах по видам (монотонные, симметричные и асимметричные) и кратностям. Приведены основные классы полиномиальных кодов, ориентированных на обнаружение ошибок конкретного вида и определенной кратностью. Сформулированы условия использования полиномиальных кодов при организации схем встроенного контроля по контролепригодным группам выходов исходного устройства. Приведены примеры реализации схем встроенного контроля с выделением групп выходов устройства, допускающих только одно- и двукратные ошибки (Н 2-групп выходов). Сформулирован обобщенный алгоритм синтеза схем встроенного контроля по Н 2-группам выходов
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Машиностроение
Введение. При построении систем критического применения используются контролепригодные и самопроверяемые устройства и функциональные блоки, что позволяет в процессе эксплуатации своевременно идентифицировать возникающие неисправности [1—3]. Как правило, для этого применяются специализированные схемы встроенного контроля (СВК), реализуемые на основе кодовых методов [4—6]. Использование таких методов подразумевает контроль вычислений с помощью проверки соответствия двоичных векторов, формируемых на выходах объекта диагностирования и контрольного устройства, множеству кодовых слов заранее выбранного избыточного равномерного кода [7]. Часто для этого применяются разнообразные линейные коды, коды с суммированием и равновесные коды [8—13]. В системах критического применения не допускается накопление ошибок (возникновение скрытых неисправностей), так как в результате это приводит к возникновению кратных ошибок и более вероятному отказу всей системы [14, 15]. Поэтому при синтезе СВК на основе кодовых методов используется только свойство обнаружения кодами ошибок, а не их коррекции. Коррекция без идентификации ошибки привела бы как раз к ее маскировке. Более того, коды, ориентированные на обнаружение ошибок, а не на их исправление, имеют меньшую избыточность [7], что соответственно позволяет синтезировать СВК с малой вносимой структурной избыточностью
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Согомонян Е. С., Слабаков Е. В. Самопроверяемые устройства и отказоустойчивые системы. М.: Радио и связь, 1989. 208 с.
2. Дрозд А. В., Харченко В. С., Антощук С. Г., Дрозд Ю. В., Дрозд М. А., Сулима Ю. Ю. Рабочее диагностирование безопасных информационно-управляющих систем / Под ред. А. В. Дрозда и В. С. Харченко. Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т им. Н. Е. Жуковского.,ХАИ“, 2012. 614 с.
3. Сапожников Вл. В. Синтез систем управления движением поездов на железнодорожных станциях с исключением опасных отказов. М.: Наука, 2021. 229 с. EDN: KCHOWR
4. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В. Коды Хэмминга в системах функционального контроля логических устройств. СПб: Наука, 2018. 151 с. EDN: VSFGDG
5. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В. Коды с суммированием для систем технического диагностирования. Т. 1. Классические коды Бергера и их модификации. М.: Наука, 2020. 383 с. EDN: GGAYJS
6. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В. Коды с суммированием для систем технического диагностирования. Т. 2. Взвешенные коды с суммированием. М.: Наука, 2021. 455 с. EDN: KIHERR
7. Кодирование информации (двоичные коды) / Н. Т. Березюк, А. Г. Андрущенко, С. С. Мощицкий, В. И. Глушков, М. М. Бенеша, В. А. Гаврилов; Под ред. Н. Т. Березюка. Харьков: Вища школа, 1978. 252 с.
8. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Самопроверяемые дискретные устройства. СПб: Энергоатомиздат, 1992. 224 с. EDN: UGZVWP
9. Piestrak S. J. Design of Self-Testing Checkers for Unidirectional Error Detecting Codes. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocłavskiej, 1995. 111 p.
10. Göessel M., Ocheretny V., Sogomonyan E., Marienfeld D. New Methods of Concurrent Checking. Dordrecht: Springer Science+Business Media B.V., 2008. 184 p.
11. Гаврилов С. В., Гуров С. И., Жукова Т. Д., Рыжова Д. И. Применение теории кодирования для повышения помехозащищенности комбинационных схем // Информационные технологии. 2016. Т. 22, № 12. С. 931-937. EDN: XEEKPN
12. Tshagharyan G., Harutyunyan G., Shoukourian S., Zorian Y. Experimental Study on Hamming and Hsiao Codes in the Context of Embedded Applications // Proc. of the 15th IEEE East-West Design & Test Symp. (EWDTS’2017), Novi Sad, Serbia, Sept. 29 - Oct. 2, 2017. P. 25-28. DOI: 10.1109/EWDTS.2017.8110065
13. Стемпковский А. Л., Тельпухов Д. В., Жукова Т. Д., Деменева А. И., Надоленко В. В., Гуров С. И. Синтез схемы функционального контроля на основе спектрального R-кода с разбиением выходов на группы // Микроэлектроника. 2019. Т. 48, № 4. С. 284-294. EDN: INDDYE
14. Drozd O., Antoniuk V., Nikul V., Drozd M. Hidden Faults in FPGA-Built Digital Components of Safety-Related Systems // Proc. of the 14th Intern. Conf. “TCSET’2018”, Lviv-Slavsko, Ukraine, 2018. P. 805-809. DOI: 10.1109/TCSET.2018.8336320 EDN: VBNHEL
15. Drozd O., Perebeinos I., Martynyuk O., Zashcholkin K., Ivanova O., Drozd M. Hidden Fault Analysis of FPGA Projects for Critical Applications // Proc. of the IEEE Intern. Conf. on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET), Lviv-Slavsko, Ukraine, 25-29 Febr. 2020. Paper 142. DOI: 10.1109/TCSET49122.2020.235591 EDN: TMOLZB
16. Гессель М., Морозов А. В., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Логическое дополнение - новый метод контроля комбинационных схем // Автоматика и телемеханика. 2003. № 1. С. 167-176. EDN: NTGMJP
17. Saposhnikov Vl. V., Dmitriev A., Goessel M., Saposhnikov V. V. Self-Dual Parity Checking - a New Method for On-Line Testing // Proc. of the 14th IEEE VLSI Test Symp., USA, Princeton. 1996. P. 162-168. EDN: RQNSAP
18. Аксёнова Г. П. Метод синтеза схем встроенного контроля для автоматов с памятью // Автоматика и телемеханика. 1973. № 2. С. 109-116.
19. Ефанов Д. В. Некоторые особенности обнаружения ошибок равномерными неразделимыми кодами // Изв. вузов. Приборостроение. 2019. Т. 62, № 7. С. 621-631. DOI: 10.17586/0021-3454-2019-62-7-621-631 EDN: XDFHXF
20. Ефанов Д. В. Особенности обнаружения ошибок кодами Бордена // Электронное моделирование. 2019. Т. 41, № 6. С. 49-64. DOI: 10.15407/emodel.41.06.049
21. Saposhnikov V. V., Saposhnikov Vl. V., Morozov A., Goessel M. Osadchy G. Design of Totally Self-Checking Combinational Circuits by Use of Complementary Circuits // Proc. of the 2nd IEEE East-West Design & Test Symp. (EWDTS’2004), Crimea, Ukraine, Sept. 15-17, 2004. P. 83-87.
22. Гессель М., Морозов А. В., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Контроль комбинационных схем методом логического дополнения // Автоматика и телемеханика. 2005. № 8. С. 161-172. EDN: NSLBVF
23. Das D. K., Roy S. S., Dmitriev A., Morozov A., Gössel M. Constraint Don’t Cares for Optimizing Designs for Concurrent Checking by 1-out-of-3 Codes // Proc. of the 10th Intern. Workshops on Boolean Problems, Freiberg, Germany, Sept., 2012. P. 33-40.
24. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В. Построение полностью самопроверяемых структур систем функционального контроля с использованием равновесного кода., 1 из 3“ // Электронное моделирование. 2016. Т. 38, № 6. С. 25-43. EDN: XKQRBR
25. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В. Построение самопроверяемых структур систем функционального контроля на основе равновесного кода., 2 из 4“ // Проблемы управления. 2017. № 1. С. 57-64. EDN: XVBOQT
26. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В., Пивоваров Д. В. Метод логического дополнения на основе равновесного кода., 1 из 4“ для построения полностью самопроверяемых структур систем функционального контроля // Электронное моделирование. 2017. Т. 39, № 2. С. 15-34. EDN: YKEZFB
27. Morozov M., Saposhnikov V. V., Saposhnikov Vl. V., Goessel M. New Self-Checking Circuits by Use of Berger-Сodes // Proc. of the 6th IEEE Intern. On-Line Testing Workshop, Palma de Mallorca, Spain, 3-5 July 2000. P. 171-176.
28. Nikolos D. Self-Testing Embedded Two-Rail Checkers // On-Line Testing for VLSI. 1998. Ch. 7. P. 69-79. DOI: 10.1007/978-1-4757-60-69-9_7 EDN: LOLIEV
29. Ефанов Д. В. Метод логического дополнения для контроля комбинационных схем по двоичным разделимым кодам // Вестн. Ташкент. ин-та инженеров железнодорожного транспорта. 2019. № 2. С. 109-124.
30. Efanov D. V., Sapozhnikov V. V., Sapozhnikov Vl. V. The Self-Checking Concurrent Error-Detection Systems Synthesis Based on the Boolean Complement to the Bose - Lin Codes with the Modulo Value M=4 // Electronic Modeling. 2021. Vol. 43, iss. 1. P. 28-45. DOI: 10.15407/emodel.43.01.028 EDN: WZJVWU
31. Efanov D., Osadchy G., Zueva M. Specifics of Error Detection with Modular Sum Codes in Concurrent Error- Detection Circuits Based on Boolean Complement Method // Proc. of the 19th IEEE East-West Design & Test Symp. (EWDTS’2021), Batumi, Georgia, Sept. 10-13, 2021. P. 59-69. DOI: 10.1109/EWDTS52692.2021.9581036 EDN: QMQHPT
32. Efanov D., Osadchy G., Zueva M. Special Aspects of Errors Definition via Sum Codes within Embedded Control Schemas Being Realized by Means of Boolean Complement Method // Proc. of the 11th IEEE Intern. Conf. on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications (IDAACS’2021), Cracow, Poland, Sept. 22-25, 2021. Vol. 1. P. 424-431. DOI: 10.1109/IDAACS53288.2021.9660837 EDN: ERLNVK
33. Сагалович Ю.Л. Введение в алгебраические коды. М.: ИППИ РАН, 2010. 302 с. EDN: QMVFGJ
34. Efanov D., Plotnikov D., Sapozhnikov V., Sapozhnikov Vl., Abdullaev R. Experimental Studies of Polynomial Codes in Concurrent Error Detection Systems of Combinational Logical Circuits // Proc. of 16th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2018), Kazan, Russia, Sept. 14-17, 2018, P. 184-190. DOI: 10.1109/EWDTS.2018.8524684 EDN: YSLLSC
35. Abdullaev R. B., Efanov D. V., Sapozhnikov V. V., Sapozhnikov Vl. V. Polynomial Code with Detecting the Symmetric and Asymmetric Errors in the Data Vectors // Proc. of the 17th IEEE East-West Design & Test Symp. (EWDTS’2019), Batumi, Georgia, Sept. 13-16, 2019. P. 157-161. DOI: 10.1109/EWDTS.2019.8884451 EDN: QWZQVE
36. Abdullaev R., Efanov D. Polynomial Codes Properties Application in Concurrent Error-Detection Systems of Combinational Logic Devices // Proc. of the 19th IEEE East-West Design & Test Symp. (EWDTS’2021), Batumi, Georgia, Sept. 10-13, 2021. P. 40-46. DOI: 10.1109/EWDTS52692.2021.9580992 EDN: SSXPMC
37. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В. Классификация ошибок в информационных векторах систематических кодов // Изв. вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58, № 5. С. 333-343. 10.17586/0021- 3454-2015-58-5-333-343. DOI: 10.17586/0021-3454-2015-58-5-333-343 EDN: TTGVBN
38. Ефанов Д. В., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Модифицированные коды с суммированием взвешенных переходов в системах функционального контроля комбинационных схем // Тр. ИСП РАН. 2017. Т. 29, № 5. С. 39-60. DOI: 10.15514/ISPRAS-2017-29(5)-3 EDN: ZWZZRP
39. Efanov D., Sapozhnikov V., Sapozhnikov Vl., Osadchy G., Pivovarov D. Self-Dual Complement Method up to Constant-Weight Codes for Arrangement of Combinational Logical Circuits Concurrent Error-Detection Systems // Proc. of the 17th IEEE East-West Design & Test Symp. (EWDTS’2019), Batumi, Georgia, Sept. 13-16, 2019. P. 136-143. DOI: 10.1109/EWDTS.2019.8884398 EDN: GXLEWV
Выпуск
Другие статьи выпуска
Предложен алгоритм, разработанный для поиска нефтегазовых месторождений-аналогов, основанный на кластеризации байесовских сетей, построенных на параметрах месторождений. С помощью байесовский сетей возможно эффективно представить нефтегазовые месторождения в виде многомерного распределения с учетом сложных взаимосвязей между параметрами. Для каждого из месторождений в производственной базе данных строилась байесовская сеть на выборке из ближайших его соседей, полученных с использованием метрики косинусного расстояния. Кластеризация построенных на выборках месторождений сетей производится путем сравнения метрики расстояния Хэмминга между вытянутыми в одномерный вектор матрицами смежности. Произведен сравнительный анализ разработанного подхода и других методов поиска аналогов на основе методов машинного обучения. Приведены результаты оценки работы алгоритма, подтверждающие, что моделирование и поиск аналогов с помощью байесовских сетей является более комплексным решением задачи. Точность восстановления пропущенных значений для большинства параметров с помощью разработанного алгоритма оказалась выше, чем в существующих классических алгоритмах кластеризации
Решается актуальная проблема обоснования общего метода одновременного оценивания линейной и объемной износостойкости материалов с учетом постоянного и переменного давления на образец. Это открывает возможность оценивать уровень объемной износостойкости по стандартам для линейной износостойкости.
Рассматривается вопрос усовершенствования конструкции корпуса лазерной головки для обеспечения ее компактности с учетом возможностей аддитивного оборудования, позволяющего изготовить более конструктивно сложные детали корпуса из пластика. Изготовление такого корпуса лазерной головки из пластика позволяет снизить его материалоемкость по сравнению с корпусом, изготовленным из алюминиевого сплава Д16. Дополнительно снизить материалоемкость пластикового корпуса предлагается за счет введения в его конструкцию специальных выборок и ребер жесткости. С использованием CAE-модуля CAD/CAM-системы SolidWorks был проведен сравнительный анализ прочности и жесткости вариантов конструкции корпуса, собранного из деталей с выборками и ребрами жесткости, а также без них. Результаты моделирования процесса деформации показали, что возможна замена материала деталей корпуса из алюминиевого сплава на пластик и что снижение материалоемкости и изменение конструкции корпуса не приводит к потере его прочности и жесткости, вызывающей недопустимое отклонение лазерного луча от вертикали, т. е. не отражается на функционировании лазерной головки. Предлагается внедрить такую лазерную головку в состав вертикального обрабатывающего центра, чтобы наряду с традиционными способами обработки заготовок из различных материалов методом резания на нем была доступна широкая гамма различных видов лазерной обработки. Это позволит не только расширить технологические и функциональные возможности такого оборудования с числовым программным управлением и сократить время изготовления продукции, но и улучшить технологические, точностные и функциональные характеристики производимого изделия
Рассматриваются оптические дальномеры на основе лазеров, в которых измерения осуществляются не по времени получения отраженного от объекта импульса, а путем свертки отраженного и опорного сигналов. По положению результирующего сигнала на временной оси определяются время прихода отраженных колебаний и дальность объекта. За счет оптимальной обработки получаемого сигнала повышается точность и быстродействие дальномера
Рассматриваются системы прецизионного электропривода для робототехнических комплексов, к которым предъявляются жесткие требования по допустимому уровню пульсаций электромагнитного момента. Одновременно с этим необходимо обеспечивать широкий диапазон регулирования скорости. Эти требования не могут быть удовлетворены только за счет совершенствования алгоритмов управления, так как ограничивающими факторами являются диапазон регулирования выходного напряжения, а также импульсной характер работы инвертора напряжения. Снижение уровня пульсаций выходного тока и напряжения может быть достигнуто путем применения многоуровневых топологий инверторов, совмещающих свойства широтно-импульсной и амплитудно-импульсной модуляции, что обусловлено увеличением числа уровней выходного напряжения. В качестве альтернативы многоуровневым топологиям предлагается рассмотреть многофазные топологии инверторов, которые свободны от ряда недостатков традиционных многоуровневых топологий и позволяют при этом увеличить число уровней выходного напряжения
На основе алгоритма формирования предпочтительных пар (ПП) последовательностей Гордона — Миллса — Велча (ГМВП) получен полный перечень ПП ГМВП с периодом N=1023, обладающих пятиуровневой периодической взаимно корреляционной функцией и различными значениями эквивалентной линейной сложности, выступающей в качестве показателя структурной скрытности псевдослучайных последовательностей. Особенность формирования ГМВП с периодом N=1023 заключается в том, что для каждой базисной М-последовательности (МП) можно синтезировать по пять ГМВП, тогда как для периодов N=63, N=255, N=511 для каждой МП можно построить только по одной ГМВП. В поле GF(2 10) существует 60 примитивных полиномов, с каждым из которых можно сформировать по десять ПП МП. Структурная скрытность ГМВП с периодом N=1023 в 2, 4, 8 раз превышает аналогичную характеристику МП, что определяет предпочтительность применения ГМВП в системах передачи цифровой информации, к которым предъявляются повышенные требования по помехозащищенности, конфиденциальности и скрытности
Рассмотрен вопрос построения дискретных полосовых и режекторных фильтров с использованием импульсных и переходных характеристик непрерывных фильтров-аналогов нижних и верхних частот. Разработана методика синтеза перестраиваемых полосовых и режекторных фильтров с неизменной шириной амплитудно-частотных характеристик независимо от частоты настройки фильтров. Найдены весовые коэффициенты разностных уравнений, определяющих работу дискретных полосовых и режекторных фильтров, обладающих неизменной шириной амплитудно-частотных характеристик в условиях переменной частоты настройки фильтров. В основу синтеза положено представление математической частотной передаточной функции фильтра отдельно в области положительных и отрицательных частот, для каждой из которых применяется смещенное на частоту настройки выделенной области билинейное z-преобразование. Получены передаточные функции в z-плоскости дискретных фильтров отдельно для областей положительных и отрицательных частот. Путем суммирования и перемножения передаточных функций получены итоговые передаточные функции в z-плоскости для дискретных полосовых и режекторных фильтров. Переходом от z-параметра к параметру jω получены выражения для частотных передаточных функций синтезированных полосовых и режекторных фильтров. Произведен расчет амплитудно-частотных характеристик синтезированных фильтров и показано, что их ширина остается постоянной при изменении частоты настройки фильтров. Разработанная методика полезна при построении адаптивных систем и устройств обработки сигналов, таких как системы обнаружения и фильтрации сигналов, доплеровские измерители скорости, системы селекции движущихся целей.
Издательство
- Издательство
- МИНОБРНАУКИ РОССИИ
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- Тверская ул., д.11, г. Москва, ГСП- 3, 125993
- Юр. адрес
- 125009, г Москва, Тверской р-н, ул Тверская, д 11 стр 1, кв 4
- ФИО
- Фальков Валерий Николаевич (МИНИСТР)
- E-mail адрес
- info@minobrnauki.gov.ru
- Контактный телефон
- +7 (495) 5471316