автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Автоматизация системного этапа проектирования цифровых устройств обработки сигналов

На правах рукописи

Репнева Анастасия Игоревна

АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМНОГО ЭТАПА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Специальность 05.13.12 - «Системы автоматизации проектирования (в электронике, радиотехнике и связи)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

С ЛЕК 2012

Москва-2012

005056451

Работа выполнена на кафедре «Конструирование, технология и производство РЭС» Московского авиационного института (национального исследовательского университета).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор М.Н. Ушкар

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор A.B. Назаров

кандидат технических наук, A.B. Луценко

Ведущая организация:

ОАО «Корпорация «Фазотрон-НИИР»

Защита диссертации состоится " lj\CtXtbJU 201 ¿V в У^часоп на заседании диссертационного совета Д 212.125.02 в Московском авиационном институте (национальном исследовательском университете) по адресу: 125993, г.Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАИ. Автореферат разослан " 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.125.02.

А.М. Петраков

Актуальность работы.

Современный этап развития радиоэлектронной техники характеризуется преимущественным ростом доли цифровых электронных средств относительно аналоговых.

Эта тенденция обусловлена следующими факторами:

- значительным ростом степени интеграции цифровых устройств, приведшим к расширению их функциональных возможностей (за последнее 10 лет степень интеграции цифровых процессоров возросла более чем в 50 раз);

- расширение частотного диапазона цифровых устройств, обусловленного появлением АЦП, работающих на частотах несколько ГГц (ADC0801000 — 1ГГц, ADC0801500 - 1,5ГГц и т.д.);

- снижение потребляемой мощности цифровых устройств обусловлено применением инновационных технологий производства микроэлектронной техники и, как следствие, переходом на напряжение питания (1,5-2,5)В.

В настоящее время при проектировании РЭС активно применяются средства автоматизированного проектирования (САПР), такие как System View, LabView и т.д. Анализ современных САПР класса EDA показывает, что данные программные продукты преимущественно решают задачу анализа структурных вариантов. Этот анализ, как правило не включает оценку комплексных затрат, что затрудняет оценку эффективности анализируемых вариантов. Таким )бразом, современные САПР не могут в полной мере охватить системный этап 1роектирования и не позволяют выполнить анализ затрат.

Развитие модульно-магистрального принципа построения бортовых тиационных РЭС, привело к интеграции цифрового устройства на общем lecymeM основании (модули сбора и обработки данных, ПЛИС, системы на сристалле и т.п.), что существенно увеличило стоимость этих устройств. Тоэтому обеспечить высокую эффективность устройства цифровой обработки :игналов (УЦОС) становится затруднительно без учета показателей сонструкции: массы, объема, стоимости, интенсивности отказов и др.,

определяющих комплексные затраты на построение УЦОС бортовых авиационных РЭС.

Оценка показателей конструкции осуществляется на этапе технического проектирования, после формирования структуры устройства, что ограничивает число рассматриваемых вариантов построения и тем самым снижает эффективность. Поэтому для повышения эффективности необходимо разработать методы и алгоритмы, позволяющие на системном этапе проектирования формировать различные конструкторско-технологические варианты (КТВ) и оценивать их эффективность.

Исходя из вышесказанного, актуальной является задача оценки комплексных затрат на системном этапе проектирования.

Цель диссертационной работы.

Повышение эффективности УЦОС, путем разработки моделей, алгоритмов и методов для синтеза и анализа вариантов конструкций УЦОС, обеспечивающих учет комплексных затрат на системном этапе проектирования.

Задачи исследования. Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать математическую модель алгоритма УЦОС, позволяющую оценить время реализации алгоритма различными микропроцессорами.

2. Разработать метод формирования базового набора компонент УЦОС, обеспечивающий возможность формирования области допустимых конструкторско-технологических вариантов (КТВ) УЦОС.

3. Разработать алгоритм построения КТВ реализации УЦОС на системном этапе проектирования, позволяющий осуществить параметрический синтез допустимых КТВ, выполнить анализ этих вариантов и выбрать эффективный.

4. Разработать пакет программ, реализующий методы и алгоритмы построения КТВ УЦОС.

5. Выполнить экспериментальное исследование пакета программ, на конкретных примерах.

Методы исследований.

При проведении исследований использованы основы теории дискретной оптимизации, теория сложных систем, теория цифровой обработки сигналов, теория сетей Петри.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Метод перехода от алгоритма УЦОС к элементарной сети Петри, отличающийся от известных использованием базовой системы команд, что обеспечивает инвариантность модели к типам микропроцессоров.

2. Метод формирования базового набора компонент УЦОС, отличающийся от известных возможностью перераспределения ресурсов между компонентами УЦОС (потерь, разрядности).

3. Алгоритм построения КТВ УЦОС, отличающийся от известных возможностью комплексной оценки затрат на системном этапе проектирования.

Практическая ценность:

1. Пакет программ, реализующий методы и алгоритмы построения КТВ УЦОС.

2. Возможность применения разработанного пакета программ за пределами задач цифровой обработки сигналов, например при проектировании управляющих контроллеров и других цифровых устройств, заданных алгоритмом функционирования

Реализация и внедрение результатов работы:

Результаты работы были использованы на предприятии ОАО «Корпорация «Фазотрон-НИИР» при разработке цифрового приемника X-диапазона, что подтверждено соответствующим актом использования результатов работы.

Достоверность результатов.

Обоснованность и достоверность полученных результатов подтверждается: путем корректного использования основ теории дискретной оптимизации, теории сложных систем, теории цифровой обработки сигналов,

теории сетей Петри, апробацией результатов исследований на научно-практических конференциях и результатом экспериментальных исследований.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Математическая модель алгоритма, в виде элементарной сети Петри, позволяющая выполнить верификацию и оценку времени выполнения алгоритма различными микропроцессорами и ПЛИС, включая распределение алгоритма между аппаратной и программной частями.

2. Метод формирования базового набора компонент к УЦОС, позволяющий на основе анализа внешних параметров определить численные значения параметров компонент УЦОС и сформировать их базовый набор.

3. Алгоритм построения КТВ УЦОС, обеспечивающий параметрический синтез допустимых вариантов реализации УЦОС на заданном наборе компонент и анализ комплексных затрат на системном этапе проектирования.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях:

- Международной конференции "Авиация и космонавтика 2011", Москва, МАИ, 2011г.

- Международная молодежная конференция «XIX Туполевские чтения», Казань, 24-26 мая 2011 г.

- Научно-практической конференции студентов и молодых ученых МАИ «Инновации в авиации и космонавтике —2010», Москва, МАИ, 2010г.

- Научно-практической конференции студентов и молодых ученых МАИ «Инновации в авиации и космонавтике-2011», Москва, МАИ, 2011г.

- Московская молодежная научно-практической конференция «Инновации в авиации и космонавтике - 2012», Москва, МАИ, 2012г.

Публикации.

Результаты диссертационной работы отражены в 11 научных работах, в том числе 4 статьи в периодических печатных изданиях, 4 из которых

опубликованы в журналах, входящих в перечень ВАК, тезисах 7 докладов на научно-технических конференциях.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка используемой литературы. Диссертация изложена на 140 листах основного текста, содержит 52 рисунка и 23 таблицы к основному тексту, список литературы из 82 наименований и 12 страниц приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формируется цель и задачи работы, научная новизна, практическая значимость полученных результатов, а также положения, выносимые на защиту. Излагается краткое содержание работы.

В первой главе рассмотрен анализ современного состояния проектирования цифровых электронных средств. Выполнено исследование эффективности применения цифровых устройств обработки сигналов, на примере бортовых радиолокационных станций (БРЛС). Под эффективностью понимается отношение вероятности выполнения поставленной задачи к затратам. Поскольку в работе рассматриваются действующие станции, то считается, что вероятность выполнения поставленной задачи равна единице, а эффективность обратно пропорциональна затратам. В данном примере под затратами понимается взвешенная сумма массы и мощности.

1

Э=-

ш ' (1)

Р "" М

где <рр, <рт — весовые коэффициенты мощности, массы и стоимости; р,т, Р, М — мощность, масса, стоимость и их нормирующие делители. Сравнительный анализ БРЛС проводился на следующих станциях: Жук, Жук-27, Жук-МСФ, РЛПК «Оса», БРЛС «Копье-21», БРЛС «МОСКИТ», СУВ

«Сокол» и показал, что показатель эффективности существенно зависит от объема использования цифровых устройств.

Проведена оценка эффективности, на примере преимущественно аналоговой PJIC «Арбалет» стоящей на вооружении и современной цифровой МБРЛС. Показано, что эффективность МБРЛС примерно в 4 раза превышает эффективность «Арбалета», это связано с тем, что часть функций выполняемых ранее аналоговыми устройствами, теперь может быть реализована при помощи цифровых устройств. Из этого следует, что повышение эффективности БРЛС в целом может быть достигнуто за счет увеличения объема задач, выполняемых устройствами ЦОС.

Вместе с тем, объем задач решаемый цифровыми устройствами определяется на системном этапе проектирования при формировании структуры системы. Следует учесть, что на этом этапе данные о параметрах конструкции, как и данные о потенциальных затратах на цифровое устройство отсутствуют. На практике оценка затрат осуществляется на этапе технического проектирования, что существенно сужает возможность повышения эффективности. Поэтому разработка методики оценки затрат на системном этапе проектирования является актуальной.

Проведен обзор современных САПР класса EDA, применение которых возможно на системном этапе проектирования (SystemView, LabView и т.д.). Выявлено, что рассмотренные программные продукты используют в качестве исходных данных уже заранее известную структуру устройства, что является неудовлетворительным для решения проектной задачи и не охватывает системный этап проектирования. Несмотря на большое разнообразие САПР на рынке класса EDA, задача формализации системного этапа проектирования остается актуальной.

Как следует из приведенного выше обзора, для повышения эффективности устройств, необходимо решить проблему построения и оценки комплексных затрат КТВ УЦОС на системном этапе проектирования. Эта задача сводится к оптимальному отображению исходного алгоритма на

совокупность заданных компонент при условии выполнения всех заданных ограничений. Такая задача относится к классу задач комбинаторной оптимизации, где при заданных ограничениях 0; определяется оптимальный вариантх01ТГ из области допустимых решений D.

хопт е D, D с X, (2)

где X - множество возможных решений.

В контексте решаемой задачи хопт представляет собой набор компонент и конструктивных решений. Итак, задачами диссертационной работы являются:

- разработка математической модели алгоритма УЦОС;

- разработка метода формирования базового набора компонент УЦОС;

- разработка алгоритма построения КТВ реализации УЦОС на системном этапе проектирования.

- разработка программной реализации методики построения КТВ УЦОС.

Таким образом, в первой главе на основании анализа эффективности

применения УЦОС, анализа особенностей системного этапа проектирования и обзора современных САПР класса EDA, обоснована актуальность диссертационной работы и сформулированы задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке математической модели цифровых устройств обработки сигналов.

Сформулированы требования, предъявляемые к математическому аппарату (таблица 1). В работе анализируются: метод конечных автоматов, граф - схемы алгоритмов (ГСА) и сети Петри. Подробный анализ и сравнение возможностей вышеперечисленных методов моделирования дискретных систем, показывает, что граф-схемы алгоритмов и конечные автоматы не позволяют моделировать динамику работы УЦОС. Поэтому в качестве базового математического аппарата выбраны сети Петри, обладающие наибольшей моделирующей мощностью.

Рассмотрены основные ограничения и расширения сетей с точки зрения учета особенностей функционирования УЦОС. На основе анализа данных

приведенных в таблице 1 сделан вывод, что в большей степени удовлетворяют требованиям к моделированию УЦОС иерархические сети Петри. Использование подкласса иерархических сетей - строго иерархических сетей позволяет моделировать УЦОС на разных уровнях функционального разукрупнения.

Таблица 1 - Свойства сетей необходимые для моделирования УЦОС

Требования к функционированию УЦОС Сети Петри

классические синхронные иерархические временные

Способность описания дискретных устройств + + + +

Моделирование параллельных процессов +/- + +/- +

Способность декомпозиции задачи методом нисходящего проектирования +/- - + -

Моделирование функциональной иерархии - - + +/-

Моделирование динамики работы устройства с учетом физических характеристик +/- +/- +/- +

Синхронизация - + - -

Строго иерархическая сеть Петри формально задаётся в следующем виде: N = (Р, TN, ТтД ,0 ,Q ,Мо),

где: Р — {ргр2,■■•>Р„} п > 0 - конечное множество позиций; причем множество позиций делится на три подмножества: входных, выходных и внутренних позиций: Р=Р. uP иР. , Р пР пР. =0;

w г inp out int inp out int

T = TnuTt - {t t ,...,t } m > 0 - конечное множество переходов; при этом любой переход V/.eT^, может разворачиваться в подсеть

При этом Тп Р=0 , множества позиций и переходов не пересекаются;

I: Р -> Т оо - входная функция, отображающая позиции в комплекты переходов, определяет направленные дуги из позиций в переходы;

О: Т ->Р оо - выходная функция, отображающая переходы в комплекты позиций, определяет направленные дуги из переходов в позиции;

С? - определенная выше помечающая функция;

М0 - (^,^,...41 ) - целочисленный вектор начальной разметки сети, определяющий количество меток в каждой из внутренних позиций сети ц еК

Алгоритм функционирования УЦОС реализуется на множестве исходных компонент (2), в состав которых входят микропроцессоры (М). Особенностью которых является несовпадающая система команд. Для обеспечения инвариантности алгоритма к типу микропроцессора, разработана базовая система команд (БСК), которая формируется из систем команд микропроцессоров:

где к| - множество команд, каждая из которых входит в систему команд микропроцессоров к| с М .

С учетом этого разработан метод перехода от алгоритма функционирования УЦОС к «элементарной сети» Петри (рисунок 1), которая представляет собой N=(P,Tт,I,O,Q,M0), где Тт - терминальные символы.

п

(3)

1-1

Рисунок 1 — Метод перехода от алгоритма УЦОС к «элементарной сети»

1. Перевод алгоритма функционирования УЦОС в классическую сеть Петри (КСП)!^ =(Р, Т, Р), т.е. каждому оператору алгоритма ставится в соответствие его модель согласно рисунку 2.

Вычисление

Г

1 (а,

Т а. \__¿,

. Вычисление

Г

Рисунок 2 — Перевод алгоритма в переходы сети Петри

2. Раскраска переходов сети командами Б С К, т.е. раскраска соответствующего перехода соответствующим символом помечающей

функции (0), еч е 0 -> Ц е БСК.

3. Преобразование классической сети в строго иерархическую сеть Петри (СИСП) ^„(.„^Р/Г^Тт^О^М,,). Включает анализ переходов классической сети, если переход соответствует операции БСК, то переход является терминальным Тт е Т, если не соответствует, то нетерминальным е Т и является отдельной подсетью (формируемой на основе БСК).

4. Преобразование СИСП в «элементарную сеть» Петри (ЭСП). Путем раскрытия нетерминальных символов до терминальных, т.е. получение нижнего уровня иерархии.

5. Верификация сети. Проведена верификация сети Петри, целью которой является проверка работоспособности алгоритма, т.е. проверка начальной маркировки, отсутствие зацикливания, зависания сети и др. Формируются значения частот повторения переходов. Данные о частотах повторения переходов необходимы для расчета общего времени выполнения программы, согласно:

Тпр =2>Т;, (4)

¡=1

где ^ - частота повторения ¡-го перехода;

Т| - время выполнения ¡-го шага.

В качестве примера работы данного метода рассмотрим перевод в элементарную сеть Петри алгоритма выполнения БПФ (рисунок 3, 4, таблица 2). В работе показано, что данный метод обеспечивает адекватность модели исходному алгоритму.

Таблица 2 - Частота повторения переходов «элементарной сети» Петри

N 1. 12 1з 14 и и 17 18 и 1.0 1п и2 113 1.5 1.6 117 1.8

Г 1 1 1 15 15 12 3 12 3 2 3 9 3 6 6 6 2 1

Таким образом, во второй главе выбран математический аппарат моделирования, позволяющий осуществить моделирование динамики работы УЦОС, предложен метод перехода от алгоритма УЦОС к элементарной сети Петри, разработана математическая модель алгоритма, в виде элементарной сети Петри, позволяющая выполнить верификацию и оценку времени выполнения алгоритма различными микропроцессорами.

Третья глава посвящена разработке алгоритмов построения КТВ на системном этапе проектирования цифровых устройств.

В качестве критерия выбора КТВ предложена эффективность реализации устройства определяемая как:

где Р - вероятность безотказной работы;

3 - комплексные затраты:

п

3=2>,аГ>

(6)

где ф, - весовые коэффициенты мощности, массы, стоимости и т.д.; а' - нормированные значения мощности, массы, стоимости и т.д. Сформулирована оптимизационная задача по выбору КТВ устройства цифровой обработки сигнала, заданного алгоритмом функционирования А на множествах исходных компонент Ъ\ микропроцессоров(М), АЦП(А), ПЛИС(Р), ОЗУ(К) и вариантов конструкцийV).

КТВ можно представить в следующем виде:

В общем виде х* алгоритма А - это комбинация из ZjeZ при 0;в0. Задача сводится к нахождению КТВ (хопт) на множестве возможных решений X, обеспечивающее минимальное значение комплексных затрат 3(.

где xi - ¡-тый КТВ;

О - множество допустимых решений удовлетворяющих О; ; - затраты на построение х, КТВ;

О, - набор ограничений в виде Ц < Плоп ,Т < Тдоп, X, < Хдоп ,А1 < А1поп.

Данная задача относится к классу задач комбинаторной оптимизации и может быть решена методом последовательных отсечений с последующим перебором допустимых решений О для нахождения хопт..

Общий алгоритм решения поставленной задачи представлен на рисунке 5 и включает следующие этапы:

х(П е Ъ -> {т, с М,а( с А^ с: У,г; с Я,р; с Р,...}

(7)

х1опт т'п 31 > при еО,

(8)

Рисунок 5 - Алгоритм построения КТВ УЦОС

- преобразование алгоритма в элементарную сеть Петри, с последующей верификацией и определением частот повторения переходов сети с помощью метода перехода от алгоритма УЦОС к «элементарной сети»;

- формирование базового набора компонент {БДК}0;

- формирование допустимых КТВ из компонент {БДК}0;

- оценка комплексных затрат 3, всех допустимых КТВ;

- выбор оптимального КТВ по минимальному показателю затрат.

Для решения задачи формирования базового набора компонент,

предложен метод формирования {БДК}0, который позволяет определить

область допустимых реализаций исходного алгоритма(рисунок 6).

16

Рисунок 6 - Метод формирования базового набора компонент

Исходными данными метода является: база данных компонент {БДК},

элементарная сеть Петри Мэет7=(Р,Тт,1,О,С),М0), динамический диапазон с), полоса частот АР, длительность сигнала Тс, шум входного сигнала сгш, допустимое время вычисления алгоритма Тдоп, частоты повторения переходов сети {И} и потери на устройстве ЦОС Пцос.

Поскольку потери АЦП равны:

где Пкв - потери квантования, обусловлены погрешностью квантования, а Пв - фазовые потери, обусловленные конечной длительностью выборки, то принимая в первом приближении, что Пкв = П#и °"ш=аацп (аацп - единица младшего разряда АЦП), можно считать Пдцп «0,7дБ. С учетом принятых допущений определяем разрядность АЦП (1Ацп) и частоту дискретизации (Рд). Определяем допустимое значение потерь на вычисление алгоритма:

С учетом значения Пмп рассчитывается разрядность микропроцессора ('мп )• Определяем время выполнения программы по формуле 3 для каждого микропроцессора (М:сМ) и ПЛИС (Р;С:Р) учитывая {р}, 1мп и базовую систему команд. Сравниваем полученное значение с ограничением Тдоп. Если расчетное время больше допустимого, то возвращаемся к СИСП, с последующей оценкой сложности реализации подсетей на Р и коррекцией времени выполнения программы. Микропроцессоры (М0), ПЛИС (Р0) и МоиРс удовлетворяющие Тдоп записываются в опорную базу данных компонент {БДК}0.Определяем резерв разрядности микропроцессора (Д1мп):

(9)

(10)

где 1мп - разрядность выбранного микропроцессора;

(И)

1МП - рассчитанная разрядность микропроцессора.

Если Д1МП > 1, то происходит перерасчет Пмпи ПДЦП; с последующей коррекцией 1АЦП. Осуществляется выбор АЦП(А0) и запись в {БДК}о. Принимая разрядность ОЗУ равной ^мп ? определяем объем памяти (Уозу) ^ время обращения к памяти (Ч0).

Рисунок 7 - Алгоритм построение допустимых КТВ

Если У03у > УКЭШм , то осуществляется выбор ОЗУ(Я0) и запись в {БДК}0. Результатом работы данного метода является база допустимых компонент {БДК}0 ={М0Д0,А0,М0 11Р0,Р0}.

Для решения задачи построения допустимых КТВ из компонент {БДК}о предложен алгоритм, представленный на рисунке 7. На основе компонент выбранных из {БДК}0 производится расчет площади печатной платы (ПП), определяется число слоев ПП, класс точности изготовления, определение надежности и сравнение полученного значения с А.лоп, а также расчет теплового режима и сравнение полученного перегрева с 1доп.

Таким образом, в третьей главе предложен метод формирования базового набора компонент УЦОС, позволяющий на основе анализа внешних параметров определить численные значения параметров компонент цифровых устройств, разработан алгоритм построения КТВ УЦОС обеспечивающий параметрический синтез допустимых вариантов реализации УЦОС на заданном наборе компонент и анализ комплексных затрат на системном этапе проектирования.

Четвертая глава посвящена разработке программного обеспечения и апробации результатов работы пакета программ при проектировании цифрового приемника (ЦПРМ).

Рассмотрены языки программирования высокого уровня из которых был выбран язык С++ являющийся предпочтительным для разработки пакета программ. Произведен выбор системы управления базами данных (СУБД) по комплексному показателю качества (формула б).

Сравнение СУБД проводилось по следующим характеристикам Кг -коэффициент готовности, V - размер адресуемой партии, ГБ, N - количество обрабатываемых запросов за час, Т - время запроса баз данных к внешним источникам. Результат расчетов представлен на рисунке 8, из которого видно, что наибольшим комплексным показателем обладает СУБД МуБц!.

/||| - — .... -----

Ш —

—

1 ijjtj —

в! - 1 Щ ...

Apache Derby IBM DB2 MySQL Microsoft SQL Oracle PostageSOL

Server Database

Рисунок 8 - Функциональность СУБД

Сформирована структурная схема программного комплекса, представляющая собой комплексную систему, в которую интегрированы отдельные подсистемы, каждая из которых выполняет отдельные функции и задачи. Взаимодействие подсистем между собой и связь с базами данных показано на рисунке 9.

Рисунок 9 - Структурная схема программного комплекса

Разработанный пакет программ применен при проектировании цифрового приемника в многофункциональной радиолокационной станции Х-диапазона.

Поставлена задача построения конструкции цифрового устройства обработки сигналов, с возможностью перераспределения задач между ЦПРМ и

бортовой цифровой вычислительной машиной (БЦВМ). ЦПРМ осуществляет первичную обработку сигнала, а вторичная обработка сигнала производится БЦВМ (Багет-33).

Необходимо осуществить выбор эффективного варианта построения ЦПРМ с учетом заданного алгоритма первичной и вторичной обработки сигнала, включающего: квадратурную демодуляцию, фильтрацию, буферизацию, сжатие ЛЧМ сигналов, коррекция фазы цифрового гетеродина. В качестве базового решения для первичной обработки сигналов, предлагается принять субмодуль АОМООС416х130МЯРу1, разрядность АЦП составляет 16 бит, частота дискретизации - 130МГц.

Рисунок 10 - Структурная схема цифрового приемника

Данный модуль может включать различные модификации, в том числе: Xilinx ХС6 VLX1ЗОТ+АЦП+ADM; Xilinx ХС6УЬХ!ЗОТ+АЦП+АОМ+ОЗУ; Xilinx XC6VLX240T+A4n+ADM; Xilinx XC6VLX1ЗОТ+ЛЦП+ADM +03Y+DSP; Xilinx ХС6УЬХ240Т+АЦП+АОМ +ОЗУ (рисунок 10). Где 1N0...11SI3 - входы аналогового сигнала; GEN - кварцевый тактовый генератор; CLK - вход внешнего тактового сигнала; miniSAS - разъем miniSAS; ADM -разъём интерфейса ADM-Connect.

В рамках поставленной задачи в качестве критерия эффективности

применяется:

Э=-

р т с

где Рв - вероятность безотказной работы;

<Р^->(Рт1(Рс ~ весовые коэффициенты мощности, массы и стоимости; р,ш,с, Р,М,С - мощность, масса, стоимость и их нормирующие делители.

Результаты расчета эффективности приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Эффективность реализации ЦПРМ

огранич. параметр

Вариант Талг, мс Рв р, Вт ш, кг с, у.е. Э

ХС6УЬХ130Т+АЦП 22,5 0,94 11 0,7 2141 1,59

ХСбУЬХШТ+АЦП+ОЗУ 19,7 0,93 12 0,72 2142,5 1,502

ХС6УЬХ130Т+АЩТЮЗУ+ББР 4,7 0,89 15 0,75 9380 0,89

ХС6УЬХ240Т+АЦП 17,8 0,90 13 0,7 3765 1,285

ХС6УЬХ240Т+АЦП+ОЗУ 5,7 0,89 14 0,72 3766,5 1,222

Вариант ЦПРМ, выполняющий ряд основных функций по первичной обработки сигналов (квадратурная демодуляция, фильтрация, буферизация), реализован на ПЛИС ХШпх ХС6УЬХ130Т. Обладает наиболее низкой стоимостью, и как следствие имеет самую высокую эффективность реализации. Недостатком данного варианта является высокое время выполнения заданного алгоритма обработки сигнала (Талг=22,5мс).

Совместное использование ПЛИС ХПтх ХС6УЬХ130Т и оперативно запоминающего устройства (ОЗУ), позволяет освободить дополнительные вентили в ПЛИС и выполнять операцию коррекции фазы цифрового гетеродина средствами ЦПРМ (Талг = 19,7мс).

Оснащение ЦПРМ дополнительными модулями ОЗУ и сигнальным

процессором (DSP) позволяет выполнять как первичную, так и вторичную обработку сигналов. Эффективность такого варианта является наиболее низкой среди рассмотренных вариантов по причине высокой стоимости, которая обусловлена дополнительными затратами на разработку конструкции. Преимуществом такого варианта являются малые временные затраты на выполнение алгоритма обработки сигналов (Талг= 4,7мс).

Конструкция ЦПРМ позволяет использовать ПЛИС Xilinx XC6VLX240T, вместо Xilinx XC6VLX130T без внесения изменений в конструкцию. Данная замена дает возможность выполнения задачи коррекции фазы цифрового гетеродина средствами ЦПРМ. Таким образом Ta^ 17,8мс. Благодаря невысокой стоимости данный вариант исполнения имеет достаточно высокий показатель эффективности.

Совместное использование ПЛИС Xilinx XC6VLX240T и ОЗУ расширит функциональные возможности ЦПРМ, т.к. помимо решения задачи коррекции фазы цифрового гетеродина позволит решить задачу сжатия ЛЧМ сигналов методом прямой свертки с подавлением боковых лепестков. Данный набор задач, выполняемых цифровым приёмником, обеспечивает время выполнения алгоритма Ta„r= 5,7мс.

Исходя из временных ограничений на выполнение алгоритма обработки сигналов, заданного разработчиком цифрового приемника, предпочтительным является вариант исполнения, содержащий ПЛИС Xilinx XC6VLX240T и ОЗУ.

Для данного варианта был проведен расчет теплового режима в САПР SolidWorks, основанный на нелинейной дискретизации сетки конечных элементов, для проверки ограничений по тепловому режиму. Расчет показал, что предельно допустимая температура радиоэлектронных элементов на печатной плате не превышает 70°С при температуре окружающей среды 50°С, что отвечает требованиям технического задания на ЦПРМ.

Таким образом, в четвертой главе: разработан пакет программ позволяющий осуществить построение и анализ КТВ УЦОС на системном этапе проектирования; произведен выбор эффективного КТВ ЦПРМ.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Выбран математический аппарат моделирования, позволяющий осуществить моделирование динамики работы УЦОС.

2. Предложен метод перехода от алгоритма УЦОС к элементарной сети Петри, основанный на использовании базовой системы команд, что обеспечивает инвариантность модели к типам микропроцессоров.

3. Разработана математическая модель алгоритма, в виде элементарной сети Петри, позволяющая выполнить верификацию и оценку времени выполнения алгоритма различными микропроцессорами.

4. Предложен метод формирования базового набора компонент УЦОС, позволяющий на основе анализа внешних параметров определить численные значения параметров компонент цифровых устройств, включая возможность перераспределения ресурсов между компонентами (потерь, разрядности), а также получить различные варианты реализации: программные, программно-аппаратные и аппаратные.

5. Разработан алгоритм построения КТВ УЦОС обеспечивающий параметрический синтез допустимых вариантов реализации УЦОС на заданном наборе компонент и анализ комплексных затрат на системном этапе проектирования.

6. Разработан пакет программ позволяющий осуществить построение оптимального КТВ УЦОС на системном этапе проектирования.

7. Проведено экспериментальное исследование разработанных методов и алгоритмов на примере ЦГТРМ.

8. Основные результаты опубликованы в 11 научных работах и докладывались на 7 научно-технических конференциях.

9. Результаты диссертации внедрены на предприятии ОАО «Корпорация «Фазотрон-НИИР» при разработке цифрового приемника Х-диапазона, что подтверждено соответствующим актом использования результатов работы.

Публикации по теме диссертации

1. Репнева А.И., Ушкар М.Н. "Моделирование алгоритмов функционирования цифровых устройств с использованием сетей Петри" // Электронный журнал "Труды МАИ", №49 от 2011г.

2. Репнева А.И. "Алгоритм синтеза конструкции устройств цифровой обработки сигналов" // Электронный журнал "Труды МАИ", №55 от 2012г.

3. Репнева А.И.(Филатова А.И.), Ушкар М.Н. "Моделирование цифровых устройств обработки сигналов на системном этапе проектирования"// "Информационно-измерительные и управляющие системы", №12, т.9, 2011г., стр. 128-133.

4. Репнева А.И. «Алгоритм выбора конструктивно-технологических вариантов устройств цифровой обработки сигналов» // Международная конференция "Авиация и космонавтика 2011", 8-10 ноября 2011г., Москва, МАИ, стр.219-220.

5. Репнева А.И.(Филатова А.И.), Ушкар М.Н. «Методика структурирования информации для автоматизации испытаний электронных средств» // Сборник тезисов научно-практической конференции студентов и молодых ученых МАИ «Инновации в авиации и космонавтике - 2010», 2010г., стр.98.

6. Репнева А.ЩФилатова А.И.), Репнев Д.Н., Саратовский Н.В. «Особенности применения SolidWorks при расчете теплового режима сложных устройств» // Сборник тезисов научно-практической конференции студентов и молодых ученых МАИ «Инновации в авиации и космонавтике - 2011», 2011г., стр.65.

7. Репнева А.ЩФилатова А.И.), Русанов П.Д., Ушкар М.Н., «Информационное обеспечение автоматизации выбора конструктивно-технологического варианта устройств цифровой обработки сигналов» // Сборник тезисов научно-практической конференции студентов и молодых ученых МАИ «Инновации в авиации и космонавтике - 2011», 2011г., стр.65-66.

8. Репнева А.И.(Филатова А.И.), Русанов П.Д. «Алгоритм выбора и анализа конструктивно-технологических вариантов обработки устройств цифровой обработки сигналов» // «XIX Туполевские чтения» Международная молодежная конференция 24-26 мая 2011 года, Казань, том III, стр. 174-175.

9. Репнева А.И., Репнев Д.Н., Саратовский Н.В. «Особенности систем охлаждения малогабаритных PJIC» // Сборник тезисов Московской молодежной научно-практической конференции «Инновации в авиации и космонавтике-2012», Москва, МАИ, 2012г., стр. 120-121.

10. Репнева А.И., Запорожец Ю.Г., Федорова O.A. «Информационное обеспечение системы проектирования УЦОС» // Сборник тезисов Московской молодежной научно-практической конференции «Инновации в авиации и космонавтике-2012», Москва, МАИ, 2012г., стр. 121-122.

11. Репнева А.И.(Филатова А.И.), Репнев Д.Н., Саратовский Н.В. "Нелинейная дискретизация сетки конечных элементов, как метод снижения размерности тепловой модели" // "Информационно-измерительные и управляющие системы", №12, т.9, 2011 г., стр. 142 — 145.

ВВЕДЕНИЕ.

1 Анализ современного состояния проектирования устройств цифровой обработки сигналов бортовых авиационных РЭС.

1.1 Анализ эффективности построения бортовых авиационных РЭС.

1.2 Анализ особенностей системного этапа проектирования РЭС.

1.3 Средства автоматизации системного проектирования.

1.4 Постановка задачи.

2 Моделирование устройств цифровой обработки сигнала на системном этапе проектирования.

2.1 Выбор математического аппарата моделирования цифровых устройств на системном этапе.

2.2 Разработка математической модели.

2.3 Верификация.

3 Разработка алгоритмов автоматизации системного этапа проектирования устройств цифровой обработки сигналов.

3.1 Выбор критерия оптимизации КТВ устройств цифровой обработки сигнала бортовых авиационных РЭС.

3.2 Постановка задачи оптимизации.

3.3 Разработка алгоритма построения КТВ УЦОС.

4 Апробация и практическое применение.

4.1 Разработка программного обеспечения.

4.2 Экспериментальное исследование алгоритма.

Современный этап развития радиоэлектронной техники характеризуется преимущественным ростом доли цифровых электронных средств относительно аналоговых.

Эта тенденция обусловлена следующими факторами:

- значительным ростом степени интеграции цифровых устройств, приведшим к расширению их функциональных возможностей (за последнее 10 лет степень интеграции цифровых процессоров возросла более чем в 50 раз);

- расширением частотного диапазона цифровых устройств, обусловленного появлением АЦП, работающих на частотах несколько ГГц (ADC0801000 - 1ГГц, ADC0801500 - 1,5ГГц и т.д.)[79];

- снижением потребляемой мощности цифровых устройств обусловлено применением инновационных технологий производства микроэлектронной техники и, как следствие, переходом на напряжение питания (1,5-2,5)В.

Охарактеризовать повышение степени интеграции можно уменьшением размеров отдельных интегральных схем. Например, в 2005 году оборудование для производства процессоров фирмы Intel позволяло получать элементы на кристалле размером до ЮОнм. В последующее четыре года фирме Intel удалось уменьшить размеры отдельного транзистора до 30нм[80]. Следует отметить, что развитие технологии идет непрерывно и в настоящее время анонсирован процессор с размерами транзисторов 7нм. Хронология развития цифровых процессоров[69] приведена на рисунке 1.

Кол-во

Рисунок 1 - Хронология развития цифровых процессоров

Рост степени интеграции также стимулировал развитие аналоговых цифровых устройств в первую очередь аналого-цифровых преобразователей. Одним из факторов стимулирующих интенсивное развитие АЦП стало увеличение частоты дискретизации, а следовательно и производительности АЦП.

Развитие цифровых устройств с одновременным уменьшением их размеров привело к появлению на рынке дешевых высокоскоростных модулей памяти большого объема.

Рисунок 2 - Хронология развития оперативных запоминающих устройств

Хронология развития оперативных запоминающих устройств (ОЗУ) за последние 15лет[68] представлены на рисунке 2.

Успехи в развитии цифровых и электронных устройств позволили существенным образом пересмотреть структуру построения радиоэлектронных комплексов и систем в пользу максимального использования цифровых устройств.

В настоящее время при проектировании РЭС активно применяются средства автоматизированного проектирования (САПР), такие как SystemView, LabView и т.д. Анализ современных САПР класса EDA показывает, что данные программные продукты преимущественно решают задачу анализа структурных вариантов. Этот анализ, как правило не включает оценку комплексных затрат, что затрудняет оценку эффективности анализируемых вариантов. Таким образом, современные САПР не могут в полной мере охватить системный этап проектирования и не позволяют выполнить анализ затрат.

Развитие модульно-магистрального принципа построения бортовых авиационных РЭС, привело к интеграции цифрового устройства на общем несущем основании (модули сбора и обработки данных, ПЛИС, системы на кристалле и т.п.), что существенно увеличило стоимость этих устройств. Поэтому обеспечить высокую эффективность устройства цифровой обработки сигналов (УЦОС) становится затруднительно без учета показателей конструкции: массы, объема, стоимости, интенсивности отказов и др., определяющих комплексные затраты на построение УЦОС бортовых РЭС.

Оценка вышесказанных затрат конструкции осуществляется на этапе технического проектирования, после формирования структуры устройства, что ограничивает число рассматриваемых вариантов построения и тем самым снижает эффективность. Поэтому для повышения эффективности необходимо разработать методы и алгоритмы, позволяющие на системном этапе проектирования формировать различные конструкторско-технологические варианты (КТВ) и оценивать их эффективность.

Исходя из вышесказанного, актуальной является задача оценки комплексных затрат на системном этапе проектирования.

Целью диссертационной работы является - повышение эффективности УЦОС, путем разработки моделей, алгоритмов и методов для синтеза и анализа вариантов конструкций УЦОС, обеспечивающих учет комплексных затрат на системном этапе проектирования.

Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработана математическая модель алгоритма УЦОС, позволяющая оценить время реализации алгоритма различными микропроцессорами.

2. Разработан метод формирования базового набора компонент УЦОС, обеспечивающий возможность формирования области допустимых конструкторско-технологических вариантов (КТВ) УЦОС.

3. Разработан алгоритм построения КТВ реализации УЦОС на системном этапе проектирования, позволяющий осуществить параметрический синтез допустимых КТВ, выполнить анализ этих вариантов и выбрать эффективный.

4. Разработан пакет программ, реализующий алгоритм построения КТВ реализации УЦОС.

5. Выполнено экспериментальное исследование методики построения КТВ, на конкретных примерах.

Областью исследования являются методы и алгоритмы синтеза и анализа УЦОС на системном этапе проектирования.

При разработке методов и алгоритмов синтеза и анализа УЦОС использованы основы теории работы микропроцессорных устройств, основы теории дискретной оптимизации, теория цифровой обработки сигналов и теория оценки эффективности сложных систем.

Обоснованность и достоверность полученных результатов подтверждается: путем корректного использования основ теории дискретной оптимизации, теории сложных систем, теории цифровой обработки сигналов, теории сетей Петри, апробацией результатов исследований на научно-практических конференциях и результатом экспериментальных исследований.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Предложен метод перехода от алгоритма УЦОС к элементарной сети Петри, отличающийся от известных использованием базовой системы команд, что обеспечивает инвариантность модели к типам микропроцессоров.

2. Предложен метод формирования базового набора компонент УЦОС, отличающийся от известных возможностью перераспределения ресурсов между компонентами УЦОС (потерь, разрядности).

3. Разработан алгоритм построения КТВ УЦОС, отличающийся от известных возможностью оценки комплексных затрат на системном этапе проектирования.

Практической ценностью обладают:

1. Пакет программ, реализующий алгоритм построения КТВ реализации УЦОС.

2. Возможность применения разработанного пакета программ за пределами задач цифровой обработки сигналов, например при проектировании управляющих контроллеров и других цифровых устройств, заданных алгоритмом функционирования.

Результаты работы были использованы на предприятии ОАО «Корпорация «Фазотрон-НИИР» при разработке цифрового приемника Х-диапазона, что подтверждено соответствующим актом использования результатов работы.

Основные положения выносимые на защиту:

1. Математическая модель алгоритма, в виде элементарной сети Петри, позволяющая выполнить верификацию и оценку времени выполнения алгоритма различными микропроцессорами и ПЛИС, включая распределение алгоритма между аппаратной и программной частями.

2. Метод формирования базового набора компонент к УЦОС, позволяющий на основе анализа внешних параметров определить численные значения параметров компонент УЦОС и сформировать их базовый набор.

3. Алгоритм построения КТВ УЦОС, обеспечивающий параметрический синтез допустимых вариантов реализации УЦОС на заданном наборе компонент и анализ комплексных затрат на системном этапе проектирования.

Основные научные результаты полученные в диссертационной работе доложены и обсуждались конференциях и семинарах:

- международной конференции "Авиация и космонавтика 2011", Москва, МАИ, 2011г.;

- международной молодежной конференции «XIX Туполевские чтения», Казань, 24-26 мая 2011г.;

- научно-практической конференции студентов и молодых ученых МАИ «Инновации в авиации и космонавтике - 2010», Москва, МАИ, 2010г.;

- научно-практической конференции студентов и молодых ученых МАИ «Инновации в авиации и космонавтике - 2011», Москва, МАИ, 2011г.;

- Московской молодежной научно-практической конференции «Инновации в авиации и космонавтике - 2012», Москва, МАИ, 2012г.

По результатам исследований опубликовано 11 научных работах, в том числе 4 статьи в периодических печатных изданиях, 4 из которых опубликованы в журналах, входящих в перечень ВАК, тезисах 7 докладов на научно-технических конференциях.

Диссертационная работа изложена на 140 машинописных страницах и состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка использованных

Выводы:

1. По результатам сравнительного анализа средств разработки программного обеспечения, была выбрана платформа для программного, математического и информационного обеспечения системы - язык С++ и библиотека ОТ версии 4.7.0.

2. Проведен выбор системы управления базами данных MySql по комплексному показателю качества.

3. Разработан пакет программ на языке программирования С++, позволяющий осуществить построение и анализ КТВ УЦОС на системном этапе проектирования

4. Произведен выбор предпочтительного варианта исполнения ЦПРМ из ряда рассмотренных, исходя из значения критерия эффективности и времени затрачиваемого на выполнение алгоритма обработки сигналов, а также произведен расчет теплового режима для выбранной структуры ЦПРМ.

Заключение

Диссертация посвящена повышению эффективности УЦОС, путем разработки моделей, алгоритмов и методов для синтеза и анализа вариантов конструкций УЦОС, обеспечивающих учет комплексных затрат на системном этапе проектирования.

В результате проведенных исследований в диссертации получены следующие основные научные результаты:

1. Рассмотрена эффективность применения цифровых устройств обработки сигналов на примере БРЛС. Выявлено, что показатель эффективности существенно зависит от объема использования цифровых устройств.

2. Проведен обзор современных САПР класса EDA, применение которых возможно на системном этапе проектирования, выявлено, что рассмотренные программные продукты используют в качестве исходных данных уже заранее известную структуру устройства, что является неудовлетворительным для решения проектной задачи и не охватывает системный этап проектирования.

3. Выбран математический аппарат моделирования, позволяющий осуществить моделирование динамики работы УЦОС.

4. Предложен метод перехода от алгоритма УЦОС к элементарной сети Петри, основанный на использовании базовой системы команд, что обеспечивает инвариантность модели к типам микропроцессоров.

5. Разработана математическая модель алгоритма, в виде элементарной сети Петри, позволяющая выполнить верификацию и оценку времени выполнения алгоритма различными микропроцессорами.

6. Предложен метод формирования базового набора компонент УЦОС, позволяющий на основе анализа внешних параметров определить численные значения параметров компонент цифровых устройств, включая возможность перераспределения ресурсов между компонентами (потерь, разрядности), а также получить различные варианты реализации: программные, программно-аппаратные и аппаратные.

7. Разработан алгоритм построения КТВ УЦОС обеспечивающий параметрический синтез допустимых вариантов реализации УЦОС на заданном наборе компонент и анализ комплексных затрат на системном этапе проектирования.

8. По результатам сравнительного анализа средств разработки программного обеспечения, была выбрана платформа для программного, математического и информационного обеспечения системы - язык С++ и библиотека (^Т версии 4.7.0.

9. Проведен выбор системы управления базами данных Му8я1 по комплексному показателю качества.

10. Разработан пакет программ на языке программирования С++, позволяющий осуществить построение оптимального КТВ УЦОС на системном этапе проектирования.

11. Проведено экспериментальное исследование разработанных методов и алгоритмов на примере ЦПРМ.

1. ЕСКД Стадии разработки : ГОСТ 2.103-68. Введ. 01.01.1971. М., 2002. 4 с.

2. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения ГОСТ 27.002-89. Введ. 01.07.1990. М., 1990. 39 с.

3. Айфичер Э., Джервис Б. Цифровая обработка сигналов. Практический подход. М.: Изд-во «Вильяме», 2004. 992 с.

4. Алексеев О.В., Головков A.A., Пивоваров И.Ю. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств. М.: Высшая школа, 2000. 479 с.

5. Баранов С.И. Синтез микропрограммных автоматов. Д.: Изд-во Энергия, 1974. 232 с.

6. Блауберг И.В., Садовский В.Н., Юдин Э.Г. Системный подход в современной науке. Проблемы методологии системных исследований. М.: Мысль, 1970. 48 с.

7. Борисов В.Ф., Лавренов О.П., Назаров A.C., Чекмарев А.Н. Конструирование радиоэлектронных средств. М.: Изд-во МАИ, 1996. 380 с.

8. Борисов В.Ф., Мухин A.A., Чермошенский В.В. и др. Основы конструирования и технологии РЭС. М.: Изд-во МАИ, 1998. 128 с.

9. Бусленко Н.П., Калашников В.В., Коваленко И.Н. Лекции по теории сложных систем. М.: Изд-во «Советское радио», 1973. 440 с.

10. Воеводин В.В. Математические модели и методы в параллельных процессах. М.: Наука, 1986. 296 с.

11. Воевода A.A., Романников Д.О. О компактном представлении языков раскрашенных сетей Петри. Сборник научных трудов НГТУ, № 1, 2005. 4 с.

12. Гаврилов М.А., Девятков В.В., Попырев Е.И. Логическое проектирование дискретных автоматов. М.: Наука, 1977г. 351 с.

13. Грабер М. Введение в SQL. М.: Изд-во «ЛОРИ», 2009. 372 с.

14. Давыдов В.Г. Технологии программирования С++. Учебное пособие. СПб.: Изд-во БХВ-Петербург 2005. 672 с.

15. Дахнович A.A. Дискретные системы и цифровая обработка сигналов: учебное пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. 100 с.

16. Дегтярев Ю.И. Методы оптимизации. М.: Радио и связь, 1980. 272 с.

17. Дейт К.Дж. Введение в системы баз данных. М.: Изд-во «Вильяме», 2008. 1328 с.

18. Дейтел X. М., Дейтел П. Дж. Объектно-ориентированное программирование с использованием UML: четвертое издание. М.: Изд-во ООО "Бином-Пресс", 2005. 1248 с.

19. Дульнев Г.П., Семяшкин Э.М. Теплообмен в радиоэлектронных аппаратах, Л.: Изд-во Энергия 1968. 361 с.

20. Дульнев Г.Н., Тарановский H.H. Тепловые режимы электронной аппаратуры. Л.: Изд-во Энергия, 1971. 248 с.

21. Дюбуа П. MySQL 2-е издание. М.: Изд-во «Вильяме», 2004. 1056 с.

22. Епишина Ю.Г., Смиренина Б.А. Справочник по надежности Том 1,2,3. Пер. с англ. М.: Мир, 1969. 1015 с.

23. Иыуду К.А. Надежность, контроль и диагностика вычислительных машин и систем. М.: Высшая школа, 1989. 216 с.

24. Калашников В.В. Сложные системы и методы их анализа. М.: Знание, 1980. 64 с.

25. Ковалев М.М. Дискретная оптимизация (целочисленное программирование). Минск: Изд-во БГУ им. В.И. Ленина, 1977. 192 с.

26. Когаловского М. Р. Энциклопедии технологий баз данных. М.: Финансы и статистика, 2002. 800 с.

27. Конноггпи Т., Бегг К. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика. М.: Изд-во «Вильяме», 2003. 1436 с.

28. Котов В.Е. Сети Петри. М.: Наука, 1984. 160 с.

29. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход: Пер. с анг. М.: Мир, 1978. 323 с.

30. Кунву Ли. Основы САПР (CAD/CAM/CAE). СПб.: Изд-во Питер, 2004. 560 с.

31. Латышев П.Н. Каталог САПР. Программы и производители. Изд-во Солон-Пресс, 2006. 608 с.

32. Лесин В.В. Основы методов оптимизации: Учеб. пособие. М.: Изд-во МАИ, 1998. 334 с.

33. Летова Т.А. Методы оптимизации в примерах и задачах. М.: Высшая школа, 2002. 544 с.

34. Малюх В.Н. Введение в современные САПР: Курс лекций. М.: ДМК Пресс, 2010. 192 с.

35. Минский Ю. В. Вычисления и автоматы. М.: Мир, 1971. 326 с.

36. Муромцев Ю.П., Муромцев Д.Ю., Тюрин И.В. Информационные технологии в проектировании радиоэлектронных средств: учеб. пособие для студ. высш. учебн. заведений. М.: Изд-во «Академия», 2010. 384 с.

37. Надежность электрорадиоизделий: справочник. Изд-во МО РФ, 2004. 620 с.

38. Назарова A.C. Конструирование радиоэлектронных средств. М.: Изд-во МАИ, 1996. 380 с.

39. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: учеб. для вузов 4-е издание. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 430 с.

40. Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов. М.: Техносфера, 2007. 856 с.

41. Ос тапснко А. Г. Рекурсивные фильтры на микропроцессорах. М.: Изд-во «Радио и связь» , 1988. 128 с.

42. Пападимитриу X. Комбинаторная оптимизация (алгоритмы и сложность). М.: Мир, 1985. 352 с.

43. Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем: Пер. с англ. М.: Мир, 1984. 264 с.

44. Пранявичюс Г. И. Модели и методы исследования вычислительных систем. Вильнюс: «МОКСЛАС», 1982. 228с.

45. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978. 848 с.

46. Репнева А.И., Ушкар М.Н. Моделирование алгоритмов функционирования цифровых устройств с использованием сетей Петри // Электронный журнал "Труды МАИ", №49 от 2011г.

47. Репнева А.И. Алгоритм синтеза конструкции устройств цифровой обработки сигналов // Электронный журнал "Труды МАИ", №55 от 2012г.

48. Репнева А.И.(Филатова А.И.), Ушкар М.Н. Моделирование цифровых устройств обработки сигналов на системном этапе проектирования// "Информационно-измерительные и управляющие системы", №12, т.9, 2011г. 5 с.

49. Репнева А.ЩФилатова А.И.), Репнев Д.Н., Саратовский Н.В. Нелинейная дискретизация сетки конечных элементов, как метод снижения размерности тепловой модели // "Информационно-измерительные и управляющие системы", №12. т.9, 2011г. 3 с.

50. Садовский В.Н. Системный подход и общая теория систем: статус, основные проблемы и перспективы развития. М.: Наука, 1980. 280 с.

51. Сергиенко А. Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.: Изд-во Питер, 2002. 608 с.

52. Силин В.Б. Поиск структурных решений комбинаторными методами. М.: Изд-во МАИ,. 992. 216 с.

53. Сколник М. Справочник по радиолокации. Том 1,2,3,4. Пер. с анг. М.: Изд-во: «Советское радио», 1976. 1766 с.

54. Слока В.К., Васин В.И. Цифровая интеллектуальная ФАР -перспективная технология для радиолокационных и радиоинформационных комплексов XXI века. Журнал «Вестник Московского авиационного института», №1, т. 7, 2000г.

55. Ушкар М.Н. Микропроцессорные устройства в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Изд-во «Радио и связь», 1988. 129 с.

56. Ушкар М.Н. Конструирование электронно-вычислительных средств. М.: Изд-во МАИ, 2007. 60 с.

57. Ушкар М.Н., Гуськов Ю.Н. Системная оптимизация интегральных РЭУ // "Информационно-измерительные и управляющие системы", № 6, 2004.

58. Чернышова Г. Д., Каширина И.Л. Дискретная оптимизация. Воронеж, 2003. 26 с.

59. Шлее1- М. Qt4.5. Профессиональное программирование на С++. -СПб.: Изд-во БХВ-Петербург, 2010. 896 с.

60. Ямпурин Н.П., Баранова A.B. Основы надежности электронных средств. Учеб. пособ. для студ. высш. учеб. заведений. М.: Изд-во «Академия», 2010. 240 с.

61. Информационно-аналитический журнал «Фазотрон», №3 (19), 2012.

62. Herrmann О. On the design of nonrecursive digital filters with linear phase, Elec. Lett., Vol. 6, No. 11, 1970. 329 p.

63. Herrmann O., Schussler W. On the accuracy problem in the design of nonrecursive digital filters, Arch. Electronic Übertragungstechnik, Vol. 24, 1970. 526 p.

64. Linwood J., Minter D. Beginning Hibernate, second edition. Publisher: Apress, 2010. 375 p.

65. Lischner R. С++ In A Nutshell. Publisher: O'Reilly, 2003. 808 p.

66. McAffer J., Lemieux J-M. Aniszczyk C. Eclipse Rich Client Platform Second Edition. Publisher: Addison-Wesley, 201 0. 552 p.

67. Prentice H. С++.GUI. Programming with Qt.4. Publisher: Prentice Hall, 2008. 752 p.

68. URL: http://www.bestor.spb.ru/Bestor02/Compat/over/RAM.aspx (дата обращения: 17.02.2010).

69. URL: http://www.i2r.ru/static/248/out5713.shtml (дата обращения:1702.2010).

70. URL: http://www.analog.com (дата обращения: 21.10.2010).

71. URL: http://www.insys.ru (дата обращения: 08.01.2011).

72. URL: http://www.ti.com (дата обращения: 08.01.2011).

73. URL: http://www.sec-online.ru/production/components.html (дата обращения: 21.03.2011).

74. URL: http://www.transistor.ru/catalog/components (дата обращения:2103.2011).

75. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/HO 10Жук (дата обращения: 05.07.2009).

76. URL: www.phazotron.com/ (дата обращения: 05.07.2009).

77. URL: http://kaf401test.rloc.ru/articles/6/29/ (дата обращения:0507.2009).

78. URL: http://www.airbase.ru/alpha/rus/a/arbalet/ (дата обращения: 06.10.2011).

79. URL: http://www.kit-e.ru/articles/dac/2005670.php (дата обращения:0609.2010).

80. URL: http://www.russianelectronics.ru/leader-r/review/2189/doc/40279/ -(дата обращения: 06.09.2010).

81. URL: http://www.pcweek.ru/themes/detail.php?ID=51809 (дата обращения: 05.07.2009).

82. URL: http://www.rpkb.ru/index.phppageid=l6.html (дата обращения: 05.07.2009).1. Список иллюстраций

83. Рисунок 1 Хронология развития цифровых процессоров.

84. Рисунок 2 Хронология развития оперативных запоминающих устройств.

85. Рисунок 1.1 Обобщенная структура БРЛС.

86. Рисунок 1.2 Состав станции Арбалет.

87. Рисунок 1.3 Станция диапазона Ка.

88. Рисунок 1.4 Сравнительная характеристика эффективности БЦВМ и БРЛС.

89. Рисунок 1.5 Зависимость стоимости АЦП от частоты дискретизации.

90. Рисунок 1.6 Зависимость стоимости процессоров DSP от частоты.

91. Рисунок 1.7 Внешний вид субмодулей цифрового приема ADMDDC2WB.

92. Рисунок . .8 Структурная схема.

93. Рисунок 1.9 Системное и функционально-логическое проектирование и верификация.

94. Рисунок 1.10 Моделирование структурной схемы в САПР LabView.

95. Рисунок 1.11- Анализ наводок в соседних проводниках при прокладке трассы в пакете Expedition РСВ.

96. Рисунок 1.12 Автоматическое изменение формы проводника с контролируемой длиной при перемещении конденсатора в пакете PADS PowerPCB.

97. Рисунок 1.13 Трехмерное моделирование платы средствами компании Zuken.

98. Рисунок 2.1 — Элементарная сеть.

99. Рисунок 2.2 — Иерархическая сеть с запретом на использование внешних позиций.

100. Рисунок 2.3 — Метод перехода от алгоритма УЦОС к «элементарнойсети».

101. Рисунок 2.4 — Перевод алгоритма в переходы сети Петри. Рисунок 2.5 — Диаграмма интенсивности применения процессоров в радиолокации.

102. Рисунок 2.6 Алгоритм выполнения БПФ.

103. Рисунок 2.7 Классическая сеть Петри.

104. Рисунок 2.8 Строго иерархическая сеть Петри.

105. Рисунок 2.9 «Элементарная сеть» Петри.

106. Рисунок 2.10 Матрица переходов с входными позициями.

107. Рисунок 2.11 Матрица переходов с выходными позициями.

108. Рисунок 3.1 График вероятности обнаружения при разном уровне1. Чс/Ш1. Рисунок 3.2 Граф (H,U).

109. Рисунок 3.3 Отсеченная область КТВ.

110. Рисунок 3.4 Алгоритм построения КТВ УЦОС.

111. Рисунок 3.5 Метод формирования базового набора компонент.

112. Рисунок 3.6 Алгоритм построение допустимых КТВ.

113. Рисунок 3.7 Алгоритм взаимодействия СП с БД.

114. Рисунок 3.8 Последовательная модель надежности.

115. Рисунок 3.9 Алгоритм расчета надежности устройства ЦОС.

116. Рисунок 3.10 Алгоритм выбора оптимального варианта КТВ.

117. Рисунок 4.1 Структурная схема программного комплекса.

118. Рисунок 4.2 -Организация программного комплекса.

119. Рисунок 4.3 Организация пользовательского интерфейса ПК.

120. Рисунок 4.4 Функциональность БД.1. Рисунок 4.5 Форма на АЦП.1. Рисунок 4.6 Форма на DSP.

121. Рисунок 4.7 Форма на базовые операции DSP.1. Рисунок 4.8 Форма на ОЗУ.1. Рисунок 4.9 Список КТВ.

122. Рисунок 4.10 Алгоритм обработки сигнала.

123. Рисунок 4.11 Фильтрация КИХ (нерекурсивный ЦФ). Рисунок 4.12 - Фильтрация с БИХ (рекурсивный фильтр). Рисунок 4.13 - Алгоритм коррекции фаза цифрового гетеродина и сжатия ЛЧМ сигналов.

124. Рисунок 4.13 Алгоритм коррекции фаза цифрового гетеродина и сжатия ЛЧМ сигналов (продолжение).

125. Рисунок 4.14 Структурная схема цифрового приемника. Рисунок 4.15- Диаграмма распределения температур в ЦГТРМ.