Разработка программно аппаратного прототипа псп генератора
Мы уже писали ранее о генераторах для грузовиков. Однако сегодня хотим рассмотреть схему подключения устройств и дать несколько советов по эксплуатации.
Итак, генератор 4242 03.3771 имеет выпрямитель в регулятор напряжения.
Перед сборкой обязательно выполняется проверка работоспособности выпрямителя установки на стенде.
Так как блок состоит из трех элементов, советуем осмотреть все переходы.
Советы по эксплуатации
Генератор автомобиля МАЗ необходимо периодически проверять. При использовании придерживайтесь следующих правил:
- Не проверяйте состояние схем генератора МАЗ лампочкой либо мегомметров с напряжением более 26 В;
- Не допускайте осмотра агрегата замыканием клемм;
- Не отключайте провода от вывода, а также аккумулятор при работающей установке.
Согласно схеме подключения генератора МАЗ строго соблюдают полярность. Натяжение ремней проверяют только после остановки двигателя и аккумулятора.
Во время мойки автомобиля следует соблюдать осторожность. Поэтому следите за тем, чтобы вода не попала в деталь. Иначе со временем возникнут поломки, которые приведут к ремонту запчасти.
Как подключить генератор МАЗ?
Схема установки зависит от вида установки. На транспортных средствах ОАО «Минский автомобильный завод» с двигателями ЯМЗ применяются следующие модификации:
При проведении ремонта используют схему генератора МАЗ. Разборку выполняют в следующем порядке:
- Отвинчивают соединение щеткодержателя и крышки;
- Вынимают деталь;
- Отворачивают винты шарикоподшипника и стяжки;
- Снимают крышку и отсоединяют вывозы фазы от выпрямителя;
- Отворачивают гайки шкива и снимают его, зажав в тисках ротор;
- Снимают вентилятор и втулку;
- Демонтируют крышку.
Чтобы узнать, как подключить генератор МАЗ правильно, следуйте его схеме. Проверяйте установку через 50 000 пробега и при каждом ТО-2. Во время эксплуатации контролируйте натяжение ремня и следуйте за износом составных элементов.
Особенности устройства генератора 4242 03.3771
Установки состоят из выпрямителей и обмотки. Предусмотрено сопротивление подпитки.
Генераторы автомобиля МАЗ моделей 3112 и 1312 питание получают от дополнительных диодов. Установки имеют контрольную лампу заряда аккумулятора, сообщающую о состоянии агрегата.
Деталь состоит из нескольких элементов:
Генераторы имеют фазовый вывод, предназначенные для подключения тахометра. У моделей 6582.3701 и Г273В предусмотрена посезонная регулировка напряжения.
Модификации 3112.3771 и 1312.3771 оснащены температурной компенсацией. Статор выполнен в виде стальных пластин. Внутри находятся пазы (18 штук) с медной трехфазной обмоткой.
Отверстия расположены по окружности. Используется соединение по схеме генератора МАЗ «звезда». Ротор изготовлен из стали в форме втулки. Имеет катушку возбуждения с намоткой.
Рядом с втулкой расположены полюса, образующие двенадцатиполюсную систему. Для крепления используется прессовая посадка.
Крышка контактных колец отлита из алюминиевого сплава. Выпрямитель укреплен прямо на ней. С внешней стороны помещены контакты проводов. В крышке привода имеется посадочное место под шарикоподшипник.
Чтобы упростить снятие, предусмотрены резьбовые отверстия.
Генератор МАЗ обеспечивает питанием электрооборудование автомобиля. Возбуждение установки осуществляется при частоте вращения до 1200 мин.
Правильное подключение и эксплуатация агрегата гарантируют длительную работу агрегата.
Поэтому тщательно изучите схему подключения генератора МАЗ. Если вы сомневаетесь в своих силах – обратитесь за помощью к специалисту.
Ремонт и подключение генератора на грузовых автомобилях МАЗ
Генератор МАЗ является источником электроэнергии бортовой сети автомобиля при работающем двигателе. Питание потребителей осуществляется параллельно с аккумуляторной батареей (АКБ). Сеть устроена так, что при напряжении генератора более 24 В начинается заряд аккумуляторов, а менее — наоборот. На автомобилях МАЗ устанавливаются агрегаты различных типов, отличающихся между собой мощностью и способом подключения. Однако их конструкция и принцип действия одинаковы.
Устройство
Генераторная установка (ГУ) представляет собой трехфазную синхронную машину с возбуждением от постороннего источника питания и выпрямительным блоком. Для контроля величины выходного напряжения и поддержания его в заданных пределах, установлен интегральный регулятор напряжения.
Принцип работы генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Вращающееся магнитное поле ротора, пересекая обмотки статора, наводит в них ЭДС, которая через выпрямительный блок подключается к нагрузке. Основными элементами генератора являются:
- ротор;
- статор;
- передняя и задняя крышки со встроенным выпрямителем;
- щеткодержатели с интегральным регулятором напряжения;
- шкив и крыльчатка вентилятора.
Ротор генератора представляет собой вал из электротехнической стали, на который намотана обмотка возбуждения (индуктор). Питание к ней подводится через 2 контактных кольца, установленных со стороны задней крышки. На вал напрессованы 12 клювообразных магнита. На обоих концах ротора установлены шарикоподшипники.
Обмотка статора трехфазная, состоит из 36 катушек. Каждая фаза имеет по 12 последовательно соединенных обмоток, расположенных в пазах статора и смещенных одна относительно другой на 120°. Электрическое соединение полюсов выполнено по принципу «звезда». Выходные клеммы фаз соединены с выпрямительным блоком.
На задней крышке генератора установлены выпрямительный блок, регулятор напряжения и щеткодержатели. Элементы корпуса отлиты из алюминиевого сплава. В центре каждой крышки имеется место для установки подшипника. Крыльчатка вентилятора устанавливается на задний конец вала, удерживается от проворачивания шпонкой и фиксируется гайкой. Подобным способом крепится двухручейковый шкив на валу якоря в передней части ГУ. Устройство генераторов различных моделей автомобилей МАЗ одинаково и отличаются только способом подсоединения к сети.
Как подключить генератор МАЗ
Исправная работа приборов бортовой сети во многом зависит от правильности подключения ГУ. Если МАЗы знаменитой пятисотой серии могли работать, обходясь одной батареей, то на современных машинах такое невозможно. Наличие большого количества электронных приборов и гаджетов увеличило энергопотребление сети и требует дополнительного источника питания.
Схема подключения генератора МАЗ зависит от его типа. Однако во всех случаях должно осуществляться питание индуктора и подключение нагрузки, в качестве которой выступает бортовая сеть и АКБ. Клеммы для соединения находятся на задней крышке и обозначаются буквами «Ш» и «+Д» для обмотки возбуждения и «+» — для нагрузки (замок зажигания).
Выход одной из фаз ГУ подключается к тахометру. Вывод «В» соединен с реле блокировки генератора и контрольной лампой заряда батареи. Схема включения проста, однако требует внимания при выполнении работ.
Неисправности
Поломки ГУ могут быть как в электрической, так и в механической части. Признаками дефектов являются отсутствие зарядного тока при работе двигателя автомобиля или падение напряжения в момент включения большой нагрузки. В первом случае неисправность чаще всего связана с отсутствием тока возбуждения или выходом из строя регулятора напряжения, а во втором — с пробуксовкой приводного ремня.
Все дефекты устраняемые, кроме тех, которые связаны с повреждением обмоток статора и ротора. В этом случае необходима агрегатная замена механизма.
Ремонт
Для устранения неисправностей ГУ необходимо демонтировать со штатного места. Выявить неисправность можно только разобрав устройство. В результате должно получиться 2 половины: первая, состоящая из передней крышки со шкивом и якорем, вторая — из задней крышки и статора. Для проведения проверок и замеров обмотку статора отсоединяют от выпрямительного блока. Катушки проверяют на целостность и пробой на корпус.
Для измерения сопротивления обмоток используют тестер, а замыкания на корпус — мегаомметр на 100 В.
Использование контрольных ламп на 220 В запрещено по требованиям безопасности. Аналогично проверяется обмотка возбуждения. Поврежденные элементы подлежат замене.
При проверке выпрямителя прозванивают все диоды в прямом и обратном направлении. Дефектные детали выпаиваются и заменяются исправными. Обязательной проверкой является тестирование работоспособности регулятора напряжения, который часто называют «шоколадка». Для этой цели используется контрольная лампа на 24 В. Этими действиями проверяется целостность цепи подачи тока возбуждения на обмотку ротора.
Обслуживание
Уход за генератором должен быть регулярным. В связи с тем что его демонтаж связан с дополнительными сопутствующими работами, во время нормальной эксплуатации ограничиваются периодическим наружным осмотром. При этом следят за тем, чтобы на корпус ГУ не попадала вода, а соединительные провода не касались вращающихся частей. Проводники с поврежденной изоляцией должны быть заменены или заизолированы. Уход за подшипниковыми узлами, контроль износа и замену щеток совмещают с ремонтом во время полной разборки ГУ.
Схема Подключения Генератора Маз
Вал стальной, на его рифленой поверхности жестко, посредством прессовки, закреплены стальная втулка, полюсные наконечники и контактные кольца.
Особенности устройства генератора При использовании придерживайтесь следующих правил: 2.
Принцип работы генераторной установки Г на примере включения ее в схему электрооборудования автомобилей МАЗ показан на рис.
Правильное подключение генератора «КАМАЗ» Евро 2. Connect generator «KAMAZ» Euro 2.
На автомобиле регулятор отключается. Обмотка возбуждения питается от источника постоянного тока например, аккумуляторной батареи.
Охлаждение генератора производится протяжной вентиляцией.
Шарикоподшипник, размещенный на валу со стороны привода, фиксирован от осевого перемещения. При необходимости, убедиться в исправности показывающих приборов с помощью заведомо исправных.
Токоскоростная характеристика генератора Рис. При монтаже генератора на двигателе необходимо: 2.
В первом случае это может быть система охлаждения или топливоподачи, состоящая из разноплановых элементов.
ГЕНЕРАТОР И РЕЛЕ 702 ДЛЯ ИНДИКАЦИИ РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА
Схема генератора МАЗ
Как подключить генератор МАЗ?
При мойке двигателя рекомендуется защищать генератор от попадания воды. Каждая фаза состоит из двенадцати последовательно соединенных катушек, расположенных на отдельных полюсах всего 36 полюсов.
В щеткодержателе также установлено подпиточное сопротивление 3 величиной 75Ом, служащее для обеспечения надёжного возбуждения генераторной установки на низких оборотах двигателя. Отключение аккумулятора при работе силового агрегата снижает нагрузки и приводит к неисправности генератора ЯМЗ. Замену вышедшего из строя регулятора и щеток надо проводить в мастерской.
В случае отклонения указанных замеров за требуемые пределы необходимо определить и устранить неисправность бортовой сети автомобиля. Схема подключения генератора МАЗ Дата публикации: Максимальная сила тока возбуждения, на которую рассчитаны элементы конструкции регулятора Я, равны 3,3 А.
Это сделано для того, чтобы разгрузить контакты ВПС, так как ток при первоначальном возбуждении генератора может достигать 5 А. Генераторная установка представляет собой трехфазную двенадцатиполюсную синхронную электрическую машину со встроенным выпрямительным блоком, помехоподавляющим конденсатором, щеткодержателем с регулятором напряжения и системой с протяжной вентиляцией. Кроме прямых функций — выработки электроэнергии для снабжения электрооборудования авто, к современным генераторам предъявляется еще одно требование — он не должен влиять и реагировать на радиоволны.
Сердечник набран из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком и соединенных сваркой по наружной поверхности пакета. А оно требуется для системы зажигания, бортового компьютера а теперь и разнообразных гаджетов , устройств диагностики и контроля и само собой для освещения, как сигнального, так и бытового.
С увеличением частоты вращения ротора напряжение генератора может достигнуть опасного для приемников значения, поэтому генератор работает совместно с регулятором напряжения, поддерживающим напряжение в бортовой сети автомобиля в заданных пределах. Так как электродвигатель работает непродолжительное время, то он обеспечивает нормальную работу подогревателя при пробегах автомобилей в течение нескольких капитальных ремонтов. Происходит возбуждение генератора от тока независимого источника — аккумуляторных батарей. Во время эксплуатации контролируйте натяжение ремня и следуйте за износом составных элементов. Водостойкое исполнение генератора обеспечивается применением соответствующих покрытий поверхности его деталей и пропиткой обмоток водостойкими лаками.
Генераторы автомобиля МАЗ моделей и питание получают от дополнительных диодов. Если напряжение возрастает или уменьшается, регулятор соответственно уменьшает или увеличивает ток возбуждения и вводит напряжение в нужные пределы. Ротор 17 представляет собой вал с напрессованными шихтованным пакетом и втулкой. Нельзя проверять исправность схемы электрооборудования и отдельные провода мегомметром или лампой, на которую подается напряжение выше 26 В, при неотключенном генераторе. После сборки схема закрывается крышкой и заливается специальным герметиком.
На другой малогабаритной керамической плате расположены структуры кристаллы транзистора предоконечного каскада Т2, выходного транзистора Т3 и гасящего диода Д1. Неправильное подключение проводов и клемм вызывает выход из строя выпрямительных диодов. При проверке генератора на автомобиле пересоединять провода и подключать для проверки приборы необходимо при отключенном выключателе массы. Вывод предназначен для подключения тахометра и других устройств реле блокировки стартера, АБС и прочее , критичных к форме фазного сигнала. Фазы обмотки статора якоря генератора
Схема подключения резервного генератора к дому. Реверсивный рубильник схема подключения
Лучшие цены
При проверке генератора на автомобиле пересоединять провода и подключать для проверки приборы необходимо при отключенном выключателе массы.
Стабилитрон не пропускает через себя ток при напряжении ниже напряжения стабилизации и пробивается, т. И пока такое положение вещей сохраняется, надобность в автомобильном генераторе не отпадает — слишком уж много элементов автомобиля зависят от электроэнергии, которое данное устройство вырабатывает.
Регулятор напряжения 51 типа Это сделано для того, чтобы разгрузить контакты ВПС, так как ток при первоначальном возбуждении генератора может достигать 5 А.
Поэтому наличие блокировки позволяет предотвратить поломку свечей ЭФУ электрофакельного устройства. С увеличением частоты вращения ротора напряжение генератора может достигнуть опасного для приёмников значения. Поэтому следите за тем, чтобы вода не попала в деталь. При необходимости — очистить места присоединения проводов и подтянуть контактные части генератора и реле-регулятора.
Система электроснабжения авто МАЗ
Корпус генератора является минусовым выводом и подключается к массе машины. Правильно натянутый ремень привода генератора от усилия 3 кГ, приложенного к середине ветви ремня, должен иметь прогиб 10—15 мм.
Обмотка возбуждения генератора подключается к бортовой сети и далее генератор, работает как описано выше см. Концы обмотки возбуждения припаяны к контактным кольцам, расположенным на изоляционной втулке. Иначе со временем возникнут поломки, которые приведут к ремонту запчасти. Генераторная установка Г заменяет собой генераторы Г и Г с соответствующими регуляторами напряжения. Происходит возбуждение генератора от тока независимого источника — аккумуляторных батарей.
Регулятор представляет собой электронное устройство, закрытое крышкой и залитое специальным герметиком. Разборку выполняют в следующем порядке: 1. Ремонт генератора МАЗ отвернуть два винта крепления щеткодержателя 3 см. Однако сегодня хотим рассмотреть схему подключения устройств и дать несколько советов по эксплуатации. По необходимости покупку можем переслать в любой регион, работаем с наличными и безналичными формами оплаты, оформляем отсрочки.
Это сделано для того, чтобы разгрузить контакты ВПС, так как ток при первоначальном возбуждении генератора может достигать 5 А. При снижении тока возбуждения напряжение генератора падает, стабилитроны Д2 и ДЗ вновь запираются, схема переходит в исходное положение, и напряжение генератора снова начинает расти. Проверяйте установку через 50 пробега и при каждом ТО
Назначение работа и устройство генератора
· бесперспективность атаки полным перебором ( XSL-атаки в учёт не берутся, так как их эффективность на данный момент полностью не доказана);
· эффективность реализации и, соответственно, высокое быстродействие на современных компьютерах ;
· наличие защиты от навязывания ложных данных (выработка имитовставки) и одинаковый цикл шифрования во всех четырёх алгоритмах стандарта.
Недостатки стандарта связаны с неполнотой стандарта в части генерации ключей и таблиц замен. Считается, что у стандарта существуют «слабые» ключи и таблицы замен , но в нем не описываются критерии выбора и отсева «слабых». В связи с этим могут возникнуть такие проблемы как:
· нельзя определить криптостойкость алгоритма, не зная заранее таблицы замен;
· реализации алгоритма от различных производителей могут использовать разные таблицы замен и могут быть несовместимы между собой;
· возможность преднамеренного предоставления слабых таблиц замен лицензирующими органами РФ;
· потенциальная возможность (отсутствие запрета в стандарте) использования таблиц замены, в которых узлы не являются перестановками, что может привести к чрезвычайному снижению стойкости шифра.
Результаты анализа статистической безопасности криптографических генераторов ПСП:
В таблице приведено число успешно пройденных оценочных статистических тестов. Длина анализируемой последовательности во всех случая равна 2 20 бит, число экспериментов равно 1000 для каждого теста. Для всех генераторов исходный ключ для каждого эксперимента формировался случайным образом. Чтобы тест мог считаться пройденным, из 1000 экспериментов успешно должно закончится не менее 980.
Список пройденных тестов, отображенных в таблице:
Исходя из таблицы видно, что выбранный генератор показывает достойные результаты.
Алгоритм ГОСТ 28147-89 предусматривает четыре режима работы :
· шифрование данных в режиме простой замены;
· шифрование данных в режиме гаммирования;
· шифрование данных в режиме гаммирования с обратной связью;
Рассмотрим реализацию алгоритма ГОСТ 28147-89 с работой в режиме простой замены.
В данной работе выбран метод программной реализации генератора ПСП, т.к применение аппаратных методов требует наличия специального оборудования.
Проблемы, которые нужно изучить для реализации поставленой цели:
1. Выбор среды разработки и языка программирования
2. Анализ схемы генератора псп ГОСТ 28147-89
3. Разработка программного кода для реализации генератора
4. Проверить удовлетворяет ли генератор псп требованиям, описаным выше
Список используемой литературы:
1. Малик А.А. Информационная безопасность: концептуальные и методологические основы защиты информации /А.А. Малик.- М.: ИНФРА-М, 2004.-282с.
3. Сидорин, Ю.С. Технические средства защиты информации / Ю.С. Сидорин.-СП. : Издательство Политехнического института, 2005.- 108с.
4. 1. Громаков, Ю.А. Сотовые системы подвижной радиосвязи. Технологии электронныхкоммуникаций Т. 48. / Ю.А. Громаков. – М. : Эко-Трендз,1994-205с.
Разработка и обоснование схемы электрической функциональной генератора ПСП
Генератор ПСП строится по следующей структурной схеме:
Построим структурную схему генератора ПСП по заданному полиному . Она будет иметь вид:
, (33)
, (34)
Ширина спектра ШПС формируемого генератором ПСП может быть рассчитана по формуле:
Гц (35)
МГц
База сигнала ПСП, которая формируется генератором М-последовательности, определяется по формуле:
(36)
Разработка и исследование модели генератора ПСП в среде программы Electronic Workbench 5.12
В приложении 2 приведена схема электрическая принципиальная генератора ПСП, построенного в среде программы Electronic Workbench 5.12. Схема собрана на D-триггерах. Именно они играют роль ячеек памяти.
В приложении 2 приведены временные диаграммы в точках принципиальной схемы. Они будут соответствовать таблице истинности, приведённой на странице 27 (Таблица 5). Как видно из временных диаграмм, они в точности соответствуют таблице истинности. При моделировании схемы использовались следующие элементы:
В ходе данного курсового проекта была построена и полностью рассчитана территориальная модель сети подвижной связи. Были найдены основные параметры и характеристики.
Часть сети (4 соты) была смоделирована при помощи программы RPS 2, используемой предприятиями для территориального планирования своих сетей.
При расчётах и проектировании выявились некоторые особенности. А именно: неактуальность некоторых формул для сетей, работающих на частотах больших 1 ГГц. Были найдены подходящие формулы и произведены расчёты.
При проектировании в среде программы Electronic Workbench 5.12 выяснилась следующая особенность: поданный на триггер сигнал при поступлении тактирующего импульса проходит на выход последующего триггера беспрепятственно. Т.о. не удаётся загрузить единицу только в одну ячейку памяти. В реальной же схеме сигнал проходит на выход триггера вместе с тактирующим импульсом, на выход следующего триггера со следующим импульсом и т.д.
Таким образом, была проделана большая работа, которая помогла закрепить имеющиеся знания и приобрести новые. Данный опыт, несомненно, пригодится при дальнейшей работе на предприятиях связи!
Разработка прототипа устройства для тестирования программ управления автономным полётом беспилотного летательного аппарата
Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Интеллектуальные робототехнические системы, беспилотные аппараты» среди работ учащихся 10–11 классов
Актуальность
В сфере программирования автономного полёта беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) существует необходимость обязательного тестирования управляющей программы в различных полётных режимах на натурных испытаниях.
При этом оператору БПЛА необходимо обеспечить безопасность пилотирования и выполнение полётного задания. Стандартный набор устройств управления дроном включает в себя радиопульт и ноутбук. На каждое из них оператор должен быстро и множество раз переключать своё внимание, держа под максимально возможным визуальным контролем трассу и сам аппарат.
Кроме того, место тестирования может быть достаточно большим, что усложняет задачу.
С этими трудностями на личном опыте столкнулся и один из разработчиков проекта – чемпион мира среди юниоров в компетенции «Эксплуатация беспилотных авиационных систем» Чемпионата мира по профессиональному мастерству WorldSkills Kazan 2019.
На Чемпионате мира автор соревновался в модуле «Программирование автономного полёта». Суть модуля заключалась в выполнении полётного задания за определённое время. Многоуровневые трассы требовали обзора с разных ракурсов, поэтому было нужно постоянно их обходить. При этом применяемый набор устройств управления был неудобен и приводил к потере важных данных, поступающих с дрона.
Создание инструмента, облегчающего пилоту тестирование программ управления автономным полётом БПЛА, позволяющего контролировать всю информацию на любой точке трассы.
Предлагается создать компьютер с креплением на руке и дополнить им стандартный набор устройств управления БПЛА (радиопульт и ноутбук) при тестировании управляющей программы.
- Создать проектную команду.
- Продумать ресурсное обеспечение.
- Проанализировать имеющиеся решения проблемы в профессиональной области управления БПЛА.
- Разработать и собрать прототип устройства.
- Установить и настроить подобранное ПО.
- Протестировать программу управления на натурных испытаниях с использованием стандартного набора устройств управления дроном и набора, дополненного наручным компьютером.
- Сравнить результаты испытаний.
Оснащение и оборудование, использованное при создании работы
- БПЛА типа квадрокоптер «Clever 3»
- 3D-принтер и материал для печати
- Персональный компьютер с установленными на него программами («Autodesk Inventor 2020», «Cura 4.4.0» для подготовки модели для печати; «Etcher» для работы с образом ОС; «Termius» для удалённой работы с БПЛА и программа «QGroundControl» для настройки систем БПЛА)
- Комплектующие наручного компьютера
Авторы разработали прототип наручного компьютера, которым дополняется стандартный набор устройств управления БПЛА. Это решение позволяет пилоту более удобно и быстро отслеживать информацию, получаемую с дрона, быть более мобильным и сосредоточенным на самом полёте.
Были проведены натурные испытания, проанализированы результаты. Испытания засняты на видео. Анализ полученных результатов тестирования показал перспективность предложенного прототипа.
Этапы работы над проектом
Этап 1. Осмысление личного опыта участия в конкурсах в компетенции «Эксплуатация беспилотных авиационных систем»: формулирование проблемы, цели и задач для её воплощения.
Этап 2. Анализ ситуации в профессиональной области управления БПЛА: анализ существующих решений, обоснование актуальности проекта, определение потребителей результата проекта.
Этап 3. Выработка концепции предлагаемого устройства. Требования к разрабатываемому устройству:
малый вес устройства (не более 350 гр.); удобство и надёжность крепления на руке;
необходимая функциональность (на уровне стандартного набора управления БПЛА); хорошая читаемость на комфортном расстоянии (
60 см); ёмкость батареи, необходимая для выполнения полётного задания (более 1 ч.); уверенный приём сигнала БПЛА на расстоянии, необходимом для выполнения полётного задания (min 20 м).
Этап 4. Разработка решения:
- разработка и сборка схемы устройства;
- разработка и создание:
- 3D-модели корпуса устройства, 3D-печать корпуса;
- крепления устройства к руке;
- сборка устройства.
Этап 5. Подбор устройств, материалов и ПО (см. пункт 9 описания).
Этап 6. Установка ПО и тестирование действующего прототипа:
- установка и настройка подобранного ПО;
- подбор полётного задания;
- тестирование программы управления на натурных испытаниях с использованием стандартного набора устройств управления дроном и набора, дополненного наручным компьютером;
- сравнение результатов испытаний.
Результаты работы/выводы
Разработанный прототип наручного компьютера позволяет решить проблему обеспечения удобного и быстрого доступа ко всей информации от аппарата при пилотировании, способствует уменьшению времени выполнения полётного задания.
Перспективы использования результатов работы
В результате проектной работы ─ создании наручного компьютера для управления дроном ─ заинтересованы операторы, занимающиеся тестированием программного обеспечения БПЛА.
В рассматриваемом конкретном случае разрабатываемый наручный компьютер может быть использован в тренировочном процессе подготовки к конкурсам в компетенции «Эксплуатация беспилотных авиационных систем».
Предлагаемое решение должно уменьшить время выполнения полётного задания.
Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)
1. Всероссийский конкурс научно-технологических проектов «Большие вызовы – 2020» – победитель.
2. Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» – призёр.
Мнение автора о своей работе, проекте «Инженерный класс в московской школе», конференции «Инженеры будущего», пожелания
«Это был важный и интересный опыт работы в команде над сложным проектом. Работа решила нашу реальную проблему при выполнении полётного задания за определённое время. Тестирование показало направления доработки нашего устройства»
Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Хусаинов Р.Н., Галимов М.Д.
Была разработан прототип программно-аппаратного комплекса для управления мощными источниками токов , целью которого являлся подбор и исследование основных характеристик цифро-аналоговых преобразователей и операционных усилителей . Также было разработано программное обеспечение для исследования основных характеристик разработанного прототипа.
Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Хусаинов Р.Н., Галимов М.Д.
Разработка параметризованного автогенератора программного кода формирователя импульсов на языках описания аппаратуры Verilog/VHDL, для дальнейшей прошивки программируемых логических интегральных схем фирм altera/xilinx Устройство для автоматического исследования нелинейных параметров ВТСП-керамики YBa2Cu3O7-x в переменных магнитных полях Аппаратно-программный комплекс для измерения динамических параметров операционных усилителей Нормализация сигналов мостовых чувствительных элементов i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.Software and hardware system for high-energy power supply controlling was developed, which primary target is selection and analysing of general properties for digital-analog converters and operational amplifiers. Also general properties analysing software was developed.
Текст научной работы на тему «Разработка прототипа программно-аппаратного комплекса для управления мощными источниками токов»
Р. Н. Хусаинов, М. Д. Галимов
РАЗРАБОТКА ПРОТОТИПА ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА
ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МОЩНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ТОКОВ
Ключевые слова: цифро-аналоговый преобразователь, операционный усилитель, мощный источник токов, программируемая
логическая интегральная схема.
Была разработан прототип программно-аппаратного комплекса для управления мощными источниками токов, целью которого являлся подбор и исследование основных характеристик цифро-аналоговых преобразователей и операционных усилителей. Также было разработано программное обеспечение для исследования основных характеристик разработанного прототипа.
Keywords: digital-analog converter, operational amplifier, high-energy power supply, field-programmed gate array.
Software and hardware system for high-energy power supply controlling was developed, which primary target is selection and analysing of general properties for digital-analog converters and operational amplifiers. Also general properties analysing software was developed.
Управление мощными источниками токов широко применяется в различных областях научной деятельности человека. Перечислим некоторые: станки с числовым программным управлением, приборы авиационной и автомобильной промышленности и т.д. Несмотря на это, на российском рынке практически не представлены отечественные разработки устройств для управления мощными источниками токов, а существующие устройства и импортные аппараты не обладают достаточной гибкостью управления и возможностью внедрения в другие системы. При адаптации и внедрении таких устройств в сложные системы и комплексы обязательно возникают трудности, связанные с проблемами интерфейсов, питания, логических и функциональных особенностей.
На сегодняшний день современные комплексы представляют собой сложную систему взаимодействия программного обеспечения и радиотехнических устройств /1/. Перед нами стоит задача разработки аппаратного средства и программного обеспечения для создания образца устройства, позволяющего управлять мощными источниками токов, в различных управляемых устройствах и системах, а так же обеспечение контроля и предотвращения аварийных ситуаций на управляемых устройствах и обеспечение безопасности человеческой жизни и производственных процессов /2, 3/. Основной преследуемой целью разрабатываемого комплекса является достижение максимальной универсальности применения в составе сложных систем и устройств.
Современное развитие рынка интегральных микросхем дает разработчику все больше и больше возможностей для создания новых высокотехнологичных устройств. Появляющиеся новые микросхемы обладают большей интеграцией и способны обеспечивать большое быстродействие. Вместе с этим растет и функциональность микросхем. От этого зависит функциональность, габаритные размеры, потребляемая мощность, возможность дальнейшей модернизации и стоимость разработки.
На этапе разработке прототипа для данных целей были выбраны цифро-аналоговые преобразователи AD7533, а также операционные усилители AD711K фирмы Analog Devices. Принципиальная схема прототипа программно-аппаратного комплекса приведена на рисунке 1.
BIPOLAR ANALOG INPUT
Рис. 1 - Принципиальная схема прототипа программно-аппаратного комплекса для управления мощными источниками токов
Как видно из принципиальной схемы прототипа цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) ЛЭ7533 имеет биполярный цифровой вход на 10 бит, для управления аналоговым выходом. Управлять ЦАП можно с помощью программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), микроконтроллера (МК) или любого другого цифрового программируемого устройства. Для данного ЦАП необходимо использование двух операционных усилителей (ОУ). Были выбраны ОУ ЛБ7ПК (согласно требованиям технического паспорта ЦАП ЛБ7533).
В прототип были заложены два разъема
ГОС10 (один для питания, другой для аналогового выхода), а также один разъем ГОС40 для соединения земли прототипа с землей цифрового управляющего устройства, а также принятия 10 управляющих бит для ЦАП АБ7533.
Схема испытания прототипа программно-аппаратного комплекса изображена на рисунке 2.
Рис. 2 - Схема испытания прототипа программно-аппаратного комплекса для управления мощными источниками токов
формирования синуса, косинуса и пилы). Скриншоты двух вкладок программного обеспечения формирования косинуса представлены на рисунке 3.
Рассмотрим суть схемы испытания прототипа. В качестве цифрового управляющего устройства для разработанного прототипа была выбрана ПЛИС Cyclone II EP2C20F484C7N фирмы Altera (в составе отладочного комплекта Altera DE1). К отладочному комплекту Altera DE1 был подключен модуль UM232R фирмы Future Technology Devices International для соединения комплекта Altera DE1 и персонального компьютера посредством USB разъема. Для питания прототипа использовался источник питания RT-50C фирмы Mean Well.
Были проведены успешные испытания прототипа программно-аппаратного комплекса для управления мощными источниками токов. Для проверки работоспособности прототипа были получены стандартные сигналы: синус, косинус, пила.
Рис. 3 - Скриншоты двух вкладок программного обеспечения формирования косинуса для прототипа программно-аппаратного комплекса для управления мощными источниками токов
1. Хусаинов Р.Н., Галимов М.Д. Создание облачной системы обработки и хранения цифровых данных, полученных на медицинском оборудовании /Вестник Казан. гос. технол. ун-та-2013.- №2.-С.212-213.
2. Садриева Д.И., Николаева Н.Г., Горюнова С.М., Гари-фуллина А.Р. Анализ безопасности на предприятиях пищевой промышленности /Вестник Казан. гос. технол. ун-та-2013.- №5.-С.274-275.
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.3. Зеленко О.В., Климанова Е.Ю., Нургалиев Р.К., Пере-вощиков Е.Н. Актуальность применения системы промышленной безопасности Prosafe-RS /Вестник Казан. гос. технол. ун-та-2013.- №5.-С.280-281.
Псевдослучайные последовательности (ПСП) широко используются в различных областях науки и техники от моделирования физических процессов и методов Монте-Карло до криптографии. В работе исследуется ряд свойств однородных двумерных булевых клеточных автоматов , а также разрабатывается новый генератор псевдослучайных последовательностей , основанный на использовании этих автоматов. Выходные последовательности таких генераторов имеют хорошие статистические свойства, а аппаратная реализация предложенных алгоритмов на типовых ПЛИС обладает очень высоким быстродействием до 25 Гбит/с на частоте 100 МГц.
Похожие темы научных работ по математике , автор научной работы — Сухинин Борис Михайлович
О некоторых свойствах клеточных автоматов и их применении в структуре генераторов псевдослучайных последовательностей Высокоскоростные генераторы псевдослучайных последовательностей на основе клеточных автоматов Разработка генераторов псевдослучайных двоичных последовательностей на основе клеточных автоматов Клеточные автоматы, основанные на графах Рамануджана, в задачах генерации псевдослучайных последовательностей i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.We investigate a number of properties of uniform two-dimensional boolean cellular automata and propose a new method for pseudorandom sequences generation based on such automata. Generated sequences show good statistical properties. Moreover, hardware implementation of the method on a typical FPGA has very high performance of up to 25 Gbps at 100 MHz frequency
Текст научной работы на тему «Высокоскоростные генераторы псевдослучайных последовательностей на основе клеточных автоматов»
ПРИКЛАДНАЯ ДИСКРЕТНАЯ МАТЕМАТИКА
2010 Математические методы криптографии №2(8)
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КРИПТОГРАФИИ
ВЫСОКОСКОРОСТНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ НА ОСНОВЕ КЛЕТОЧНЫХ АВТОМАТОВ
Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, г. Москва,
Псевдослучайные последовательности (ПСП) широко используются в различных областях науки и техники — от моделирования физических процессов и методов Монте-Карло до криптографии. В работе исследуется ряд свойств однородных двумерных булевых клеточных автоматов, а также разрабатывается новый генератор псевдослучайных последовательностей, основанный на использовании этих автоматов. Выходные последовательности таких генераторов имеют хорошие статистические свойства, а аппаратная реализация предложенных алгоритмов на типовых ПЛИС обладает очень высоким быстродействием — до 25 Гбит/с на частоте 100 МГц.
Ключевые слова: генераторы псевдослучайных последовательностей, клеточные автоматы, лавинный эффект.
Клеточным автоматом (КлА) называется модель с дискретным временем, состоящая из множества ячеек памяти, упорядоченных в периодическую n-мерную решетку [1]. Заполнения ячеек являются элементами некоторого конечного множества. Для каждой ячейки выбирается ее окрестность, которая используется для определения заполнения ячейки на следующем такте работы по некоторому заранее заданному правилу.
Для классических клеточных автоматов выполняются два свойства: однородности и локальности [2]. Однородность означает, что все ячейки КлА являются неразличимыми по своим свойствам; кроме того, для решения проблемы краевых клеток противоположные края решетки отождествляются, то есть двумерная решетка закручивается в тор. В соответствии со свойством локальности в окрестность каждой ячейки входят только ячейки, удаленные от нее на расстояние не более заданного.
Обширные исследования одномерных клеточных автоматов были проведены Стефаном Вольфрамом (см., например, 3; исследование же КлА размерности 3 и более обладает ограниченным практическим интересом в силу сложности их реализации. Поэтому в настоящей работе рассматриваются двумерные булевы клеточные автоматы с прямоугольными ячейками. В таких автоматах заполнения ячеек памяти содержат двоичные значения; использование двоичного множества и прямоугольная форма ячеек облегчают реализацию КлА и их применение в вычислительной технике. В качестве правила, определяющего новые заполнения ячеек на следующем
такте работы, используется булева функция, аргументами которой являются заполнения ячеек, входящих в окрестность данной; такую функцию будем называть локальной функцией связи. В качестве окрестности ячейки используем подмножество ячеек, непосредственно смежных с данной, а также, возможно, ее саму; использование более широкого множества увеличивает число аргументов локальной функции связи и делает ее реализацию непрактичной.
1. Свойства клеточных автоматов
1.1. Зависимость числа единичных заполнений ячеек
о т в е с а л о к а л ь н о й ф у н к ц и и с в я з и
Локальная функция связи является основным параметром, определяющим особенности функционирования клеточного автомата. Важной задачей является изучение зависимости между характеристиками локальной функции связи и распределением заполнений ячеек решетки клеточного автомата.
Рассмотрим локальную функцию связи f, вектор значений которой имеет длину 2е, где в — число аргументов функции (оно совпадает с мощностью окрестности ячейки). Пусть вес функции f, то есть число наборов аргументов, на которых функция принимает единичные значения, равен ш. Относительным весом функции назовем величину ш0 = ш/25.
Предположим, что начальные заполнения ячеек решетки распределены случайно и равновероятно, то есть для произвольной ячейки т
В таком случае все возможные двоичные наборы Ф(т) длины в, соответствующие заполнениям ячеек из окрестности т, также будут встречаться с равной вероятностью.
Поскольку вес функции f равен ш и все наборы аргументов равновероятны, вероятности того, что функция f принимает единичное или нулевое значение на наборе Ф (т), составляют
Рг^ (Ф (т)) = 1] = ш/2* = шо,
Рг^( Ф(т)) = 0] = 1 - шо.
Напомним, что заполнение ячейки т на следующем такте работы клеточного автомата совпадает со значением локальной функции связи на наборе Ф (т). Из этого очевидным образом следует, что одинаковое количество единичных и нулевых заполнений ячеек достигается только при шо = 1/2, что соответствует равновесным локальным функциям связи.
На рис. 1 изображены графики временной зависимости отношения числа единичных заполнений к общему количеству ячеек КлА при различных весах локальной функции связи. Данные отражают усреднение для 1 000 различных клеточных автоматов с размерами решетки 37 х 11 ячеек и случайно выбранной локальной функцией связи от 9 аргументов (длина вектора значений 512). На графиках хорошо видно, что каждому значению относительного веса шо соответствует быстрое приближение к некоторому стационарному значению числа единичных ячеек клеточного автомата.
1.2. Характеристики лавинного эффекта
Понятие лавинного эффекта было введено Хорстом Фейстелем [6] в 1973 г. для оценки свойств криптографических преобразований. Лавинный эффект показывает,
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.1 > > > 1 1 —1 1 1 1 i 1 1 . . 1 . 1
01(3 - = 0.75. ш - 384
си 0 — 0.625. UJ - 320
Ш(, = 0.375. LO - 192
OJQ - = 0.25. UJ = 128
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.Рис. 1. Отношение числа единичных заполнений к общему количеству ячеек при различных весах локальной функции связи
насколько сильно изменяется выход некоторого преобразования при изменении одного бита входных данных.
Перед тем как перейти к описанию лавинного эффекта в двумерных клеточных автоматах, необходимо ввести несколько дополнительных понятий. Для этого рассмотрим клеточный автомат с решеткой размера Мх х Му. Через m(x,y) обозначим ячейку с координатами (x,y). Поскольку решетка КлА представляет собой тор, вычисления координат осуществляются по модулю соответствующего размера решетки, то есть
m(x,y) = m((x mod Mx),(y mod My)).
В дальнейшем для упрощения записи операцию взятия остатка от деления будем опускать.
Введем понятие расстояния между ячейками клеточного автомата как максимальное абсолютное значение разности соответствующих координат. С учетом закручивания решетки КлА в тор расстояние Д(ш(Х1 ,yi),m(x2,y2)) между ячейками m(xi ,У1) и т(Х2 ,У2) задается формулой
A(m(xi,yi) ,m(x2,y2)) = max(min(|xi - X2I , Mx - |xi - Х21),
min(|yi - У21 ,Му - |yi - У2|^.
Очевидно, что максимально возможное расстояние между двумя ячейками КлА равно
Рассмотрим два идентичных клеточных автомата, т. е. автоматы с одинаковыми размерами решетки Мх х Му (для определенности будем считать, что Мх ^ Му), одной и той же локальной функцией связи и одинаковыми заполнениями совпадающих по координатам ячеек. Обозначим через m(x y) заполнение ячейки первого клеточного автомата с координатами (x,y) в момент времени t; для аналогичной ячейки второго клеточного автомата будем использовать обозначение m(x y). В момент времени t = 0
изменим заполнение ячейки с координатами (0, 0) второго клеточного автомата на
(поскольку в силу однородности все ячейки неразличимы по своим свойствам, выбор конкретной ячейки не ограничивает общности).
Лавинный эффект отражает распространение изменений, вызванных во втором клеточном автомате сменой заполнения одной ячейки памяти. Введём две числовые характеристики лавинного эффекта: интегральную и пространственную. Если изменения распространяются равномерно во всех направлениях с максимально возможной линейной скоростью (в данном случае составляющей одну ячейку за такт работы) и при этом изменяется заполнение половины всех ячеек, то такой лавинный эффект называется оптимальным.
Интегральной характеристикой лавинного эффекта п(*) в клеточных автоматах назовем временную зависимость отношения числа несовпадающих заполнений для ячеек с одинаковыми координатами к общему количеству ячеек в решетке:
^ у) ф у) п(*) = Е (М м(хд),
где сумма вычисляется как обычное арифметическое сложение, а операция ф — как сложение по модулю 2. Интегральная характеристика оптимального лавинного эффекта имеет вид
Показателем, отражающим линейную скорость распространения изменений по решетке клеточного автомата, является пространственная характеристика лавинного эффекта ^(¿), равная отношению максимального расстояния, на котором проявились изменения, к максимально возможному расстоянию:
М*) = [(Мх -1)/2] • 0 т<аМх ((Ч*,у) ф ^(х,у)) • А(т(0;0),т(х,у))),
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.где Д(ш(0)0), Ш(Х)У)^ —расстояние между ячейками с координатами (0,0) и (ж, у). Пространственная характеристика оптимального лавинного эффекта описывается формулой
Следует отметить, что лавинный эффект в конкретном клеточном автомате зависит от выбора начального заполнения ячеек решетки и локальной функции связи.
Таким образом, характеристики лавинного эффекта отражают свойства автомата в целом и должны рассматриваться как некоторый усредненный показатель. Кроме того, лавинный эффект существенно зависит от выбора окрестности, то есть от числа аргументов локальной функции связи. Из графиков характеристик лавинного эффекта, приведенных на рис. 2 и 3, видно, что характеристики приближаются к оптимальным по мере увеличения числа аргументов локальной функции связи; кроме того, графики для 8 и 9 аргументов являются практически идентичными, поэтому будем использовать локальные функции связи от 8 аргументов. Данные получены усреднением по
1 000 различным клеточным автоматам с размерами решетки 37 х 11 ячеек.
Рис. 2. Интегральная характеристика лавинного эффекта
Рис. 3. Пространственная характеристика лавинного эффекта
1.3. Периодичность клеточных автоматов Клеточные автоматы можно рассматривать как автономные конечные автоматы. Как и любой автономный конечный автомат, КлА обладают конечным периодом последовательности внутренних состояний, то есть заполнений ячеек решетки. В силу нелинейности локальной функции связи оценить период клеточного автомата не представляется возможным; тем не менее можно дать рекомендации по его увеличению.
Помимо классических временных периодов клеточных автоматов рассматриваем пространственные периоды, характеризующиеся следующим соотношением:
где Тх ^ Мх и Ту ^ Му — величины пространственных периодов по горизонтали и вертикали соответственно. Очевидно, что для существования периода необходимо, чтобы его величина вдоль некоторой оси делила размер решетки вдоль той же оси. Для описания клеточных автоматов с установившимся пространственным периодом достаточно рассматривать подрешетку размера Тх х Ту; следствием этого является существенное снижение периода КлА.
На свойства периодичности также влияет структура связей клеточного автомата. На рис. 4 приведены графики пространственной характеристики лавинного эффекта, полученные в течение 300 тактов работы автомата. Колебания графика, соответствующего локальной функции связи с 4 аргументами, вызваны установившимся временным периодом. Кроме того, из рисунка видно, что с увеличением числа аргументов вероятность возникновения таких периодов резко сокращается.
Рис. 4. Проявление периодичности на графике пространственной характеристики лавинного эффекта
2. Генераторы ПСП на основе клеточных автоматов
2.1. Структура генератора Структура генератора ПСП, основанного на использовании однородных двумерных булевых клеточных автоматов, приведена на рис. 5. В состав генератора входят два, клеточных автомата и регистр сдвига с линейной обратной связью (РСЛОС).
Рис. 5. Структура генератора ПСП на основе клеточных автоматов
Размеры решетки одинаковы для обоих автоматов и составляют 37 х 11 ячеек; выбор простых чисел позволяет избежать возникновения пространственных периодов. Окрестность каждой ячейки состоит из ячеек, непосредственно смежных с ней, что соответствует локальной функции связи от 8 аргументов. В качестве выхода клеточного автомата используются заполнения ячеек подрешетки размера 32 х 8, то есть ячеек т(х,у), где 0 ^ х < 32 и 0 ^ у < 8, что обеспечивает выработку каждым КлА 256 бит за один такт работы. Для каждого клеточного автомата используется своя собственная равновесная локальная функция связи.
Выход РСЛОС на каждом такте работы прибавляется по модулю 2 к заполнениям ячеек клеточных автоматов с координатами (34, 9). Лавинный эффект позволяет гарантировать, что период внутренних состояний клеточных автоматов будет не меньше периода выходной последовательности РСЛОС. Считаем, что для практического применения генератора достаточно использовать РСЛОС длины 63, что обеспечивает период его выходной последовательности 263 — 1 ^ 9,2 • 1018 бит; период выходной последовательности КлА при этом составляет не менее 32 • 8 • (263 — 1) « 2,4 • 1021 бит. Тем не менее длина регистра может быть изменена при необходимости.
Выход генератора формируется посредством сложения по модулю 2 выходных последовательностей обоих клеточных автоматов, что позволяет существенно улучшить статистические свойства выходной последовательности генератора, увеличить ее период, а также затруднить восстановление внутреннего состояния генератора по выходным значениям.
2.2. Аппаратная реализация и статистические свойства
Автором был разработан прототип аппаратной реализации предложенного генератора на ПЛИС Altera Cyclone II (EP2C35F672C6); структурная схема прототипа приведена на рис. 6. Выходная последовательность генератора подавалась напрямую на выводы микросхемы ПЛИС, а также записывалась для дальнейшего анализа во внутреннюю память. Параллельная структура клеточных автоматов позволила достичь вычисления нового состояния обоих КлА и формирования выхода генератора за один такт синхронизации схемы. ----------------------------------------------------------------------]
микросхемы ПЛИС RS-232 с ПК
Рис. 6. Структурная схема прототипа аппаратной реализации генератора ПСП на ПЛИС
Рабочая частота схемы составила 100 МГц, причем статический анализ временных задержек показал, что она может быть повышена до 130 МГц без внесения каких-либо изменений. Учитывая, что на каждом такте работы генератор формирует 256 бит выходной последовательности, скорость ее выработки составила 23,8 Гбит/с.
Для исследования статистических свойств выходной последовательности использовался набор тестов NIST [7], включающий в себя 15 разновидностей проверок, направленных на выявление различных статистических отклонений исследуемой последовательности от истинно случайной. Следует отметить, что набор NIST предназначен для
тестирования криптографических генераторов псевдослучайных последовательностей, то есть в нем предъявляются наиболее жесткие требования. Тестирование генераторов с различными локальными функциями связи клеточных автоматов позволило обнаружить функции, при которых генератор успешно проходит все тесты из набора. Для сокращенной версии генератора, в которой один из двух клеточных автоматов отключен и не вырабатывает выходную последовательность, таких функций обнаружено не было. Тем не менее следует учитывать, что сокращенный генератор может использоваться в областях, где предъявляются менее жесткие требования к статистическим свойствам ПСП.
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.В работе исследованы некоторые свойства однородных двумерных булевых клеточных автоматов и предложена структура генератора псевдослучайных последовательностей, основанного на использовании КлА. Выходные последовательности такого генератора успешно проходят набор статистических тестов NIST, предъявляющий наиболее жесткие требования к генераторам ПСП. Разработанный прототип аппаратной реализации генератора обеспечивает выработку выходной последовательности на сверхвысокой скорости до 25 Гбит/с.
Необходимо отметить, что использование клеточных автоматов предоставляет большое поле для исследований. В настоящее время ведется работа над программной реализацией генератора, использующей в качестве вычислительного устройства графический адаптер ПЭВМ, что позволит говорить о возможности массового применения подобных алгоритмов. Кроме того, одним из объектов исследований являются неоднородные клеточные автоматы, в которых окрестность каждой ячейки выбирается случайным образом, но при этом является фиксированной в течение работы КлА. Такие клеточные автоматы обладают существенно лучшими характеристиками по сравнению с рассмотренными выше, а также позволяют строить намного более эффективные реализации.
1. Farmer D., Toffoli T., WolframS. Preface to Cellular Automata // Proceedings of an Interdisciplinary Workshop. Los Alamos, New Mexico, 1984. P. vii-xii.
2. Тоффоли Т., Марголус Н. Машины клеточных автоматов. М.: Мир, 1991. 280 с.
3. Wolfram S. A New Kind of Science. Wolfram Media, 2002. 1192 p.
4. WolframS. Cellular Automata // Los Alamos Science. 1983. No.9. P.2-21.
5. WolframS. Cryptography with Cellular Automata // Proceedings of CRYPTO’85. 1986. P. 429-432.
6. Feistel H. Cryptography and Computer Privacy // Scientific American. 1973. V. 228. No. 5. P.15-23.
Читайте также: