ФЦП «Исследования и разработки»

Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 гг.»

«Прикладные исследования и экспериментальная разработка многочастотных радиолокационных станций дистанционного зондирования Земли на платформах легкомоторной и беспилотной авиации для решения задач мониторинга и противодействия техногенным и биогенным угрозам» (соглашение № 14.577.21.0279 от 26 сентября 2017 г.)

Приоритетное направление: безопасность

Период выполнения: 2017 – 2019 гг.

Индустриальный партнёр: АО «НПФ «Микран» (г. Томск)

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 150 миллионов рублей
Внебюджетные средства: 150 миллионов рублей

Руководитель проекта: Ровкин Михаил Евгеньевич

Цель прикладного научного исследования

Разработка и экспериментальные исследования макетов малогабаритных двухдиапазонных радиолокационных систем с синтезированной апертурой (РСА) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), пригодных для работы на летательных аппаратах (ЛА) легкомоторной и беспилотной авиации для решения задач мониторинга и противодействия техногенным и биогенным угрозам и обеспечивающих:

повышение качества синтезируемых РСА радиолокационных изображений: в Х-диапазоне предельная пространственная разрешающая способность – не более 0,3 м, в L-диапазоне – не более 0,5 м;
снижение массо-габаритных показателей на комплект бортовой аппаратуры (БА) каждого диапазона для использования в составе БПЛА.

Задачи прикладного научного исследования

Развитие методов повышения качества синтезируемых РЛС с синтезированной апертурой радиолокационных изображений: в Х-диапазоне не более 0,3 м, в L-диапазоне – не более 0,5 м, с использованием поправок, формируемых на основе информации, получаемой от системы микронавигации.
Развитие алгоритмов функционирования двухдиапазонной РЛС с синтезированной апертурой для дистанционного зондирования Земли, основанных на синхронном синтезе и совмещении изображения двух диапазонов.
Создание экспериментального образца двухдиапазонной РСА ДЗЗ X- и L-диапазонов, реализующей указанные алгоритмы и методы, включая эскизную конструкторскую и программную документацию.
Проведение лётных испытаний экспериментальных образцов двухдиапазонной РЛС с синтезированной апертурой X- и L-диапазонов для отработки разрабатываемых алгоритмов и методов, а также совершенствования её конструкции.
Модернизация экспериментального стенда для исследования частотных характеристик приёмно-передающих трактов.
Модернизация панорамного СВЧ-стенда для измерения коэффициента шума активных устройств трактов радиолокационной аппаратуры.
Модернизация экспериментального стенда измерения мощности СВЧ для исследований усилителей мощности СВЧ.
Создание экспериментального стенда и методики контроля (рентгеноскопия) качества монтажа мощных гибридных интегральных схем, необходимого для совершенствования технологии производства мощных СВЧ-усилителей.
Создание стенда для измерения параметров когерентности опорных синхро-сигналов для проверки трактов их формирования.
Создание экспериментального мобильного стенда для проведения контрольных геодезических измерений с использованием лазерного дальномера/угломера.

Основные планируемые результаты проекта

Математическая модель РСА ДЗЗ и результаты математического моделирования задачи синтеза радиолокационного изображения (РЛ) с использованием поправок, формируемых на основе информации, получаемой от системы микронавигации.
Алгоритм функционирования двухдиапазонной РСА ДЗЗ, основанный на синхронном синтезе и совмещении изображения двух диапазонов.
Метод совмещения радиолокационных изображений двух диапазонов длин волн из двух первичных РЛ изображений с заданными параметрами.
Эскизная конструкторская документация бортовой радиолокационной аппаратуры L- и X-диапазонов с использованием элементной базы СВЧ-разработки ТУСУРа и индустриального партнёра – АО «НПФ «Микран», а также аппаратуры наземного сегмента РСА.
Макет двухдиапазонной РСА ДЗЗ X- и L-диапазонов.
Программное обеспечение (ПО) функционирования двухдиапазонной РСА ДЗЗ X- и L-диапазонов и программная документация на него.
Модернизированный экспериментальный стенд для исследования частотных характеристик приёмно-передающих трактов радиолокационной аппаратуры РСА ДЗЗ.
Модернизированный панорамный СВЧ-стенд для измерения коэффициента шума активных устройств трактов радиолокационной аппаратуры РСА ДЗЗ.
Модернизированный экспериментальный стенд измерения мощности СВЧ для исследований усилителей мощности СВЧ.
Экспериментальный стенд и методики контроля (рентгеноскопия) качества монтажа мощных гибридных интегральных схем.
Экспериментальный стенд для измерения параметров когерентности опорных синхро-сигналов для проверки трактов их формирования.
Экспериментальный мобильный стенд для проведения контрольных геодезических измерений с использованием лазерного дальномера/угломера.
Программа и методики экспериментальных исследований макета двухдиапазонной РСА ДЗЗ L- и X-диапазонов.
Результаты экспериментальных исследований РСА ДЗЗ X- и L-диапазонов.
Рекомендации по использованию результатов проведённых ПНИЭР в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках.
Проект технического задания на ОКР по теме «Разработка многочастотных радиолокационных станций дистанционного зондированного Земли для легкомоторной и беспилотной авиации для решения задач мониторинга и противодействия техногенным и биогенным угрозам».

Основные результаты, полученные на первом этапе

Проведён аналитический обзор по проблеме создания радиолокационной станции с синтезированной апертурой дистанционного зондирования Земли.
Проведён патентный поиск.
Проведены выбор и обоснование направления исследований в области создания многочастотных радиолокационных станций, в том числе анализ существующих решений:
- исследование вариантов решений задач,
- сравнительная оценка вариантов,
- выбор направления,
- оценка ЭМИ на объектах установки.
Разработан принцип работы и структурной схемы двухдиапазонной РСА ДЗЗ.
Разработана математическая модель задачи синтеза радиолокационного изображения.
Проведено математическое моделирование задачи синтеза радиолокационного изображения.
Закуплено оборудование для модернизации стенда для исследований.
Закуплено оборудование и ПО измерения шума.
Разработан алгоритм функционирования двухдиапазонной РЛС.
Проведены оценки параметров СВЧ-элементной базы.
Разработана программа и методика исследований макета.
Закуплено оборудование модернизации сети.
Разработаны функциональные схемы.
Проведено численное моделирование антенной системы.

Проведённые теоретические исследования поставленных перед ПНИЭР задач подтвердили реализуемость проекта в соответствии с техническим заданием и планом-графиком выполнения работ по теме ПНИЭР.

Основные результаты, полученные на втором этапе

Метод совмещения радиолокационных изображений двух диапазонов длин волн из двух первичных радиолокационных изображений с заданными параметрами.
Схемные и конструкторские решения в области создания бортовой радиолокационной аппаратуры L и X-диапазонов.
Конструкторские решения в области создания аппаратуры наземного сегмента РСА.
Программно-технические решения в области создания программного обеспечения (ПО) функционирования двухдиапазонной радиолокационной системы с синтезированной апертурой дистанционного зондирования Земли X- и L-диапазонов.
Моделирование и экспериментальные исследования подтвердили основные параметры приёмо-передающих устройств бортовой радиолокационной аппаратуры по формируемым и принимаемым полосам частот, излучаемой мощности, диаграммам направленности антенн L- и X-диапазонов. Разработанная эскизная документация решает проблему обеспечения технологической независимости и позволит в дальнейшем выпускать системы зондирования земной поверхности на отечественном предприятии.
Найдены новые решения при создании оригинальных компонент СВЧ: подстраиваемых трансформаторов импеданса; симметрирующих мостов при создании смесителей на основе диодов Шоттки в интегральном исполнении, разработаны программы для моделирования и синтеза корректоров группового времени запаздывания.
Экспериментальные исследования на стендах подтвердили основные параметры спроектированных приёмо-передающих устройств по полосам и спектрам частот, мощности, передаваемой в антенны, диаграммам направленности антенн. Некритические отклонения от расчётных характеристик устранимы при отладке макетов и программных продуктов в соответствии с разработанными методиками.
При разработке технического задания на систему и частного технического задания на её узлы закладывались требования на уровне мировых достижений. Проведённые измерения на данном этапе макетирования подтверждают соответствие параметров лучшим образцам в своём классе систем авиационного базирования. Учитывая большой объём проделанной работы с положительным для данного этапа результатом, системность в исследованиях и проектировании, коллектив исполнителей совместно с индустриальным партнёром выйдет на реализацию поставленной цели.

Основные результаты выполнения проекта

Получены параметры: пространственное разрешение в Х-диапазоне – не хуже 0,3 м, в L-диапазоне – не хуже 0,5 м; глубина радиолокационной съёмки по дальности – до 10 км; диапазон высот летательного аппарата (ЛА) – от 0,5 до 6 км; диапазон скоростей ЛА – от 50 до 400 км/ч.

Антенны РСА ДЗЗ L-диапазона (V- и H-поляризаций)

Достигнуты параметры, которые необходимы для повышения вдвое пространственного разрешения: расширение спектров зондирующих сигналов: 1 000 МГц в Х-диапазоне и 400 МГц в L-диапазоне; двукратное расширение ширины главного лепестка ДН-антенн по азимуту; четырёхкратное увеличение мощности излучения (с 60 до 250 Вт).

Антенна РСА ДЗЗ Х-диапазона

Приёмопередатчик СВЧ X-диапазона

GaN-усилитель мощности L-диапазона

Практические применения РСА ДЗЗ: проведение радиолокационной съёмки местности при любых погодных условиях для определения границ подтопления и прибрежных ледовых полей, состояния почвы, качества посевов и лесов, геофизические исследования, обнаружение различных объектов, возгораний и разливов нефтепродуктов; проведение разведки местности, слежение за состоянием трубопроводов, электрических сетей.

Аппаратура в салоне самолёта-лаборатории ИЛ-18Д

Пример сфокусированного РЛ-изображения, полученного в Х-диапазоне в ходе полёта № 3
лётных испытаний в июне–июле 2019 г. (г. Петрозаводск)

Проведены лётные испытания РСА ДЗЗ, получены радиолокационные снимки местности, подтвердившие заявленные требования.

Действующий образец «Двухдиапазонная радиолокационная станция с синтезированной апертурой для дистанционного зондирования Земли в сложных климатических условиях» был представлен на выставке «ВУЗПРОМЭКСПО – 2019».

Резюме проекта

«Разработка прототипов передовых технологических решений роботизированного интеллектуального производства электронной компонентной базы и энергоэффективных световых устройств» (соглашение № 14.577.21.0266 от 26 сентября 2017 г.)

Приоритетное направление: энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика

Период выполнения: 2017 – 2020 гг.

Индустриальный партнёр: ООО «Руслед» (г. Томск).

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 150 миллионов рублей
Внебюджетные средства: 195 миллионов рублей

Руководитель проекта: Туев Василий Иванович

Цель прикладного научного исследования

Развитие имеющегося научного задела до стадии готовности к практическому применению (использованию) технологии интеллектуального роботизированного производства светодиодного излучающего элемента и ламп на его основе
Создание инновационной продукции отечественного производства, включая получение охраноспособных результатов интеллектуальной деятельности и их правовую охрану на светодиодный излучающий элемент и лампы на его основе

Задачи прикладного научного исследования

Сравнительная оценка вариантов возможных решений:
1. конструкции светодиодного излучающего элемента,
2. конструкции светодиодных ламп,
3. технологических операций изготовления светодиодного излучающего элемента,
4. технологических операций изготовления светодиодных ламп,
5. технических и программных решений по роботизации технологических процессов изготовления светодиодного излучающего элемента и светодиодных ламп.
Светотехническое моделирование и исследование светотехнических характеристик светодиодного излучающего элемента и светодиодной лампы на его основе.
Тепловое моделирование и исследование тепловых характеристик светодиодного излучающего элемента и светодиодной лампы на его основе.
Разработка эскизной конструкторской документации светодиодного излучающего элемента и четырёх типов светодиодных лампы на его основе.
Разработка технологических инструкций на технологические операции производства светодиодного излучающего элемента и светодиодных ламп на роботизированном интеллектуальном производственном участке.

Основные результаты, полученные при выполнении первого этапа проекта

Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках проекта.
Выбраны и обоснованы направления исследований и разработки, проведена сравнительная оценка вариантов возможных решений.
Проведены патентные исследования по теме проекта.
Разработана эскизная конструкторская документация (ЭКД) на лабораторный стенд для исследования светотехнических характеристик, ЭКД на лабораторный стенд для исследования тепловых и электрических характеристик, ЭКД на макеты светодиодный излучающий элемент (СИЭ), ЭКД на макеты светодиодных ламп (ламп).
Разработан предварительный технологический проект (ПТП) СИЭ и ПТП ламп.
Разработана ЭКД на экспериментальный стенд (ЭС) СИЭ, ЭКД на ЭС ламп, ЭКД на экспериментальный участок СИЭ, ЭКД на экспериментальный участок ламп.
Предложен способ одномерной топологической термокомпенсации светодиодных линейных модулей, который позволяет улучшать стабильность световых характеристик светодиодных излучающих элементов минимизацией кривизны температурного профиля.

Основные результаты, полученные при выполнении второго этапа проекта

По итогам проведённого анализа механизмов формирования внутренней поляризации при нагреве гетероструктур InGaN/GaN установлено, что она имеет четыре составляющих, создаваемых за счёт пироэффекта; прямого пьезоэффекта при тепловом расширении кристалла; обратного и прямого пьезоэффектов и пирополя; из-за различия периодов решёток материалов квантовых ям и барьеров.
Получены аналитические выражения для составляющих внутренней поляризации, и произведена численная оценка каждой из них. Установлено, что наибольший вклад в полную поляризацию гетероструктуры даёт спонтанная поляризация из-за различия периодов решёток слоёв, которую дополняют температурно-зависимые составляющие поляризации: за счёт действия пироэффекта и пьезоэффекта, вызванного температурным расширением кристалла.
Определено значение упругой деформации, необходимое для устранения (ослабления) негативного влияния полной поляризации на люминесцентные свойства гетероструктуры.
Составлены аналитические выражения для предсказания и описания физических свойств кристалла как полярной, так и аксиальной природы при различных рангах и различной природе причины и следствия. Показано, как, пользуясь полученными соотношениями, можно описать новое физическое свойство второго ранга и указать условия его наблюдения.
Проведённое расширение области применения принципа Онзагера не только увеличивает число охватываемых им явлений за счёт вариаций природы и рангов тензоров причины и следствия. Оно также позволяет предсказать новые физические свойства кристаллов различной природы и разных рангов. В работе предсказано существование двух новых классов свойств, сопутствующих классическим свойствам кристаллов и названные градиентными и дивергентными.
Разработаны светотехнические и тепловые модели и проведены исследования светотехнических и тепловых характеристик светодиодного излучающего элемента и светодиодных ламп.
Построены имитационные модели роботизированного технологического процесса светодиодного излучающего элемента и светодиодных ламп.
Проведён анализ результатов моделирования и выбраны окончательные варианты технологических операций интеллектуального производственного участка.
В соответствии с разработанными технологическими инструкциями на основе скорректированной эскизной конструкторской документации изготовлены макеты светодиодного излучающего элемента и макеты светодиодных ламп.
В соответствии с разработанными программами и методиками и с применением изготовленных лабораторных стендов проведены исследовательские испытания светотехнических характеристик макетов светодиодного излучающего элемента и макетов светодиодных ламп.
Разработана эскизная конструкторская документация на изготовление экспериментальных образцов светодиодного излучающего элемента, экспериментальных образцов светодиодных ламп.
Изготовлен экспериментальный участок для исследовательских испытаний технологических операций производства светодиодных ламп.

По результатам проекта были опубликованы статьи в изданиях, индексируемых в базах данных

Scopus:
- Tuev V.I., Soldatkin V.S., Andreeva M.V., Ganskaya E.S., Afonin K.N., Vilisov A.A. Investigation of phosphor compositions for led filament bulb // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series 1115 (2018) 052012,
Web of Science:
- Davydov V.N., Karankevich O.A. Capture and emission of charge carriers by quantum well // Russian Physics Journal, Vol. 61, No. 2, June, 2018 (Russian Original No. 2, February, 2018), Pages 223-231,
- Ozerkin D.V., Starosek D.G., Tuev V.I. Topological thermocompensation for lightemitting diode linear modules of filament lamps // Russian Physics Journal, Vol. 61, No. 6, October, 2018 (Russian Original No. 6, June, 2018), Pages 1175-1184.

Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности, полученные в ходе второго этапа

Полезная модель, патент № 183304 от 17.09.2018 г. «Светодиодная лента для лампы», РФ
Полезная модель, заявка № 2018134842 от 01.10.2018 г. «Светодиодная лампа», РФ
Программа для ЭВМ, заявка от 05.07.2018 «Программа автоматизации решения задач кинематики робототехнических систем производства светодиодных ламп», РФ
Полезная модель, заявка № 2018124878 от 06.07.2018 г. «Корректор коэффициента мощности», РФ

Основные результаты, полученные при выполнении третьего этапа проекта

Разработаны и изготовлены экспериментальные образцы светодиодного излучающего элемента, имеющие следующие характеристики, подтверждённые результатами испытаний: прямое напряжение – не менее 70 В, световой поток – не менее 90 лм, световая отдача – не менее 130 лм/Вт, коррелированная цветовая температура – в соответствии с ГОСТ Р 54815-2011, по безотказности: средняя наработка до отказа – не менее 50 000 часов, по долговечности: срок службы – не менее 5 лет, по сохраняемости: гаммапроцентный срок сохраняемости при γ = 97 % – не менее 5 лет, стойкость к воздействию механических и климатических факторов – в соответствии с ГОСТ 11630-84. Экспериментальные образцы светодиодного излучающего элемента удовлетворяют требованиям технического задания, а параметры экспериментальных образцов светодиодного излучающего элемента находятся на уровне лучших иностранных аналогов.
Разработаны и изготовлены экспериментальные образцы светодиодной лампы, имеющие следующие характеристики, подтверждённые результатами испытаний: мощность ламп общего назначения – 6±0,5 Вт, 8±0,5 Вт, 10±0,5 Вт, мощность лампы декоративной – 4±0,5 Вт, световой поток ламп общего назначения – от 750 до 1 250 лм, световой поток лампы декоративной – не менее 450 лм, кривая силы света ламп общего назначения – угол излучения в меридиональной плоскости – не менее 120 градусов по уровню 0,1, коррелированная цветовая температура лампы – в соответствии с ГОСТ Р 54815-2011, световая отдача – не менее 125 лм/Вт, цоколь лампы общего назначения – E27 ГОСТ 28108-89, тип колбы – А ГОСТ Р МЭК 60064-99, цоколь лампы декоративной – E14 ГОСТ 28108-89, электропитание от сети переменного тока – напряжением 220 В (+10 %, минус 15 %) и частотой 50 Гц (±5 %) в соответствии с ГОСТ 13109-97, электромагнитная совместимость ламп общего назначения в части помехоустойчивости светового оборудования – в соответствии с ГОСТ Р 51514-2013, электромагнитная совместимость ламп общего назначения в части уровня индустриальных помех – в соответствии с ГОСТ CISPR 15-2014, электромагнитная совместимость ламп общего назначения в части эмиссии гармонических составляющих тока – в соответствии с ГОСТ 30804.3.2-2013, средняя наработка до отказа – не менее 15 000 часов, нормируемый срок службы лампы при номинальном напряжении – не менее 15 000 часов, условия хранения ламп в соответствовать группе 1(Л) – в соответствии с ГОСТ 15150-69, гарантийный срок хранения – 24 месяца, сохраняемость светового потока – не ниже категории B в соответствии с ГОСТ 54815-2011, стойкость к воздействию механических и климатических факторов группа условий эксплуатации М1 – в соответствии с ГОСТ 17516.1-90, климатическое исполнение УХЛ категории 4.2 – в соответствии с ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1-89. Экспериментальные образцы светодиодных ламп удовлетворяют требованиям технического задания, а параметры экспериментальных образцов светодиодных ламп соответствуют требованиям постановления правительства РФ № 1356 от 10.11.2017 г.
Подготовлен проект ТЗ на проведение ОКР.
Разработаны рекомендации по повышению выхода годных изделий светодиодного излучающего элемента и светодиодных ламп.
Разработан и изготовлен экспериментальный стенд для отработки технологических операций производства светодиодного излучающего элемента на роботизированном интеллектуальном производственном участке.
Разработан и изготовлен экспериментальный стенд для отработки технологических операций производства светодиодных ламп на роботизированном интеллектуальном производственном участке.
Создан экспериментальный участок для исследовательских испытаний технологических операций производства светодиодного излучающего элемента.

На третьем этапе по результатам проекта были опубликованы статьи в изданиях, индексируемых в базах данных

Scopus:
- Starosek, D., Khomyakov, A., Ozerkin, D., Tuev, V., Chulkov, A. Fundamental problem of heat transmission in the closed volume of inert gas // 2019 International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2019 – Proceedings 8729621/ DOI: 10.1109/SIBCON.2019.8729621,
- Afonin K.N., Banshchikova I.S., Soldatkin V.S., Tuev, V.I., Schkarupo A.P., Yulaeva Y.V. Inkjet-printed filament for LED bulbs // Proceedings - 2019 Ural Symposium on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology, USBEREIT 2019 8736591, С. 332-335,
- Neznamova E.G., Soldatkin V.S., Timoshenko P.V., Tuev V.I., Khomaykov A.J. The use of energy-efficient sources while growing a small quantity of the cucumber under the artificial lighting agricultural ecosystem // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 224 (2019) 012048. doi:10.1088/1755-1315/224/1/012048,
Web of Science:
- Davydov V. N., Zadorozhny O. F., Karankevich, O. A. Restriction of a Number of Levels of Dimensional Quantization in Elements of Nanoelectronics // Russian Physics Journal. Volume 62, Issue 3, 15 July 2019, Pages 499-504.

Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности, полученные в ходе третьего этапа

Полезная модель, патент № 188947 от 30.04.2019 г. Светодиодная лампа, РФ
Полезная модель, патент № 193054, от 11.10.2019 г. Светодиодная лента для лампы, РФ
Полезная модель, патент № 192891, от 04.10.2019 г., Светодиодный облучатель, РФ
Полезная модель, заявка № 2019115062, от 16.05.2019 г., Светодиодный облучатель, РФ
Полезная модель, заявка № 2019119283, от 19.06.2019 г. Светодиодная лента для лампы, РФ
Изобретение, заявка № 2019123050 от 17.07.2019 г. Светодиодная гетероструктура с квантовыми ямами комбинированного профиля, РФ
Изобретение, заявка № 2019133066 от 16.10.2019 г. Светодиодный источник излучения, РФ

«Создание отечественных электрооптических модуляторов на основе квантоворазмерного эффекта Штарка для высокоскоростных 400 Гбит/с волоконно-оптических систем передачи информации» (соглашение № 14.577.21.0281 от 23 октября 2017 г.))

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 150 миллионов рублей
Внебюджетные средства: 150 миллионов рублей

Руководитель проекта: Троян Павел Ефимович

Цель прикладного научного исследования

Разработка новых схемотехнических, конструктивных и технологических решений создания отечественных электрооптических модуляторов на основе квантоворазмерного эффекта Штарка в бескорпусном исполнении и в виде радиофотонных модулей

Задачи прикладного научного исследования

Получение новых знаний в области радиофотоники.
Исследование и разработка технических решений создания отечественных электрооптических модуляторов на основе квантоворазмерного эффекта Штарка в бескорпусном исполнении и в виде радиофотонных модулей.
Разработка и создание экспериментальных образцов отечественных электрооптических модуляторов на основе квантоворазмерного эффекта Штарка в бескорпусном исполнении.
Разработка и создание экспериментальных образцов отечественных электрооптических модуляторов на основе квантоворазмерного эффекта Штарка в виде радиофотонных модулей.
Внедрение разработанных изделий в серийное производство на базе индустриального партнёра АО «НПФ «Микран», г. Томск.
Подготовка публикаций по результатам исследований в ведущих рецензируемых изданиях, индексируемых в наукометрических базах Web of Science и/или Scopus, а также объектов интеллектуальной собственности.
Подготовка в рамках проекта научных и научно-педагогических кадров высшей квалификации в области гетероструктурной СВЧ-электроники и радиофотоники Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.

Основные планируемые результаты проекта

Промежуточные и заключительные отчеты о ПНИЭР, содержащие:
- а) анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме;
- б) результаты теоретических и экспериментальных исследований;
- в) обобщение и выводы по результатам ПНИЭР.
Комплекс схемотехнических, конструктивных и технологических решений в части создания отечественных электрооптических модуляторов на основе квантоворазмерного эффекта Штарка в бескорпусном исполнении.
Эскизная технологическая документация (далее – ЭТД) на экспериментальные образцы электрооптических модуляторов в бескорпусном исполнении, созданные на основе разработанного комплекса схемотехнических, конструктивных и технологических решений.
Экспериментальные образцы электрооптических модуляторов в бескорпусном исполнении, созданные на основе разработанного комплекса схемотехнических, конструктивных и технологических решений.
Программа и методики исследовательских испытаний созданных экспериментальных образцов электрооптических модуляторов в бескорпусном исполнении.
Результаты исследовательских испытаний технических характеристик экспериментальных образцов электрооптических модуляторов в бескорпусном исполнении.
Комплекс схемотехнических, конструктивных и технологических решение в части разработки радиофотонного модуля и монтажа разработанных отечественных электрооптических модуляторов на основе квантоворазмерного эффекта Штарка в разработанный модуль.
ЭТД на экспериментальные образцы электрооптических модуляторов в виде радиофотонных модулей, созданные на основе разработанного комплекса схемотехнических, конструктивных и технологических решений.
Экспериментальные образцы электрооптических модуляторов в виде радиофотонных модулей, созданные на основе разработанного комплекса схемотехнических, конструктивных и технологических решений.
Программа и методики исследовательских испытаний созданных экспериментальных образцов электрооптических модуляторов в виде радиофотонных модулей.
Результаты исследовательских испытаний технических характеристик экспериментальных образцов электрооптических модуляторов в виде радиофотонных модулей.
Предложения по дальнейшей разработке и производству вновь разрабатываемой продукции с учётом технологических возможностей и особенностей индустриального партнёра – организации реального сектора экономики.
Проект технического задания на проведение ОКР по теме «Создание отечественных электрооптических модуляторов на основе квантоворазмерного эффекта Штарка для высокоскоростных 400 Гбит/с волоконно-оптических систем передачи информации».

Результаты, полученные на 1-м этапе

Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы.
Выполнены выбор и обоснование направления исследований, в том числе исследование и анализ эффективности существующих методов создания электрооптических модуляторов, сравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований; разработка вариантов возможных решений задачи ПНИЭР, выбор и обоснование оптимального варианта решения задачи ПНИЭР.
Разработаны требования к конструкционным материалам, необходимых для изготовления электрооптических модуляторов.
Проведены патентные исследования.
Разработаны и изготовлены тестовые образцы толстоплёночных микрополосковых линий СВЧ, формируемых методами плоттерной печати.
Проведено исследование тестовых образцов толстоплёночных микрополосковых линий СВЧ.
Разработан стенд для испытаний электрооптических модуляторов в бескорпусном исполнении.
Разработан стенд для испытаний электрооптических модуляторов в виде радиофотонных модулей.

Результаты, полученные на 2-м этапе

Разработаны методики функционального моделирования конструкции электрооптических модуляторов на основе квантоворазмерного эффекта Штарка в бескорпусном исполнении и в виде радиофотонных модулей.
Проведены функциональное моделирование и разработка конструкционных, схемотехнических и технологических решений по разработке и изготовлению электрооптических модуляторов.
Проведены дополнительные патентные исследования.
Разработаны изготовлены и исследованы тестовые образцы оптических элементов электрооптических модуляторов в бескорпусном исполнении.
Изготовлены стенды испытаний электрооптических модуляторов.
Разработаны, изготовлены и исследованы тестовые образцы электрооптических элементов электрооптических модуляторов в бескорпусном исполнении.

По результатам проекта были опубликованы статьи в изданиях, индексируемых в базе данных Scopus

Pavel Troyan, Yury Zhidik, Ekaterina Zhidik. «Investigation of temperature stability of ITO films characteristics» // MATEC Web of Conferences 143, (2018)
Pavel Troyan,Yury Sakharov, Ekaterina Zhidik. «Obtaining memristor elements based on nonnoble materials» // MATEC Web of Conferences 143, (2018)

Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности, полученные в ходе второго этапа

Свидетельство о государственной регистрации ТИМС РФ №2018630135 от 21.08.2018. Электрооптический модулятор MZM-01 / Арыков В.С. (РФ), Жидик Ю.С. (РФ), Степаненко М.В. (РФ), Троян П.Е. (РФ), Юнусов И.В. (РФ) (заявка № 2018630114; от 06.07.2018)
Свидетельство о государственной регистрации ТИМС РФ № 2018630134 от 21.08.2018. Электрооптический модулятор MZM-02 / Арыков В.С. (РФ), Жидик Ю.С. (РФ)
Степаненко М.В. (РФ), Троян П.Е. (РФ), Юнусов И.В. (РФ) (заявка № 2018630115 от 06.07.2018)

«Теоретические и экспериментальные исследования по синтезу оптимальной сети высоковольтного электропитания для космических аппаратов» (соглашение № 14.574.21.0172 от 26 сентября 2017 г.)

Приоритетное направление: транспортные и космические системы
Период выполнения: 2017 – 2019 гг.
Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Индустриальный партнёр: АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва (Железногорск), ведущее предприятия России по созданию космических аппаратов связи, телевещания, ретрансляции, навигации, геодезии

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 60 миллионов рублей
Внебюджетные средства: 60 миллионов рублей
Руководитель проекта: Газизов Тальгат Рашитович

Цель прикладного научного исследования

Разработка теоретических основ проектирования оптимальной сети высоковольтного (100 В) электропитания (ОСВЭ) для космических аппаратов (КА), отличающейся повышенной помехоустойчивостью, помехозащищённостью, надёжностью и минимальной массой.
Создание опережающего научно-технического задела в области проектирования таких элементов ОСВЭ, как помехозащищённые силовые шины электропитания (СШЭП) современных автоматических КА, разрабатываемых с применением отечественных материалов, электронной компонентной базы (ЭКБ) и специализированного программного обеспечения.
Разработка прототипа аппаратно-программного комплекса (АПК) для синтеза и испытаний ОСВЭ для КА.
Повышение научно-технического потенциала ТУСУРа и АО «ИСС» в области проектирования элементов сети электропитания КА с учётом электромагнитной совместимости.

Задачи прикладного научного исследования

Разработка методических подходов, технических решений и прототипов новых устройств, направленных на повышение помехозащиты СШЭП.
Разработка новых принципов и технических решений по мониторингу параметров ОСВЭ.
Поиск технических решений по синтезу ОСВЭ для КА, отличающейся повышенной помехоустойчивостью, помехозащищённостью, надёжностью и минимальной массой.
Разработка моделей, алгоритмов и программного обеспечения (ПО) для проектирования предложенных технических решений.
Моделирование технических решений по проектированию ОСВЭ для КА.
Проведение экспериментов и исследовательских испытаний для технических решений по проектированию ОСВЭ для КА.
Создание методик для синтеза ОСВЭ.
Разработка рекомендаций по результатам исследования.
Разработка прототипов сверхширокополосных устройств для измерения кондуктивных и излучаемых электромагнитных помех от элементов ОСВЭ, с возможностью имитации реальных условий её эксплуатации за счёт совместных климатических и электромагнитных воздействий в ходе испытаний.
Разработка прототипа АПК для проектирования ОСВЭ КА.

Основные результаты проекта, полученные при выполнении первого этапа проекта

Выполнен анализ современной научно-технической, нормативной, методической литературы по исследованиям в области проектирования сети электропитания.
Приведены варианты, обоснование и выбор средств разработки прототипов программного обеспечения, устройств для мониторинга, испытаний и защиты, аппаратно-программного комплекса.
Проведена закупка измерительного приемника.
Проведены патентные исследования по ГОСТ Р 15.011-96, включающие исследования технического уровня разработок по синтезу и мониторингу оптимальной сети высоковольтного электропитания, помехозащищённости и надёжности силовых шин электропитания, а также по технологии проектирования и изготовления элементов сети электропитания.
Проведён обзор литературы в области проектирования сети электропитания.
Приведены варианты, обоснование и выбор технологии проектирования и изготовления элементов сети электропитания.

Работы, опубликованные в ходе 1-го этапа

Сагиева И.Е. Экранирование микрополосковой линии как ресурс для уменьшения чувствительности её характеристик / И.Е. Сагиева // 23-я Межд. науч.-практ. конф. «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (СИБРЕСУРС-23-2017)». – Томск, Россия, 24 ноября, 2017. – С. 145–149. ISBN 978-5-86889-774-0.
Белоусов А.О. Трёхкритериальная оптимизация как ресурс для совершенствования зеркально-симметричного модального фильтра / А.О. Белоусов, Е.Б. Черникова, А.М Заболоцкий // 23-я Межд. науч.-практ. конф. «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (СИБРЕСУРС-23-2017)». – Томск, Россия, 24 ноября, 2017. – С. 150–154. ISBN 978-5-86889-774-0.
Суровцев Р.С. Использование ресурса неполного изменения матрицы СЛАУ при вычислении ряда ёмкостных матриц методом моментов аналитические оценки ускорения / Р.С. Суровцев // 23-я Межд. науч.-практ. конф. «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (СИБРЕСУРС-23-2017)». – Томск, Россия, 24 ноября, 2017. – С. 165–171. ISBN 978-5-86889-774-0.
Черникова Е.Б. Моделирование и разработка макета зеркально-симметричного модального фильтра / Е.Б. Черникова, А.О. Белоусов, А.М. Заболоцкий // Материалы XIII Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления», посвящённой 55-летию ТУСУРа. – Томск, Россия, 29 ноября – 1 декабря, 2017. – Ч. 2. – С. 5–7. ISBN 978-5-91191-364-9.
Газизов Руст.Р. Комплексные оценки использования алгоритма перенумерации при многовариантном анализе полосковых структур / Руст.Р. Газизов, Е.В. Лежнин, С.П. Куксенко// Материалы XIII Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления», посвящённой 55-летию ТУСУРа. – Томск, Россия, 29 ноября – 1 декабря, 2017. – Ч. 2. – С. 8–10. ISBN 978-5-91191-364-9.
Хажибеков Р.Р. Оптимизация параметров встречно-штыревой топологии модального фильтра для Ethernet 100 Мбит/с / Р.Р. Хажибеков, И.Ф. Калимулин // Материалы XIII Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления», посвящённой 55-летию ТУСУРа. – Томск, Россия, 29 ноября – 1 декабря, 2017. – Ч. 2. – С. 10–12. ISBN 978-5-91191-364-9.
Храмцов М.В. Моделирование модального фильтра с различными периодическими профилями области связи / М.В. Храмцов // Материалы XIII Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления», посвящённой 55-летию ТУСУРа. – Томск, Россия, 29 ноября – 1 декабря, 2017. – Ч. 2. – С. 12–15. ISBN 978-5-91191-364-9.
Квасников А.А. Разработка подсистем графического системы TALGAT / А.А. Квасников, С.П. Куксенко, Е.В. Лежнин // Материалы XIII Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления», посвящённой 55-летию ТУСУРа. – Томск, Россия, 29 ноября – 1 декабря, 2017. – Ч. 2. – С. 15–18. ISBN 978-5-91191-364-9.
Сагиева И.Е. Моделирование характеристик микрополосковой линии с боковыми заземлёнными проводниками сверху / И.Е. Сагиева // Материалы XIII Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления», посвящённой 55-летию ТУСУРа. – Томск, Россия, 29 ноября – 1 декабря, 2017. – Ч. 2. – С. 19–20. ISBN 978-5-91191-364-9.
Романов А.А. Разработка платы ввода и обработки команд управления климатической экранированной камерой / А.А. Романов, А.А. Собко, М.Е. Комнатнов // Материалы XIII Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления», посвящённой 55-летию ТУСУРа. – Томск, Россия, 29 ноября – 1 декабря, 2017. – Ч. 2. – С. 20–22. ISBN 978-5-91191-364-9.
Зуева М.А. Оценка эффективности экранирования корпуса соединителя СНП 339 / М.А. Зуева, М.Е. Комнатнов, И.Ф. Калимулин // Материалы XIII Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления», посвящённой 55-летию ТУСУРа. – Томск, Россия, 29 ноября – 1 декабря, 2017. – Ч. 2. С. 23–25. ISBN 978-5-91191-364-9.
Сагиева И. Исследование характеристик экранированной микрополосковой линии / И. Сагиева // Известия вузов. Физика. – 2017. – Т. 60, № 12/2. – С. 103–107.

Основные результаты проекта, полученные при выполнении второго этапа проекта

Разработаны цели моделирования элементов оптимальной сети высоковольтного (100 В) электропитания (ОСВЭ).
Выбраны модели, методы и алгоритмы для моделирования элементов ОСВЭ.
Исследованы оптимальные варианты возможных прототипов ПО, устройств для испытаний на электромагнитную совместимость (ЭМС), устройств защиты, аппаратно-программного комплекса (АПК) и проведена их сравнительная оценка.
Разработаны модели элементов ОСВЭ и тестовые задачи для моделирования.
Разработаны технические решения по синтезу ОСВЭ для космических аппаратов, а также новые принципы и технические решения по мониторингу параметров ОСВЭ.
Разработаны технические решения, направленные на повышение помехозащищённости и надёжности силовых шин электропитания (СШЭП).
Разработаны математические модели и вычислительные алгоритмы для проектирования предложенных технических решений.
Разработаны прототипы и эскизная конструкторская документация (ЭКД) устройств для защиты и испытаний на ЭМС.
Приобретено оборудование для комплектации АПК.

Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности, полученные в ходе этапа 2

Изобретение, заявка № 2018122393 от 18.06.2018 «Меандровая микрополосковая линия задержки, защищающая от электростатического разряда», РФ.
Изобретение, заявка № 2018122394 от 18.06.2018 «Усовершенствованная меандровая микрополосковая линия задержки, защищающая от электростатического разряда», РФ.
Изобретение, заявка № 2018124928 от 06.07.2018 «Способ компоновки неформованных радиоэлектронных компонентов на печатных платах для цепей с резервированием», РФ.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018618366 от 11.07.2018 «Многокритериальная оптимизация четырёхпроводного микрополоскового модального фильтра с учётом критерия согласования», РФ.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2018618365 от 11.07.2018 «Распространение электростатического разряда по витку меандровой микрополосковой линии», РФ.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2018661874 от 20.09.2018 «Вычисление и трёхмерное отображение эффективности экранирования металлическим корпусом с апертурой», РФ.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018660554 от 24.08.2018 «Аналитическая модель реверберационной камеры для оценки напряжённости электромагнитного поля в рабочей зоне», РФ.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018660595 от 27.08.2018 «Симулятор климатической экранированной камеры», РФ.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018619671 от 9.08.2018 «Квазистатический анализ воздействия электростатического разряда на печатную плату», РФ.

Работы, опубликованные в ходе 2-го этапа

Belousov A.O. Optimization of multiconductor modal filters using various criteria with different weighting coefficients / A.O. Belousov, T.R. Gazizov // Journal of physics: conference series [Electronic resources]. –2018. – Vol. 1015, No. 2. – P. 1–6.
Nosov A.V. Investigation of possibility of protection against electrostatic discharge using meander microstrip line / A.V. Nosov, R.S. Surovtsev, T.R. Gazizov // Journal of physics: conference series [Electronic resources]. –2018. – Vol. 1015, No. 2. – P. 1–6.
Osintsev A.V. Multiphase power supply when inverting currents for group of Peltier elements / A.V. Osintsev, A.A. Sobko, M.E. Komnatnov // Journal of physics: conference series [Electronic resources]. 2018. – Vol. 1015, No. 5. – P. 1–6.
Kuksenko S.P. Choosing order of operations to accelerate strip structure analysis in parameter range / S.P. Kuksenko, R.R. Akhunov, T.R. Gazizov // Journal of physics: conference series [Electronic resources]. 2018. – Vol. 1015, No. 3. – P. 1–6.
Gazizov Rusl.R. Use of evolution strategy in identifying the worst case effects of ultrashort pulse propagation in PCB bus of spacecraft autonomous navigation system / Rusl.R. Gazizov, R.R. Gazizov, T.R. Gazizov // Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT–2018). – Moscow, Russia, March 14–16, 2018. – P. 1–4.
Belousov A.O. Simulation of the time response in multiconductor microstrip modal filters with separate accounting for losses in conductors and dielectrics / A.O. Belousov, T.R. Gazizov // Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT–2018). – Moscow, Russia, March 14–16, 2018. – P. 1–5.
Surovtsev R.S. Optimization of protective varnish thickness to minimize crosstalk in multiconductor bus of spacecraft PCB / R.S. Surovtsev, T.R. Gazizov // Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT–2018). – Moscow, Russia, March 14–16, 2018. – P. 1–6.
Ternov S. Influence of the cross-section form of the power bus bar on its parameters / S. Ternov, A.V. Demakov, M.E. Komnatnov // Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT–2018). – Moscow, Russia, March 14–16, 2018. – P. 1–6.
Осинцев А.В. Разработка системы диагностики малых космических аппаратов класса CubeSat /А.В. Осинцев // Тезисы докладов научно-технической конференции молодых специалистов «Электронные и электромеханические системы и устройства». – Томск, Россия,12–13 апреля, 2018. – С. 26–28.
Осинцев А.В. Использование отечественных сверхбольших интегральных схем в бортовой аппаратуре малых космических аппаратов / А.В. Осинцев // Тезисы докладов научно-технической конференции молодых специалистов «Электронные и электромеханические системы и устройства». – Томск, Россия,12–13 апреля, 2018. – С. 29–31.
Орлов П.Е. Компоновка и трассировка электрических соединений при обеспечении электромагнитной совместимости радиоэлектронной аппаратуры: обзор / П.Е. Орлов, А.В. Медведев, В.Р. Шарафутдинов // Тезисы докладов научно-технической конференции молодых специалистов «Электронные и электромеханические системы и устройства». – Томск, Россия,12–13 апреля, 2018. – С. 76–78.
Комнатнов М.Е. Анализатор эффективности экранирования корпусом на основе измерителя S-параметров / М.Е. Комнатнов // Тезисы докладов научно-технической конференции молодых специалистов «Электронные и электромеханические системы и устройства». – Томск, Россия,12–13 апреля, 2018. – С. 78–80.
Тернов С.А. Расширение частотного диапазона полосковой линии для испытания на электромагнитную совместимость / С.А. Тернов, М.Е. Комнатнов // Тезисы докладов научно-технической конференции молодых специалистов «Электронные и электромеханические системы и устройства». – Томск, Россия,12–13 апреля, 2018. – С. 80–82.
Демаков А.В. Обзор методов измерения эффективности экранирования композитных материалов при помощи TEM-камер / А.В. Демаков // Тезисы докладов научно-технической конференции молодых специалистов «Электронные и электромеханические системы и устройства». – Томск, Россия,12–13 апреля, 2018. – С. 86–89.
Собко А.А. Измерение параметров H-моста для климатической экранированной камеры / А.А. Собко // Тезисы докладов научно-технической конференции молодых специалистов «Электронные и электромеханические системы и устройства». – Томск, Россия,12–13 апреля, 2018. – С. 89–92.
Носов А.В. Влияние перемычки между проводниками на форму и амплитуду сверхкороткого импульса в витке меандровой линии / А.В. Носов // Тезисы докладов научно-технической конференции молодых специалистов «Электронные и электромеханические системы и устройства». – Томск, Россия,12–13 апреля, 2018. – С. 92–94.
Черникова Е.Б. Согласование зеркально-симметричного модального фильтра / Е.Б. Черникова, А.О. Белоусов // Тезисы докладов научно-технической конференции молодых специалистов «Электронные и электромеханические системы и устройства». – Томск, Россия,12–13 апреля, 2018. – С. 95–97.
Белоусов А.О. Влагозащищенный модальный фильтр на основе трехпроводной микрополосковой линии / А.О. Белоусов // Тезисы докладов научно-технической конференции молодых специалистов «Электронные и электромеханические системы и устройства». – Томск, Россия,12–13 апреля, 2018. – С. 98–100.
Суровцев Р.С. Сравнительная оценка параметров связанных микрополосковых линий на основе материалов марки RT/Duroid // Тезисы докладов научно-технической конференции молодых специалистов «Электронные и электромеханические системы и устройства». – Томск, Россия,12–13 апреля, 2018. – С. 100–103.
Демаков А.В. Обзор исследований в области разработки и применения реверберационных камер для испытаний на электромагнитную совместимость / А.В. Демаков, М.Е. Комнатнов, Т.Р. Газизов // Системы управления, связи и безопасности. – 2018. – № 2. – С. 151–190.
Сафронова Е.А. Тестирование программной реализации аналитической модели реверберационной камеры / Е.А Сафронова, А.М. Артюшкина, А.В. Демаков // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР по материалам международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 235–237.
Черникова Е.Б. Аналитические выражения для вычисления погонных задержек мод зеркально-симметричного модального фильтра / Е.Б. Черникова, А.О. Белоусов // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР по материалам международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 240–243.
Демаков А.В. Аналитическая модель реверберационной камеры / А.В. Демаков // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР по материалам международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 243–246.
Демчук К.А. Обзор интегрированных датчиков для мониторинга излучаемых и кондуктивных эмиссий в интегральных схемах /К.А. Демчук // Материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 116–118.
Газизов Рустам Р. Выявление и локализация экстремумов сигнала в двухвитковой меандровой линии с учетом потерь / Рустам Р. Газизов, Руслан Р. Газизов // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР по материалам международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 246–249.
Илияс А.Т. Анализ паразитных взаимовлияний в EMI-фильтрах:обзор /А.Т. Илияс // Материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 121–123.
Иванов А.А. Реализация метода оценки эффективности экранирования корпусом с апертурой / А.А. Иванов // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР по материалам международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 254–257.
Карри С.Х. Обзор методов и подходов к оценке потерь на излучение в полосковых линиях / С.Х. Карри, Р.С. Суровцев // Материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 123–126.
Квасников А.А. Разработка программного модуля для вычисления эффективности экранирования корпусом с апертурой / А.А. Квасников // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР по материалам международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 263–266.
Квасников А.А. Разработка базы данных помеховых сигналов системы анализа электромагнитной совместимости / А.А. Квасников // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР по материалам международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 266–269.
Хомушку Ч.Л. Выявление и локализация экстремумов СКИ от источников воздействий в микрополосковой меандровой линии из двух витков / Ч.Л. Хомушку, А.А. Квасников // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР по материалам международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 270–273.
Медведев А.В. Методы повышения помехоустойчивости и надежности энергосистемы космического аппарата: обзор / А.В. Медведев // Материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 130–133.
Мозгова Д.А. Бизнес-план для климатической экранированной TEM-камеры /Д.А. Мозгова, Е.С. Полунина // Материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 133–135.
Мухамбетжанова Б.С. Методы подавления электромагнитных помех: обзор / Б.С. Мухамбетжанова // Материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 135–138.
Нурахмет Д.Т. Анализ и классификация источников преднамеренных электромагнитных помех: обзор / Д.Т. Нурахмет // Материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 138–141.
Сердюк Е.А. Обзор методов и подходов к моделированию меандровых линий задержки / Е.А. Сердюк, А.В. Носов // Материалы международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 144–147.
Тернов С.А. Разработка упрощенной конструкции силовой шины электропитания / С.А. Тернов // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР по материалам международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 283–285.
Дроздова А.А. Анализ амплитудно-частотных характеристик эквивалента сети. Проект ГПО ТУ-1503 – Разработка устройств для испытаний на ЭМС / А.А. Дроздова, Н.В. Богданов, С.А. Тернов // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР по материалам международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 2. – С. 286–288.
Belousov A.O. Waterproof modal filter based on four-conductor microstrop line / A.O. Belousov // Сборник избранных статей научной сессии ТУСУР по материалам международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР–2018». –– Томск, Россия, 16–18 мая, 2018. – Ч. 3. – С. 234–236.
Sagiyeva I.Ye. Decrease of microstrip line characteristics sensitivity at the expense of a shielding / I.Ye. Sagiyeva, T.R. Gazizov // Actual problems of radiophysics. Proceedings of the VII International Conference “APR–2017”. – Tomsk, Russia, September 18 – 22, 2018. – P. 67–70.
Заболоцкий А.М., Газизов Т.Р. Электромагнитная совместимость: модальные технологии: учеб. пособие. Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та систем упр. и радиоэлектроники, 2018. 132 с. ISBN 978-86889-799-3
Sagiyeva I.Ye. Side grounded conductors dipped in a substrate of a microstrip line, as a tool of line characteristics control / I.Ye. Sagiyeva, T.R. Gazizov //Siberian journal of science and technology. – 2018. – Vol. 19, No. 2. – P. 303–307.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2018619671. Квазистатический анализ воздействия электростатического разряда на печатную плату. Автор: Газизов Р.Р. Заявка №2018616368. Дата поступления 18 июня 2018 г. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 09.08.2018 г.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2018618365. Распространение электростатического разряда по витку меандровой микрополосковой линии. Автор: Носов А.В. Заявка №2018615233. Дата поступления 23 мая 2018 г. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 11.07.2018 г.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2018618366. Многокритериальная оптимизация четырехпроводного микрополоскового модального фильтра с учетом критерия согласования. Автор: Белоусов А.О. Заявка №2018615231. Дата поступления 23 мая 2018 г. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 11.07.2018 г.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018660554. Аналитическая модель реверберационной камеры для оценки напряженности электромагнитного поля в рабочей зоне. Авторы: Демаков А.В., Квасников А.А., Комнатнов М.Е., Газизов Т.Р. Заявка № 2018617321. Дата поступления 13 июля 2018 г. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 24.08.2018 г.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2018660595. Симулятор климатической экранированной камеры. Авторы: Осинцев А.В., Комнатнов М.Е., Собко А.А., Газизов Т.Р. Заявка №2018617322. Дата поступления 13 июля 2018 г. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 27.08.2018 г.
Сагиева И.Е. Моделирование характеристик микрополосковой линии с боковыми заземленными проводниками у границы воздух-подложка при изменении толщин проводников / И.Е. Сагиева // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Сборник материалов XIV международной научно-практической конференции, посвященной Дню космонавтики. – Красноярск, Россия, 09-13 апреля, 2018. [Электронное издание] –Т.1. – C. 386–388.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2018661874. Вычисление и трехмерное отображение эффективности экранирования металлическим корпусом с апертурой. Авторы: Квасников А.А., Комнатнов М.Е., Куксенко С.П., Газизов Т.Р. Заявка № 2018616275. Дата поступления 18 июня 2018 г. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 20.09.2018 г.
Газизов Р.Р. Влияние изменения расстояния между проводниками C-секции на экстремумы сверхкороткого импульса при моделировании с учетом потерь /Рустам Р. Газизов, Руслан Р. Газизов // 24-я Межд. науч.-практ. конф. «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (СИБРЕСУРС-24-2018)». – Томск, Россия, 28 ноября, 2018. – С. 135–139.
Мухамбетжанова Б.С. Вычисление значений нормы N2 вдоль активного проводника шины печатной платы / Б.С. Мухамбетжанова, Р.Р. Газизов // 24-я Межд. науч.-практ. конф. «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (СИБРЕСУРС-24-2018)». – Томск, Россия, 28 ноября, 2018. – С. 153–156.
Сагиева И.Е. Результаты научных исследований как ресурс для совершенствования обучения по магистерской программе // 24-я Межд. науч.-практ. конф. «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (СИБРЕСУРС-24-2018)». – Томск, Россия, 28 ноября, 2018. – С. 162–166.
Самойличенко М.А. Увеличение толщины фольги как ресурс совершенствования модального фильтра с пассивным проводником в опорной плоскости // 24-я Межд. науч.-практ. конф. «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (СИБРЕСУРС-24-2018)». – Томск, Россия, 28 ноября, 2018. – С. 167–172.
Хомушку Ч.Л. Локализация экстремумов перекрестных помех от двухстороннего преднамеренного воздействия в шине печатной платы // 24-я Межд. науч.-практ. конф. «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (СИБРЕСУРС-24-2018)». – Томск, Россия, 28 ноября, 2018. – С. 173–177.
Газизов Т.Р. Сравнительный анализ двух видов новых устройств для защиты от электромагнитного терроризма // Материалы региональной научно–практической конференции «Наука и практика: проектная деятельность от идеи до внедрения». –Томск, Россия, 2018. – С. 601–603.
Комнатнов М.Е. ТЕМ-камера для оценки уровней помехоэмиссии и помехоустойчивости радиоэлектронных средств с возможностью исследования биологических объектов в диапазоне частот до 2 ГГц / М.Е. Комнатнов, Т.Р. Газизов, О.А. Матвеенко // Технологии ЭМС. –2018. – №4 (67). – С. 46–56.
Газизов Р.Р. Влияние длительности сверхкороткого импульса на выявление и локализацию экстремумов сигнала в микрополосковой С-секции при моделировании с учетом потерь/ Рустам Р. Газизов, Руслан Р. Газизов // Материалы XIV международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления». – Томск, Россия, 28 – 30 ноября, 2018. – С. 275–277.
Хомушку Ч.Л. Локализация экстремумов сверхкоротких импульсов от источника преднамеренных воздействий в шине печатной платы космического аппарата / Ч.Л. Хомушку, Р.Р. Газизов // Материалы XIV международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления». – Томск, Россия, 28 – 30 ноября, 2018. – С. 277–280.
Квасников А.А. Совершенствование алгоритма вычисления матрицы погонных сопротивлений линии передачи / А.А. Квасников, С.П. Куксенко // Материалы XIV международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления». – Томск, Россия, 28 – 30 ноября, 2018. – С. 290–293.
Мухамбетжанова Б.С. Локализация максимумов N-норм в шине печатной платы / Б.С. Мухамбетжанова, Р.Р. Газизов // Материалы XIV международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления». – Томск, Россия, 28 – 30 ноября, 2018. – С. 293–295.
Николаев И.И. Сравнительный анализ влияния поперечного сечения силовой шины электропитания на её погонные параметры /И.И. Николаев, М.Е. Комнатнов // Материалы XIV международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления». – Томск, Россия, 28 – 30 ноября, 2018. – С. 295–298.
Собко А.А. Обзор пассивных устройств подавления кондуктивных электромагнитных помех // Материалы XIV международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления». – Томск, Россия, 28 – 30 ноября, 2018. – С. 304–308.
Собко А.А. Лабораторный макет датчика тока и напряжения на отечественном микроконтроллере К1986ВЕ92QI / А.А. Собко, А.В. Осинцев // Материалы XIV международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления». – Томск, Россия, 28 – 30 ноября, 2018. – С. 308–311.
Иванов А.А. Анализ и сравнение аналитических методов оценки эффективности экранирования корпусов с перфорированной стенкой // Материалы XIV международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления». – Томск, Россия, 28 – 30 ноября, 2018. – С. 328–333.

Основные результаты проекта, полученные при выполнении третьего этапа проекта

Разработан прототип ПО, реализующий математические модели и вычислительные алгоритмы для проектирования предложенных технических решений (по синтезу ОСВЭ для КА, отличающейся повышенной помехоустойчивостью, помехозащищённостью, надёжностью и уменьшенной массой; по мониторингу параметров ОСВЭ; по повышению помехозащищенности и надежности СШЭП).
Разработан прототип АПК для синтеза и испытаний ОСВЭ для КА.
Разработаны программы и методики синтеза ОСВЭ.
Разработаны методические рекомендации по проектированию ОСВЭ для КА.
Разработан проект технического задания на проведение ОКР по разработке АПК для синтеза и испытаний ОСВЭ для КА.
Выполнены обобщение и оценка полученных в ходе ПНИ результатов, в т. ч. анализ выполнения требований ТЗ, оценка полноты решения задач и достижения поставленных целей ПНИ, технико-экономическая оценка полученных результатов ПНИ в сравнении с современным научно-техническим уровнем.
Приобретены материалы и комплектующие для изготовления прототипов и лабораторного макета СШЭП.
Проведены дополнительные патентные исследования.
Изготовлен прототип устройства для измерения характеристик элементов и узлов ОСВЭ при совместных климатических и электромагнитных воздействиях.
Изготовлен прототип устройства для измерения уровня излучаемой помехоэмиссии и уровня восприимчивости элементов и узлов ОСВЭ к излучаемому воздействию.
Изготовлен прототип устройства для измерения уровня кондуктивной помехоэмиссии и уровня восприимчивости элементов и узлов ОСВЭ к кондуктивному воздействию.
Изготовлен прототип устройства для защиты СШЭП от СКИ.
Изготовлен прототип АПК для синтеза и испытаний ОСВЭ для КА.
Изготовлен лабораторный макет СШЭП.
Разработаны программы и методики экспериментальных исследований прототипа устройства для измерения характеристик элементов и узлов ОСВЭ при совместных климатических и электромагнитных воздействиях.
Разработаны программы и методики экспериментальных исследований прототипов устройств для измерения уровня излучаемой помехоэмиссии и уровня восприимчивости элементов и узлов ОСВЭ к излучаемому воздействию.
Разработаны программы и методики экспериментальных исследований прототипа устройства для измерения уровня кондуктивной помехоэмиссии и уровня восприимчивости элементов и узлов ОСВЭ к кондуктивному воздействию.
Разработаны программы и методики экспериментальных исследований прототипа устройства для защиты СШЭП от СКИ.
Получены результаты экспериментальных исследований по проектированию ОСВЭ для КА по разработанным программам и методикам.
Разработаны программы и методики проведения экспериментальных исследований и испытаний лабораторного макета СШЭП.
Проведены экспериментальные исследования и испытания лабораторного макета СШЭП.

Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности, полученные в ходе этапа 3

Изобретение, заявка № 2693838 от 05.07.2019 «Способ компоновки неформованных радиоэлектронных компонентов на печатных платах для цепей с резервированием», РФ.
Изобретение, заявка № 2691844 от 18.06.2019 «Усовершенствованная меандровая микрополосковая линия задержки, защищающая от электростатического разряда», РФ.
Изобретение, заявка № 2694741 от 16.07.2019 «Меандровая микрополосковая линия задержки, защищающая от электростатического разряда»), РФ.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019618764 от 04.07.2019 «Анализ четырёхслойного зеркально-симметричного модального фильтра», РФ.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019618824 от 05.07.2019 «Анализ двухпроводного зеркально-симметричного модального фильтра», РФ.
Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019619026 от 09.07.2019 «Оптимизация четырёхпроводного зеркально-симметричного модального фильтра»), РФ.

Поданы заявки на патенты на изобретения

«Модифицированная микрополосковая линия с улучшенной защитой от сверхкоротких импульсов», заявка № 2019140943, приоритет от 09.12.2019.
«Меандровая микрополосковая линия задержки из двух витков, защищающая от сверхкоротких импульсов», заявка № 2019138487, приоритет от 09.12.2019.
«Меандровая линия задержки с лицевой связью из двух витков, защищающая от сверхкоротких импульсов», заявка № 2019138486, приоритет от 27.12.2019.
«TEM-камера для оценки помехоэмиссии и помехоустойчивости интегральных схем», заявка № 2019140183, приоритет от 09.12.2019.
«Аппаратно-программный комплекс для синтеза и испытаний оптимальной сети высоковольтного электропитания», заявка № 2019140938, приоритет от 09.12.2019.

Работы, опубликованные в ходе этапа 3

Diagnostics of the printed circuit board bus of a spacecraft autonomous navigation system with using the N-norms / R.R. Gazizov, B.S. Muhambetzhanova, T.T. Gazizov, A.A. Kvasnikov // Journal of physics: conference series [Electronic resources]. –2019. – P. 1–6. doi: 10.1088/1757-899X/560/1/012017.
Ivanov A.A. Analytical model for estimating the shielding effectiveness of cylindrical connectors / A.A. Ivanov, M.E. Komnatnov // Journal of physics: conference series [Electronic resources]. – 2019. – P. 1–6. doi: 10.1088/1757-899X/560/1/012020.
Development of modal filter prototype for spacecraft busbar protection against ultrashort pulses / R.R. Khazhibekov, A.M. Zabolotsky, Y.S. Zhechev, V.P. Kosteletskii, T.R. Gazizov // Journal of physics: conference series [Electronic resources]. – 2019. – P. 1–6. doi: 10.1088/1757-899X/560/1/012145.
Kuksenko S.P. Preliminary results of TUSUR University project for design of spacecraft power distribution network: EMC simulation // Journal of physics: conference series [Electronic resources]. – 2019. – P. 1–7. doi: 10.1088/1757-899X/560/1/012110.
Samoylichenko M.A. Simulation of broad-side coupled modal filter with passive conductor in reference plane cutout / M.A. Samoylichenko, T.R. Gazizov // Journal of physics: conference series [Electronic resources]. – 2019. – P. 1–7. doi: 10.1088/1757-899X/560/1/012040.
Electromagnetic interference filter for spacecraft power bus / Y.S. Zhechev, V.P. Kosteletskii, A.M. Zabolotsky, T.R. Gazizov // Journal of physics: conference series [Electronic resources]. – 2019. – P. 1–7. doi: 10.1088/1757-899X/560/1/012133.

Назначение и область применения результатов проекта

Прототип ПО, реализующего оригинальные модели и алгоритмы, позволит проведение имитационного моделирования поведения ОСВЭ и выявления мест превышения допустимых уровней сигналов в узлах сети при воздействии на её элементы полезных и помеховых сигналов, в том числе известных генераторов сверхкоротких импульсов и электростатического разряда, а также построения оптимальной топологии ОСВЭ, в зависимости от нагрузочных характеристик имитаторов реальных нагрузок.

Методы и подходы к компоновке резервируемых СШЭП позволят повысить их помехозащищённость и надёжность. Существенным признаком данных методов и подходов является учёт электромагнитных связей между резервируемой и резервной СШЭП.

Устройства для измерения уровня кондуктивной помехоэмиссии и уровня восприимчивости элементов и узлов ОСВЭ к излучаемому и кондуктивному воздействиям позволят за счет использования в качестве датчиков трасс самой ОСВЭ получать информацию о сигналах, распространяющихся вдоль линии, без гальванической связи с ней.

Прототип устройства для совместных климатических и электромагнитных воздействий предназначен для комбинированных исследований. Данные исследования позволят получить новые знания о взаимовлиянии внутренних и внешних электромагнитных и климатических воздействий на объект, размещённый во внутреннем объёме камеры. Подобные исследования помогут выявить деградационные изменения параметров и характеристик материалов, ЭКБ, узлов и элементов ОСВЭ при её реальных условиях эксплуатации. Выявленные изменения параметров и характеристик помогут обнаружить связи между ними и параметрами совместного климатического и электромагнитного воздействия, что позволит выполнить модернизацию существующих моделей повреждения.

При разработке прототипа АПК, состоящего из прототипа разрабатываемого ПО, автоматизированного рабочего места оператора на базе персонального компьютера и устройств для экспериментов и исследовательских испытаний, будет учтён мировой опыт создания промышленных комплексов, пожеланий АО «ИСС» и результатов дискуссий на выставках, конференциях и пр., требований нормативно-технической документации и соответствующих стандартов.

Положительным эффектом от реализации прототипа АПК, состоящего из прототипа разрабатываемого ПО, автоматизированного рабочего места оператора на базе персонального компьютера и устройств для экспериментов и исследовательских испытаний, будет возможность принятия управленческих решений при проектировании, что в конечном итоге поспособствует созданию опережающего научно-технического задела в области проектирования таких элементов ОСВЭ, как СШЭП современных автоматических КА и повышению научно-технического потенциала ТУСУРа и АО «ИСС» в области проектирования элементов ОСВЭ КА с учётом ЭМС. Это позволит АО «ИСС» удерживать лидирующие позиции в области создания КА мирового уровня, а ТУСУРу выйти на лидирующие позиции в области ЭМС.

Эффекты от внедрения результатов проекта

Возможными потребителями результатов проекта являются предприятия ракетно-космической отрасли (например, корпорации «Решетнёв»), авиационной промышленности (например, корпорации «Сухой»), энергетики (например, предприятия атомной энергетики и распределения электроэнергии). В частности большой интерес к потенциальным результатам проекта проявило АО «НПЦ «Полюс» как давний и опытный создатель оборудования электропитания для космических аппаратов, в том числе для АО «ИСС». Кроме того, в использовании результатов проекта в учебном процессе заинтересован Национальный исследовательский Томский государственный университет (копия письма прикреплена к материалам проекта).

Основными потребителями сверхширокополосных устройств для испытания на ЭМС могут быть конструкторские бюро, институты и университеты, занимающиеся исследованиями, разработками и испытаниями в области авиакосмической, военной, ядерной и транспортной отрасли, а также изучением развития Арктических зон и приполярных регионов или влияния электромагнитного поля на органические и живые организмы. Также устройства могут быть применимы при исследованиях и предварительных испытаниях на ЭМС или измерении параметров испытуемых объектов согласно военным и космическим стандартам, например, таким как MIL-STD, ECSS, NASA-STD, RTCA. В сфере производства при помощи таких устройств возможно проводить исследования и испытания объектов на ЭМС, а именно на помехоэмиссии и помехоустойчивость объектов к электромагнитному полю. Также устройства могут быть полезны небольшим предприятиям, институтам, университетам, конструкторским бюро, занимающимся инновационными разработками в сфере создания новых материалов, информационных технологий и электроники для летательных и космических аппаратов, судостроения, робототехники, биотехнологий и медицинской промышленности при их выполнении на разных стадиях научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, в том числе при выполнении ими фундаментальных исследований.

«Разработка перспективных однокристальных передающих СВЧ-модулей миллиметрового диапазона на основе полупроводников типа A3B5 для применения в современных информационно-коммуникационных системах нового поколения (5G)» (соглашение № 14.577.21.0250 от 26 сентября 2017 г.)

Приоритетное направление: информационно-телекоммуникационные системы
Период выполнения: 2017 – 2019 гг.
Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Соисполнитель: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова» Сибирского отделения Российской академии наук (г. Новосибирск)
Индустриальный партнёр: АО «НПФ «Микран» (г. Томск)

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 45 миллионов рублей
Внебюджетные средства: 45 миллионов рублей

Руководитель проекта: Ерофеев Евгений Викторович

Цель прикладного научного исследования

Разработка комплекса новых схемотехнических, конструктивных и технологических решений создания современных СВЧ-электронных компонентов, включающих бескорпусные монолитные интегральные схемы (МИС) для перспективных однокристальных передающих модулей, работающих в различных поддиапазонах миллиметрового диапазона длин волн для применения в современных информационно-коммуникационных системах нового поколения (5G).

Задачи прикладного научного исследования

Разработка эпитаксиальных гетероструктур на основе полупроводников типа A3B5 для создания СВЧ-монолитных интегральных схем миллиметрового диапазона
Разработка технологического маршрута изготовления СВЧ-МИС-фазовращателя, усилителя мощности и однокристального передающего СВЧ-модуля миллиметрового диапазона на основе полупроводников типа A3B5
Исследование схемотехнических решений и топологий в части создания СВЧ-МИС-фазовращателя, усилителя мощности и однокристального передающего СВЧ-модуля миллиметрового диапазона на основе полупроводников типа A3B5
Разработка эскизной конструкторской и технологической документации на изготовление СВЧ-МИС-фазовращателя, усилителя мощности и однокристального передающего СВЧ-модуля миллиметрового диапазона на основе полупроводников типа A3B5
Изготовление макетов СВЧ-МИС-фазовращателя, усилителя мощности и однокристального передающего СВЧ-модуля миллиметрового диапазона на основе полупроводников типа A3B5
Разработка программы и методики лабораторных испытаний технических характеристик макетов СВЧ-МИС-фазовращателя, усилителя мощности и однокристального передающего СВЧ-модуля миллиметрового диапазона на основе полупроводников типа A3B5
Проведение лабораторных испытаний технических характеристик макетов СВЧ-МИС-фазовращателя, усилителя мощности и однокристального передающего СВЧ-модуля миллиметрового диапазона на основе полупроводников типа A3B5

Основные планируемые результаты проекта

Промежуточные и заключительный отчёты о ПНИЭР, содержащие:
1. анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме;
2. результаты теоретических и экспериментальных исследований;
3. обобщение и выводы по результатам ПНИЭР.
Отчёт о патентных исследованиях в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96
Эскизная конструкторская и технологическая документация на изготовление СВЧ-МИС-фазовращателя, усилителя мощности и однокристального передающего СВЧ-модуля миллиметрового диапазона на основе полупроводников типа A3B5
Макеты СВЧ-МИС-фазовращателя, усилителя мощности и однокристального передающего СВЧ-модуля миллиметрового диапазона на основе полупроводников типа A3B5
Программа и методики лабораторных испытаний технических характеристик СВЧ-МИС-фазовращателя, усилителя мощности и однокристального передающего СВЧ-модуля миллиметрового диапазона на основе полупроводников типа A3B5
Акт и протоколы лабораторных испытаний технических характеристик СВЧ-МИС-фазовращателя, усилителя мощности и однокристального передающего СВЧ-модуля миллиметрового диапазона на основе полупроводников типа A3B5
Маркетинговые исследования рынка однокристальных передающих СВЧ-модулей миллиметрового диапазона на основе полупроводников типа A3B5
Проект технического задания на проведение ОКР по теме «Разработка перспективных однокристальных передающих СВЧ-модулей миллиметрового диапазона на основе полупроводников типа A3B5 для применения в современных информационно-коммуникационных системах нового поколения (5G)»
Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации однокристальных передающих СВЧ ЭМ с учётом технологических возможностей и особенностей индустриального партнёра

Основные результаты проекта, полученные в ходе выполнения 1-го этапа

Проведён аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы в области разработки перспективных однокристальных передающих СВЧ-модулей миллиметрового диапазона.
Показано, что для реализации систем 5G необходимо освоение новых диапазонов частот. Исследователи сходятся на том, что сети 5G будут строиться на работе в миллиметровом диапазоне длин волн в интервале от 24 до 86 ГГц.
Сделан выбор и обоснование направления исследований.
Разработана технология плазмохимического осаждения тонких плёнок нитрида кремния для пассивации активных областей СВЧ-транзисторов и монолитных интегральных схем на их основе.
Исследовано влияние технологических параметров процесса плазмохимического осаждения на характеристики получаемых плёнок на основе нитрида кремния.
Исследованы электрические характеристики мощных GaN-транзисторов с субмикронным затвором на основе плёнок нитрида титана при использовании пассивации активных областей на основе плёнок нитрида кремния, формируемых методом плазмохимического осаждения.
Разработанный GaN-транзистор работал в режиме обогащения с величиной порогового напряжения отпирания Uпор = 0,7 В и максимальным током сток-исток Iси = 0,4 A/мм при напряжении затвор-исток Uзи = 8 В. Максимальное значение тока затвор-исток GaN-транзистора в открытом состоянии составило Iзи = 9 мкA/мм при напряжении затвор-исток Uзи = 8 В. Напряжение пробоя сток-исток GaN-транзистора в закрытом состоянии составляло Uси = 200 В при расстоянии сток-исток Lси = 5,5 мкм и Uзи = 0 В.
Разработана технология формирования наноразмерных Т-образных затворов на поверхности полупроводниковых структур диаметром до 100 мм методами электронно-лучевой литографии.
Показано, что использование единовременного электронно-лучевого экспонирования с энергией электронов 30 кэВ в трёхслойной резистивной маске ПММА 950К/LOR 5B/ПММА 495К минимально достижимый размер ножки Т-образного затвора может составлять 200 нм.
Показано, что использование раздельного (двухэтапного) электронно-лучевого экспонирования с энергией электронов 30 кэВ в трёхслойной резистивной маске ПММА 950К/LOR 5B/ПММА 495К минимально достижимый размер ножки Т-образного затвора может составлять 100 нм.
Показано, что формирование наноразмерных Т-образных затворов при использовании щели в диэлектрике Si3N4 толщиной 150 нм и двухслойной резистивной маски LOR 5B/ПММА 495К 600/200 нм позволяет получать минимально достижимый размер ножки Т-образного затвора 100 – 250 нм в зависимости от дозы электронно-лучевого экспонирования.
Проведены патентные исследования по ГОСТ Р15.011-96.

Основные результаты проекта, полученные в ходе выполнения 2-го этапа

Произведена разработка технологического маршрута изготовления СВЧ-МИС-фазовращателя на основе гетеростурктур GaAs.
Разработан комплект эскизной технологической документации на технологический процесс изготовления СВЧ-МИС-фазовращателя.
Проведена разработка эпитаксиальных гетероструктур на основе полупроводников типа A3B5 для создания СВЧ-МИС-фазовращателя.
Проведена разработка схемотехнических решений и топологий в части создания СВЧ-МИС-фазовращателя диапазона частот 26 – 30 ГГц.
Разработан комплект эскизной конструкторской документации на изготовление СВЧ-МИС-фазовращателя.
Изготовлены макеты СВЧ-МИС-фазовращателя.
Разработана программа и методики лабораторных испытаний технических характеристик макетов СВЧ-МИС-фазовращателя.
Представлены частотные зависимости среднего квадратического отклонения фазовой и амплитудной ошибок для десяти макетов СВЧ-МИС-фазовращателя, рассчитанные по 32 состояниям, обеспечиваемыми пятью фазовыми секциями в частотном диапазоне 26 – 30 ГГц.
Среднее квадратическое отклонение фазовой и амплитудной ошибок макетов СВЧ-МИС-фазовращателя составляют 2.97 град и 0.62 дБ, соответственно.
Произведена разработка технологического маршрута изготовления СВЧ-МИС-усилителя мощности на основе гетеростурктур GaAs.
Разработан комплект эскизной технологической документации на технологический процесс изготовления СВЧ-МИС-усилителя мощности.
Проведена разработка эпитаксиальных гетероструктур на основе полупроводников типа A3B5 для создания СВЧ-МИС-усилителя мощности.
Проведена разработка схемотехнических решений и топологий в части создания СВЧ-МИС-усилителя мощности диапазона частот 26 – 30 ГГц.
Разработан комплект эскизной конструкторской документации на изготовление СВЧ-МИС-усилителя мощности.
Изготовлены макеты СВЧ-МИС-усилителя мощности.
Разработана программа и методики лабораторных испытаний технических характеристик макетов СВЧ-МИС-усилителя мощности.
Представлены частотные зависимости коэффициента усиления, выходной мощности и КПД по добавленной мощности для десяти макетов СВЧ-МИС-усилителя мощности в частотном диапазоне 26 – 30 ГГц.
Выходная мощность по сжатию, КПД (в точке P1dB), линейный коэффициент усиления макетов СВЧ-МИС-усилителя мощности составляют 28,37 дБм, 17,76 % и 18,95 дБ, соответственно.
Проведены дополнительные патентные исследования по ГОСТ 15.011 – 96.

«Разработка технологии изготовления высокостабильного к действию факторов космического пространства терморегулирующего покрытия для космических аппаратов класса «Оптический солнечный отражатель» на основе пигмента сульфата бария и кремнийорганического связующего, модифицированных наночастицами» (соглашение № 14.574.21.0176 от 26 сентября 2017 г.)

Приоритетное направление: перспективные виды вооружения, военное и специальной техники
Период выполнения: 2017 – 2019 гг.
Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Индустриальный партнёр: ОАО «Композит» Роскосмоса (Королёв). Выполняет научно-исследовательские и опытно-технологические работы по созданию и комплексному исследованию свойств материалов, осуществляет производство и поставку материалов.

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 60 миллионов рублей
Внебюджетные средства: 60 миллионов рублей

Руководитель проекта: Михайлов Михаил Михайлович

Цель проекта

Целью проекта является разработка научных основ создания высокостабильного к действию ионизирующих излучений космического пространства терморегулирующего покрытия класса «Оптический солнечный отражатель» на основе пигмента BaSO4 и связующего – кремнийорганического лака КО-859. В проекте ставится задача разработки качественного нового терморегулирующего покрытия на основе пигмента и связующего, модифицированных наночастицами.

Основные результаты проекта, полученные в ходе выполнения 1-го этапа

В ходе выполнения первого этапа проекта получены следующие основные результаты.

Проведены патентные исследования технического уровня и тенденций развития высокостабильных терморегулирующих покрытий (ТРП) для космических аппаратов (КА).
Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по проблеме создания высокостабильных к действию излучений космического пространства (КП) ТРП с улучшенными оптическими характеристиками.
Произведены выбор и обоснование направления исследования.
Изготовлены тестовые образцы пигмента сульфата бария для проведения экспериментальных исследований его оптических свойств и радиационной стойкости.
Выполнены экспериментальные исследования оптических свойств тестовых образцов пигмента сульфата бария.
Выполнены экспериментальные исследования изменения оптических характеристик тестовых образцов пигмента сульфата бария в условиях радиационного воздействия электронов и произведена оценка его радиационной стойкости в области больших значений флюенса электронов.
Изготовлены тестовые образцы кремнийорганического лака для исследований оптических свойств в исходном состоянии и после облучения.
Определены оптические свойства кремнийорганического лака и разработаны рекомендации по возможности использования данного лака в ТРП класса «Оптический солнечный отражатель».
Выполнены экспериментальные исследования изменения оптических характеристик тестовых образцов кремнийорганического лака в условиях радиационного воздействия электронов и произведена оценка его радиационной стойкости в области больших значений флюенса электронов.
Осуществлён выбор и приобретение специального оборудования для обеспечения экспериментальных исследований характеристик наноТРП и его компонентов.

Основные результаты проекта, полученные в ходе выполнения 2-го этапа

При выполнении второго этапа проекта получены следующие основные результаты.
Определены режимы высокотемпературного модифицирования наночастицами оксидных соединений пигмента BaSO₄ и связующего – кремнийорганического лака.
Определены оптимальные значения концентрации используемых для модифицирования наночастиц SiO₂, ZrO₂ и Al₂O₃ в диапазоне от 0,5 до 10 масс. %, равные 3, 7 и 7 масс. % соответственно, позволяющие получать наиболее стойкие к действию излучений порошки BaSO₄.
Установлено влияние гранулометрического состава наномодификатора SiO₂ на оптические свойства пигмента сульфата бария.
Выполнено облучение электронами с энергией 30 кэВ флюенсом (1-7)∙1016 см-2 пигмента BaSO₄, модифицированного наночастицами SiO₂, ZrO₂и Al₂O при оптимальных значениях их концентрации. Установлено, что лучшим в качестве модификатора среди трёх исследуемых является нанопорошок SiO₂. Его применение позволяет увеличить радиационную стойкость оптических свойств пигмента BaSO₄в зависимости от флюенса электронов от 1,6 до 3,1 раз.
Выполнено облучение квантами со спектром, близким к солнечному, пигмента BaSO₄не модифицированного и модифицированного наночастицами SiO₂ при оптимальном значении их концентрации, равном 3 масс. %. Установлено, что при облучении с интенсивностью, превышающей интенсивность заатмосферного солнца в 2,1 раза, изменения основной рабочей характеристики ТРП космических аппаратов – интегрального коэффициента поглощения меньшие в модифицированном пигменте по сравнению с не модифицированным в 1,2 – 2,1 раза, в зависимости от времени облучения в диапазоне 2 – 16 час.
Проведён анализ полученных результатов и определён лабораторный технологический режим облучения электронами и квантами солнечного спектра модифицированного наночастицами пигмента BaSO₄. Разработана технология модифицирования наночастицами, обоснованы оптимальные технологические параметры, определён лабораторный технологический режим облучения электронами кремнийорганического лака.
Определены оптимальные режимы модифицирования кремнийорганического лака наночастицами SiO₂, ZrO₂ и Al₂O₃ по изменению спектров диффузного отражения и интегрального коэффициента поглощения при облучении электронами с энергией 30 кэВ. Разработана программа и методика экспериментальных исследований модифицированного наночастицами кремнийорганического лака.
Получены экспериментальные результаты изменений спектров диффузного отражения и интегрального коэффициента поглощения модифицированного наночастицами SiO₂, ZrO₂ и Al₂O₃ кремнийорганического лака при облучении электронами с энергией 30 кэВ. Выполнен анализ закономерностей деградации оптических свойств модифицированного наночастицами SiO₂, ZrO₂ и Al₂O₃ кремнийорганического лака при облучении электронами. Установлено, что лучшим в качестве модификатора среди трёх исследуемых является нанопорошок SiO₂.
Разработаны программы и методики экспериментальных исследований нанопигментов и кремнийорганического лака.
Разработаны лабораторные технологические инструкции модифицирования наночастицами пигмента BaSO₄и кремнийорганического лака.

Основные результаты проекта, полученные в ходе выполнения 3-го этапа

При выполнении третьего этапа проекта получены следующие основные результаты.

Установлены зависимости состава, структуры, оптических свойств, фото- и радиационной стойкости пигмента сульфата бария и кремнийорганического лака от типа и концентрации наночастиц при их модифицировании.
Определены оптимальные значения параметров модифицирования для получения высокостабильных к действию заряженных частиц и квантов солнечного спектра пигмента и связующего.
Разработана технология изготовления высокостабильных к действию излучений терморегулирующих покрытий на основе модифицированных в оптимальных режимах наночастицами пигмента и связующего и лабораторная технологическая инструкция их изготовления.
Разработаны физические модели деградации оптических характеристик модифицированных наночастицами пигмента BaSO4, кремнийорганического лака КО-921 и терморегулирующего покрытия, изготовленного на их основе при облучении заряженными частицами и квантами солнечного спектра.
Разработана методика прогнозирования деградации оптических характеристик наноТРП в условиях одновременного действия излучений космического пространства.
Выполнено моделирование изменений оптических характеристик разработанного терморегулирующего покрытия на геостационарной орбите при одновременном облучении моноэнергетическими пучками электронов, протонов и квантов солнечного спектра, имитирующих их спектры на геостационарной орбите.
Получены прогнозируемые значения изменений рабочей характеристики разработанного терморегулирующего покрытия со сроком пребывания на геостационарной орбите до 20 лет.
Разработаны рекомендации по использованию полученных результатов для изготовления высокостабильных терморегулирующих покрытий для условий полёта КА на околоземных и других орбитах.
Разработан проект технического задания на опытно-технологические работы на создание промышленной технологии изготовления высокостабильных терморегулирующих покрытий для космических аппаратов.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов

Разработанные при выполнении проекта пигмент, лак и терморегулирующее покрытие предназначены для изготовления систем пассивного терморегулирования космических аппаратов. Они позволяют уменьшить площадь радиаторов терморегулирования и вес за счёт существенно меньшего значения интегрального коэффициента поглощения и за счёт его большей стабильности в условиях орбит.

Дополнительной областью применения являются такие отрасли промышленности, как лакокрасочная, бумажная, химическая и строительная индустрия, в которых могут использоваться как разработанные технологии изготовления нанопигмента и нанолака, так и технология приготовления красок на их основе.

Внедрение результатов проекта в космическую отрасль позволит получить экономический эффект от уменьшения площади, веса и стоимости систем пассивного терморегулирования и от увеличения надёжности работы космических аппаратов. Внедрение результатов проекта в такие отрасли промышленности, как лакокрасочная, бумажная, химическая и строительная индустрия, позволит получить более стабильные к действию квантов солнечного спектра, температуры и влаги материалы, увеличить их качество и сроки эксплуатации. Это позволит получить экономический эффект от их внедрения.

«Исследование и разработка интеллектуальной системы управления штанговым глубинным насосом для поддержания оптимального динамического уровня жидкости в нефтяной скважине» (соглашение № 14.574.21.0157 от 26 сентября 2017 г.)

Приоритетное направление: информационно-телекоммуникационные системы (ИТ)

Критическая технология: технологии информационных, управляющих, навигационных систем

Период выполнения: 26.09.2017 – 30.06.2020

Плановое финансирование проекта: 60 миллионов рублей, в том числе:

бюджетные средства: 30 миллионов рублей,
внебюджетные средства: 30 миллионов рублей.

Получатель субсидии: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»

Индустриальный партнёр: акционерное общество «Энергонефтемаш» (г. Омск).

Цель проекта

Исследование и разработка комплекса научно-технических решений, направленных на создание интеллектуальной системы управления штанговым глубинным насосом для поддержания оптимального динамического уровня жидкости в нефтяной скважине за счёт использования уникального алгоритма управления на основе метода определения параметров и состояний погружного и наземного оборудования через измерение и обработку диаграмм активной мощности, затрачиваемой электроприводом станка-качалки на работу по подъёму жидкости.

Основные результаты проекта, полученные при выполнении первого этапа проекта

Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ.
Выполнено обоснование выбора направления исследований, методов и средств разработки интеллектуальной системы управления штанговым глубинным насосом, в том числе:
- проведена сравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований,
- описаны варианты возможных решений задачи ПНИ,
- обоснован оптимальный вариант решения задачи ПНИ.
Проведены мероприятия, направленные на освещение и популяризацию результатов ПНИ.
Проведена закупка контрольно-измерительного оборудования, материалов и комплектующих изделий, программного обеспечения.
Проведены патентные исследования по ГОСТ Р 15.011-96.
Проведены исследования методов и средств проверки работоспособности интеллектуальной системы управления.
Разработано техническое задание на экспериментальный стенд испытаний интеллектуальной системы управления штанговым глубинным насосом.

Полученные результаты определяют направления для успешного выполнения проекта.
Полученные результаты подтверждают реальность получения принципиально новых для науки и техники знаний.
Полученные результаты соответствуют требованиям технического задания и плана-графика работ выполнения проекта.

В ходе выполнения проекты было принято участие на XIII Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления» с докладом «Сравнительный анализ методов определения динамического уровня жидкости в межтрубном пространстве нефтяной скважины», а также участие в ежегодной национальной выставке «ВУЗПРОМЭКСПО – 2017» (13–14 декабря 2017 г., Москва) с презентацией «Исследование и разработка интеллектуальной системы управления штанговым глубинным насосом для поддержания оптимального динамического уровня жидкости в нефтяной скважине».

«Исследование и разработка интеллектуальной системы управления штанговым глубинным насосом для поддержания оптимального динамического уровня жидкости в нефтяной скважине» (соглашение № 14.574.21.0157 от 26 сентября 2017 г.)

Основные результаты, полученные на втором этапе

Разработан алгоритм определения характеристик интеллектуальной системы управления.
Разработан алгоритм поддержания оптимального динамического уровня жидкости в нефтяной скважине.
Разработан алгоритм работы диагностической системы на основе анализа ваттметрограмм.
Разработан алгоритм работы интеллектуальной системы управления штанговым глубинным насосом.
Проведено математическое моделирование с использованием разработанной математической модели и определены оптимальные эксплуатационные параметры интеллектуальной системы управления и частотно-регулируемого привода.
Проведено исследование и разработана архитектура построения интеллектуальной системы управления штанговым глубинным насосом по результатам математического моделирования.
Проведены мероприятия, направленные на освещение и популяризацию результатов ПНИ.
Проведена закупка контрольно-измерительного оборудования, материалов и комплектующих изделий.
Разработана математическая модель интеллектуальной системы управления штанговым глубинным насосом.
Разработан контроллер экспериментального образца интеллектуальной системы управления.
Разработана эскизная конструкторская документация контроллера интеллектуальной системы управления.
Разработано программное обеспечение контроллера экспериментального образца интеллектуальной системы управления.
Разработана программная документация контроллера интеллектуальной системы управления.
Разработан экспериментальный стенд испытаний интеллектуальной системы управления штанговым глубинным насосом.
Разработана техническая документация на экспериментальный стенд испытаний интеллектуальной системы управления штанговым глубинным насосом.
Разработаны программы и методика исследовательских испытаний экспериментального образца интеллектуальной системы управления штанговым глубинным насосом с использованием экспериментального стенда испытаний.
Разработано программное обеспечение на экспериментальный стенд испытаний интеллектуальной системы управления.
Разработана программная документация на экспериментальный стенд испытаний интеллектуальной системы управления.
Разработан интерфейс передачи данных и протокола обмена узлов интеллектуальной системы управления.
Разработан преобразователь частоты экспериментального образца интеллектуальной системы управления.
Разработана эскизная конструкторская документация преобразователя частоты экспериментального образца интеллектуальной системы управления.
Разработана схема электрическая соединений экспериментального образца интеллектуальной системы управления.

В ходе выполнения проекта было принято участие в XIV Международной научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления», в конференции «Новые информационные технологии в исследовании сложных структур», в VI Международном молодёжном форуме «Инженерия для освоения космоса».

По результатам проекта были опубликованы статьи в изданиях, индексируемых в базе данных Scopus:

Mathematical simulation of sucker rod pump and its control system (авторы: Шиняков Ю. А., Сухоруков М. П., Торгаева Д. С., Шаляпина Н. А.),
Methods and facilities for monitoring the operation of a sucker rod pump (авторы: Шиняков Ю. А., Сухоруков М. П., Торгаева Д. С., Солдатов А. А.).

Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности, полученные в ходе второго этапа

Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2018662951 от 17.10.2018 г. «Программа контроллера интеллектуальной системы управления штанговым глубинным насосом»
Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2018662922 от 17.10.2018 г. «Программный модуль поддержания оптимального динамического уровня жидкости в нефтяной скважине»
Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2018663030 от 18.10.2018 г. «Система управления автоматизированным стендом испытаний интеллектуальной системы управления штанговым глубинным насосом»

Назначение и область применения результатов проекта

Областью применения результатов проекта является нефтедобывающая отрасль, в частности предполагается использовать полученные результаты при проектировании, разработке и изготовлении перспективных интеллектуальных систем управления штанговым глубинным насосом для поддержания оптимального динамического уровня жидкости в нефтяной скважине.

Практическая значимость заключается в применении интеллектуальной системы управления, предлагаемой в рамках данного проекта, которая позволит снизить удельный расход электроэнергии на добычу скважинной жидкости на 20 – 40 %, увеличит межремонтный период скважин в 3 – 5 раз, повысит уровень автоматизации и контроля производства, а также в некоторых случаях увеличит дебит скважины на 10 %.

Научная значимость ПНИ заключается в том, что впервые ставится задача разработки уникального алгоритма управления на основе метода определения параметров и состояний погружного и наземного оборудования через измерение и обработку диаграмм активной мощности, затрачиваемой электроприводом станка-качалки на работу по подъёму жидкости.

Эффекты от внедрения результатов проекта

Эффект от внедрения результатов ПНИ заключается в росте национального дохода по отношению к затратам на внедрение интеллектуальной системы управления, увеличения доли нефтяной жидкости в топливном балансе страны, а также применения новой ресурсосберегающей технологии за счёт использования энергосберегающих методов управления электродвигателями. Результаты работы позволят повысить конкурентоспособность российской продукции для нефтегазодобывающей отрасли и улучшат перспективы международного сотрудничества при развитии новых интеллектуальных производственных технологий, а также окажут существенное влияние на повышение потребительских свойств отечественного приборостроения.

«Разработка отказоустойчивой самоорганизующейся гетерогенной системы связи для применения в инфокоммуникационных сетях» (соглашение № 14.577.21.0230 от 3 октября 2016 г.)

Приоритетное направление: информационно-телекоммуникационные системы
Период выполнения: 2016 – 2018 гг.
Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Индустриальный партнёр: акционерное общество «ПКК "Миландр"» (г. Москва, Зеленоград), ведущая российская компания-разработчик и производитель микроэлектронной элементной базы, ориентированной на использование в изделиях с повышенными требованиями к надёжности

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 31 миллион рублей
Внебюджетные средства: 31 миллион рублей

Руководитель проекта: Шелупанов Александр Александрович

Цель проекта

Исследование и разработка комплекса научно-технических решений, направленных на создание с использованием отечественной элементной базы отказоустойчивой самоорганизующейся гетерогенной системы связи, для применения в инфокоммуникационных сетях.

Основные планируемые результаты проекта

Имитационная модель приёмопередачи и обработки информации в гетерогенной локальной сети сбора данных и управления
Архитектура гетерогенного модема для локальной сети
Протокол маршрутизации в гетерогенных локальных сетях
Экспериментальный образец гетерогенного модема для локальной сети

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов

Исследование гетерогенных систем связи является актуальным направлением развития изолированных автоматических систем. Подобные системы связи организуются на объектах с низким качеством связи для обеспечения надёжности передачи данных. Разработка гетерогенного модема, способного переключаться между двумя принципиально различными каналами связи (проводным и беспроводным), позволит адаптировать систему к особенностям объекта за счёт выбора наиболее надёжного канала передачи данных. Поддержка протокола маршрутизации, основанного на принципах mesh-сетей, позволит использовать часть устройств в качестве ретрансляторов, таким образом усиливая сигнал и решая проблему ограничений на дальность передачи данных.
Практическая значимость исследования заключается в возможности мониторинга и управления энергоресурсами в сфере ЖКХ, в частности в обеспечении комплексности их поквартирного учёта (может быть организован учёт электричества, водоснабжения, тепла). Применение mesh-сетей позволит решить проблему передачи данных в многоэтажках: с верхних этажей до устройства сбора и передачи данных за счёт использования промежуточных устройств учёта в качестве ретрансляторов. Кроме того, в систему смогут быть добавлены дополнительные устройства – датчики сигнализации, протечки воды и другие. Гетерогенность модемов позволит адаптировать систему к существующей на объекте инфраструктуре передачи данных и использовать наиболее качественный канал связи.

На 1-м этапе проекта получены следующие результаты

На данном этапе проведены работы по анализу текущего состояния проблемы реализации надёжной связи в системах с ограниченными вычислительными ресурсами.

Сделан аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по организации гетерогенных систем связи. В рамках обзора рассмотрены области применения подобных сетей, например, сфера жилищно-коммунального хозяйства. Определена типовая архитектура гетерогенных систем связи, включающая конечные устройства со встроенными модемами (способные поддерживать передачу данных и по проводным и по беспроводным каналам связи); центральное устройство, обеспечивающее мониторинг и управление конечными устройствами, а также передачу полученных от этих устройств данных во внешнюю сеть; протокол маршрутизации, обеспечивающий надёжную передачу данных, в том числе при выходе из строя части устройств.
Проведены исследования, в том числе патентные, и анализ эффективности существующих решений в области mesh-сетей, PLC-модемов (передача данных по силовой линии), RF-модемов (передача данных по радиочастотному каналу) и применения гетерогенности при организации инфокоммуникационных сетей.

Результаты исследований показали, что применение гетерогенных модемов позволит эффективнее адаптировать систему к условиям связи на объекте и увеличит надёжность передачи данных за счёт дублирования канала связи.

На 2-м этапе проекта получены следующие результаты

На данном этапе были изучены основные проблемы, возникающие при проектировании и разработке гетерогенных систем связи. Также был проведён анализ существующих стандартов и протоколов маршрутизации, использующихся при проектировании самоорганизующихся сетей.

Разработана имитационная модель, включающая в себя модель сети PLC и модель сети RF.
Разработаны алгоритмы обработки управляющих сообщений протокола LOADng и алгоритм выбора канала передачи данных в гетерогенных системах связи.
Выполнена программная реализация информационной базы модуля, реализующего протокол маршрутизации LOADng, для применения в имитационном моделировании.
В качестве подхода к созданию отказоустойчивой самоорганизующейся гетерогенной системы был выбран стандарт G3-PLC.
На основе проведённого анализа в качестве направления исследований был выбран протокол маршрутизации LOADng, так как данный протокол является оптимальным при создании отказоустойчивой самоорганизующейся гетерогенной системы связи.
Разработаны тестовые модели проводной и беспроводной сети в среде имитационного моделирования.
Разработана программная архитектура отказоустойчивой самоорганизующейся гетерогенной системы связи, реализующая протокол маршрутизации LOADng.

Результаты, полученные в ходе текущего этапа работы над проектом, будут использованы на последующем этапе для изготовления и исследования экспериментального образца PLC/RF-модема.

На 3-м этапе проекта получены следующие результаты

В ходе выполнения ПНИЭР был разработан и изготовлен экспериментальный образец гетерогенного PLC/RF-модема, а также выполнена программная реализация алгоритмов его функционирования. На основании требований, предъявляемых ТЗ на выполнение ПНИЭР, на разработанный PLC/RF-модем был составлен пакет конструкторской документации, а на его программное обеспечение – пакет программной документации. Для проверки соответствия изготовленного опытного образца гетерогенного PLC/RF-модема требованиям технического задания были проведены экспериментальные исследования, которые показали, что PLC/RF-модем, разработанный в ходе выполнения настоящего проекта, соответствует требованиям технического задания. Далее было проведено обобщение результатов, полученных в ходе выполнения ПНИЭР. При выполнении проекта была проведена технико-экономическая оценка рыночного потенциала результатов исследований, а также был предложен ряд рекомендаций по использованию этих результатов как в реальном секторе экономики, так и в дальнейших научных исследованиях.

Выполнена разработка гетерогенного PLC/RF-модема.
На гетерогенный PLC/RF-модем разработан пакет ЭКД, предусмотренный требованиями технического задания на выполнение ПНИЭР.
Выполнена программная реализация алгоритмов, обеспечивающих корректное функционирование разработанного PLC/RF-модема.
На разработанное программное обеспечение PLC/RF-модема был составлен пакет программной документации, предусмотренный требованиями технического задания на выполнение ПНИЭР.
Осуществлена закупка материалов и оборудования, необходимых для изготовления опытных образцов разработанного PLC/RF-модема.
Изготовлены опытные образцы разработанного гетерогенного PLC/RF-модема.
Разработаны программа и методики экспериментальных исследований PLC/RF-модема.
Проведены экспериментальные исследования PLC/RF-модема, показавшие, что разработанный модем соответствует требованиям технического задания на выполнение ПНИЭР.
Проведено обобщение результатов выполнения ПНИЭР, в том числе проведено обобщение результатов по каждому из этапов выполнения ПНИЭР. Проведённый сравнительный анализ научно-информационных источников (как отечественных, так и зарубежных) и теоретических и экспериментальных исследований, проведённых в ходе выполнения ПНИЭР, показал их высокую научно-техническую значимость и актуальность. Модели, построенные в ходе выполнения ПНИЭР, являются более подходящими для исследования гетерогенных PLC/RF-сетей в отличие от рассмотренных аналогов в силу их большей достоверности. Проанализированы зарубежные и отечественные решения в области разработки самоорганизующихся гетерогенных PLC/RF-систем, что позволило сделать вывод об эффективности разработанных элементов и системы в целом.
Технико-экономическая оценка, проведённая в ходе выполнения проекта, позволяет сделать вывод о наличии спроса на продукцию, планируемую к созданию с использованием РИД, обусловленную принятием закона «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в связи с развитием систем учёта электрической энергии (мощности) в Российской Федерации». Применение современных технологических решений, обеспечивающих «запас прочности» и возможность лёгкой интеграции с любыми другими системами и сервисами на уровне обмена данными, позволяет обеспечить конкурентоспособность на российском рынке.
Разработаны предложения и рекомендации по использованию результатов ПНИЭР как в реальном секторе экономики, так и в дальнейших научных исследованиях.
Разработан проект технического задания на проведение ОКР по теме «Разработка отказоустойчивой самоорганизующейся гетерогенной системы связи для применения в инфокоммуникационных сетях».

«Разработка технологии повышения защищённости сервисов аутентификации и электронной подписи для сервис-провайдеров, предоставляющих услуги дистанционно в электронной форме, с использованием ресурсов инфокоммуникационных систем операторов подвижной связи» (cоглашение № 14.577.21.0172 от 27 октября 2015 г.)

Приоритетное направление: информационно-телекоммуникационные системы
Период выполнения: 2015 – 2017 гг.
Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Индустриальный партнёр: закрытое акционерное общество «Аладдин Р.Д.» (г. Москва), ведущий российский разработчик и поставщик средств аутентификации, продуктов и решений для обеспечения информационной безопасности и защиты конфиденциальных данных

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 34 миллиона рублей
Внебюджетные средства: 34 миллиона рублей

Руководитель проекта: Шелупанов Александр Александрович

Цели проекта

Реализуемый проект направлен на решение проблемы обеспечения безопасной работы средств аутентификации и электронной подписи в недоверенной мобильной среде.
Основной целью проекта является исследование и разработка научно-технических решений, направленных на создание технологии повышения защищённости сервисов аутентификации и электронной подписи для сервис-провайдеров, предоставляющих услуги дистанционно в электронной форме, с использованием ресурсов инфокоммуникационных систем операторов подвижной связи.

Основные планируемые результаты проекта

Метод организации безопасного функционирования процессов аутентификации и электронной подписи на мобильных устройствах.
Архитектура программного обеспечения безопасной аутентификации и электронной подписи на мобильных устройствах.
Экспериментальный образец программного обеспечения безопасной аутентификации и электронной подписи на мобильных устройствах.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта

Областью применения ожидаемых результатов проекта является юридически значимый документооборот между пользователями средств подвижной связи и между пользователями и провайдерами услуг, включая государственные услуги, дистанционное банковское обслуживание, платёжные сервисы, интернет-торговлю и т. п.
Использование результатов проекта обеспечит возможность получения гражданами доступных, надёжных и безопасных электронных подписей; доступ к федеральным государственным услугам независимо от адреса регистрации заявителя по месту жительства или пребывания, постановки на налоговый учёт; защиту абонентов от сетевого мошенничества; возможность пользователям получать информацию о штрафах, задолженностях и иных начислениях в режиме активных уведомлений и оплачивать их с мобильного устройства, а также поспособствует решению других задач из плана реализации государственной программы Российской Федерации «Информационное общество (2011 – 2020 годы)».
Предлагаемый способ использования заключается во внедрении разрабатываемой инфраструктуры в деятельность провайдеров услуг подвижной связи и размещении сертифицированных по требованиям безопасности информации аппаратно-программных средств аутентификации и электронной подписи в мобильных устройствах пользователей. Это обеспечит возможность использования средств усиленной квалифицированной электронной подписи при взаимодействии граждан с органами государственной власти, провайдерами услуг и в деловом обороте и, как следствие, приведёт к повышению деловой активности, сокращению издержек на документооборот.
Конечным продуктом является информационная система безопасного электронного взаимодействия при использовании мобильных устройств. В результате выполнения проекта будет создано алгоритмическое и программное обеспечение данной информационной системы, в том числе архитектура программного обеспечения безопасной аутентификации и электронной подписи на мобильных устройствах, которая позволит организовывать взаимодействие разработанных алгоритмов и алгоритмов, реализующих стандартные функции аутентификации и электронной подписи, таким образом, чтобы было обеспечено безопасное функционирование процессов аутентификации и электронной подписи на мобильных устройствах.

Основные полученные результаты

Этап № 1 «Выбор направления исследований» (27.10.2015 г. – 31.12.2015 г.)

выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках проекта,
проведены патентные исследования по теме проекта,
разработан бизнес-план внедрения технологии обеспечения доверенного электронного взаимодействия при использовании мобильных устройств,
проведены маркетинговые исследования с целью изучения перспектив коммерциализации РИД.

Этап № 2 «теоретические исследования поставленных перед ПНИЭР задач» (01.01.2016 г. – 31.12.2016 г.)

разработан метод организации безопасного функционирования процессов аутентификации и электронной подписи на мобильных устройствах и его алгоритмическая реализация;
спроектирована архитектура программного обеспечения безопасной аутентификации и электронной подписи на мобильных устройствах;
разработан алгоритм управления средствами аутентификации и электронной подписи на мобильных устройствах;
разработан алгоритм распределения ключевой информации;
разработан алгоритм доверенного обновления системного программного обеспечения;
разработана схема жизненного цикла программно-аппаратных средств аутентификации и электронной подписи для мобильных устройств с учетом инфраструктуры производителя провайдера услуг мобильной связи и провайдера услуг предоставляемых в электронной форме;
разработан бизнес-план по коммерциализации РИД;
организована и проведена научно-практическая конференция для представления промежуточных результатов ПНИЭР.

«Создание на основе собственной СВЧ-элементной базы системы мониторинга верхней полусферы охраняемых объектов для предотвращения несанкционированного проникновения сверхмалоразмерных летательных аппаратов (типа «дрон») в охраняемую зону» (соглашение № 14.577.21.0188 от 27 октября 2015 г.)

Приоритетное направление: информационно-телекоммуникационные системы
Период выполнения: 2015 – 2017 гг.
Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Индустриальный партнёр: акционерное общество «Научно-производственная фирма "Микран"» (АО «НПФ "Микран"», г. Томск)

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 34 миллиона рублей
Внебюджетные средства: 41,7 миллиона рублей

Руководитель проекта: Хлусов Валерий Александрович

Цель проекта

Исследование и разработка комплекса научно-технических решений, направленных на создание на основе собственной СВЧ-элементной базы системы мониторинга верхней полусферы охраняемых объектов для предотвращения несанкционированного проникновения сверхмалоразмерных летательных аппаратов (типа «дрон») в охраняемую зону, в том числе:

принципов проектирования систем обнаружения и определения координат и параметров движения сверхмалоразмерных летательных аппаратов с эффективной поверхностью рассеяния электромагнитных волн до 0,01 кв. м при параллельном по времени обзоре отдельных секторов верхней полусферы пространства;
методов комплексирования радиолокационных и оптических средств при решении задачи предотвращения несанкционированного доступа в охраняемую зону сверхмалых летательных аппаратов.

Задачи проекта и планируемые основные результаты проекта

Математическая модель СМ верхней полусферы охраняемых объектов и результаты математического моделирования задачи радиолокационного обнаружения сверхмалоразмерного объекта на основе результатов оценки и измерения спектральных характеристик отражённого сигнала от летательных аппаратов.
Алгоритм функционирования системы мониторинга верхней полусферы охраняемых объектов.
Научно-технические принципы решения задачи обнаружения сверхмалоразмерных объектов при использовании собственной элементной базы СВЧ- и цифровых устройств.
Технические решения по реализации цифровых малошумящих формирователей сложного СВЧ-сигнала и цифровых малошумящих гомодинных приемников сложных СВЧ-сигналов.
Методы комплексирования радиолокационных и оптических средств при решении задачи предотвращения несанкционированного доступа в охраняемую зону сверхмалых летательных аппаратов.
Макет системы мониторинга верхней полусферы охраняемых объектов для предотвращения несанкционированного проникновения сверхмалоразмерных летательных аппаратов (типа «дрон») в охраняемую зону.
Результаты экспериментальных исследований макета системы мониторинга верхней полусферы охраняемых объектов для предотвращения несанкционированного проникновения сверхмалоразмерных летательных аппаратов (типа «дрон») в охраняемую зону.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции

Современные технологические возможности реализации сверхмалых ЛА типа «дрон» делают их доступными для широкого применения в различных областях человеческой деятельности, в том числе в военных приложениях, а также в противоправных акциях (терроризм). Защита важных объектов от несанкционированного проникновения в прилегающее к ним пространство (верхнюю полусферу) является в настоящий момент актуальной задачей.

Низкие значения показателей эффективности обнаружения и сопровождения сверхмалоразмерных летательных аппаратов (ЛА) сканирующими обзорными РЛС [Ерёмин Г. В., Гаврилов А. Д., Назарчук И. И. Организация системы борьбы с малоразмерными БПЛА/«Арсенал Отечества» № 6 (14), 2014.] объясняются малой (порядка 0,01 кв. м) эффективной поверхностью рассеяния (ЭПР) электромагнитных волн. При этом низкие показатели обнаружения обусловлены следующими факторами:

большим временем обзора заданного телесного угла пространства (например, верхней полусферы) в силу последовательного во времени обзора пространства сканирующей РЛС,
малым временем облучения объекта в силу последовательного во времени обзора пространства.

Современное состояние техники генерирования сложных радиолокационных сигналов позволяет уже сегодня создавать формирователи сложных непрерывных во времени зондирующих сигналов с малым уровнем шумов, что делает возможным создание РЛС с непрерывным излучением. Примером такой станции может служить РЛС «Река», выпускаемая НПФ «Микран» (г. Томск). При этом достигаются сравнительно высокая средняя мощность и высокая когерентность излучения, что позволяет реализовать приёмо-передающий канал РЛС с малыми массогабаритными характеристиками, малым энергопотреблением и приемлемой стоимостью. Радиолокационные и оптические методы обнаружения и целеуказания объектов постоянно совершенствуются, а в последние годы применяются совместно при решении задачи оперативного обнаружения и определения координат объектов. При этом радиолокатор является средством обнаружения и формирования «грубого» пеленга и дальности до объекта, а оптический канал позволяет сформировать точный пеленг на цель. Совместное применение радиолокатора и видеокамеры позволяет существенно сократить время обнаружения и выдачи координат объекта. Таким образом, учитывая сказанное, существует практическая возможность реализации системы обнаружения и целеуказания сверхмалоразмерных объектов с приемлемыми для широкого применения технико-экономическими характеристиками.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта

Области применения системы мониторинга верхней полусферы охраняемых объектов для предотвращения несанкционированного проникновения сверхмалоразмерных летательных аппаратов: обеспечение безопасности различных объектов, производство радиолокаторов с повышенными требованиями к обнаружению сверхмалоразмерных объектов. Научные результаты будут иметь большое значение для развития методов радиолокации сверхмалоразмерных целей. Практическое внедрение позволит продвигать на рынок новую продукцию как широкого, так и специального назначения.

Результаты, полученные на первом этапе

Радиолокационные системы, способные обнаруживать сверхмалоразмерные объекты и определять их координаты, уже существуют.
К их достоинствам можно отнести:
- малую пиковую мощность излучения,
- малые габариты.
Недостатки существующих систем:
- последовательный обзор пространства,
- высокая стоимость, не позволяющая организовать защиту верхней полусферы простым размещением на объекте большого количества указанных систем.
Оптические системы обнаружения и точного сопровождения целей в заданных достаточно узких угловых (единицы градусов телесного угла) секторах в настоящее время хорошо проработаны.
На текущий момент наиболее исследованы чисто доплеровские методы выделения малоразмерных движущихся целей. Уже сейчас достигнуты теоретически предсказанные предельные технические характеристики. К достоинствам таких систем следует отнести высокую чувствительность, обусловленную высоким качеством современных устройств генерации и обработки сигналов. Недостатком таких систем является длительный контакт с целью, принципиально необходимый для когерентного накопления, что наряду с узкой ДН, необходимой для повышения энергетического потенциала РЛС, определяет большое время обзора таких обширных зон, как верхняя полусфера.
Наименее исследованной сегодня остаётся возможность качественного повышения отношения сигнал/помеха (сигнал/фон) за счёт резкого повышения разрешающей способности по дальности, что резко снижает отражения от подстилающей поверхности даже без когерентной обработки. При скоростях движения БПЛА порядка 10…50 м/c имеется возможность обнаружения объекта по изменению его положения за достаточно короткий период времени. При этом сравнение двух последовательно полученных в смежных периодах зондирования РЛ-откликов позволяет обнаружить объект путём компенсации помеховых отражений, так как они существенно кореллированы на периоде зондирования, а цель за то же время смещается в соседние стробы по дальности. Совместное использование методов выделения цели по положению и доплеровских методов потенциально способно дополнительно повысить РЛ-контраст.
Современные возможности формирования сигналов, достигнутые в том числе индустриальным партнёром АО «НПФ "Микран"», позволяют создавать сигналы СВЧ-диапазонов, имеющие спектр шириной свыше 1 ГГц. Всё вышеперечисленное и первичный анализ современного состояния проблемы обнаружения сверхмалых объектов типа «дрон» определило основное направление исследований данной ПНИЭР. Ключевым моментом этих исследований является разработка и создание РЛ приёмно-излучающего канала со следующими характеристиками.
- излучаемая мощность – 1 – 50 Вт,
- коэффициент шума приёмного канала – 4 дБ,
- база сложного сигнала,
- ширина спектра излученного сигнала – 1–2 ГГц,
- ширина полосы доплеровского фильтра ~ 100 Гц.
Для достижения поставленной цели ПНИЭР на втором этапе необходимо и будут проведены следующие исследования:
- математическое моделирование выбранного метода обнаружения с учётом известных свойств фона,
- исследование зависимости ЭПР объектов типа «дрон» от частоты в выбранном диапазоне,
- оценка энергетических характеристик РЛС различных диапазонов, необходимых для решения поставленной задачи выбранным методом,
- создание цифровых формирователей широкополосных зондирующих сигналов с высокими показателями когерентности и низкими фазовыми шумами,
- реализациия цифровых устройств согласованной обработки широкополосных зондирующих сигналов с большой (более > ),
- разработка доступных для широкого применения антенн требуемой направленности и полосы,
- применение элементной базы СВЧ для трактов излучения и приёма,
- оптимизация метода ЧПК применительно к решаемой задаче,
- практическая реализация макета как ключевого элемента системы мониторинга – радиолокационного канала – для проведения натурных экспериментов по обнаружению малоразмерных объектов типа «дрон»,
- проведение экспериментальных исследований технических характеристик созданного макета в натурных условиях функционирования системы мониторинга верхней полусферы,
- сопряжение радиолокационной и оптической частей системы друг с другом на программном уровне,
- исследование возможности повышения характеристик обнаружения путём комбинирования известных доплеровских методов обработки сигналов и ЧПК.
Таким образом, в результате выполнения работ первого этапа разработан принцип работы и структурные схемы системы мониторинга верхней полусферы охраняемых объектов на разные диапазоны частот, детализирована постановка задач исследований.

Выполненные работы в полном объёме отражают решение задач, поставленных на отчётном первом этапе.

Результаты, полученные на втором этапе

На втором этапе ПНИЭР в соответствии с планом-графиком и ТЗ получены результаты математического моделирования задачи радиолокационного обнаружения сверхмалоразмерного объекта, в том числе разработка математической модели СМ верхней полусферы охраняемых объектов, решение задачи радиолокационного обнаружения сверхмалоразмерного объекта (типа «дрон»). Разработаны алгоритм функционирования СМ, программное обеспечение для функционирования СМ на основе созданных алгоритмов, программная документация на ПО макета СМ. Осуществлена разработка макета СМ верхней полусферы охраняемых объектов, в том числе выполнены разработка и исследование цифрового малошумящего формирователя сложного СВЧ-сигнала, а также цифрового малошумящего гомодинного приёмника сложного СВЧ-сигнала. Проведены исследование и разработка метода аппаратного и программного совмещения радиолокационных и оптических средств мониторинга полусферы. Разработана эскизная конструкторская документация на макет СМ и СВЧ-элементы. Проработаны вопросы программы и методик экспериментальных исследований макета СМ.

Уделено большое внимание разработке и исследованию собственной элементной базы СВЧ: частотно-селективных фильтров при решении задачи оптимизации характеристик тракта приёмника по ГВЗ; GaAs-микросхемы умножителя частоты 12 – 26 ГГц; широкополосных делителей 1:2 и 1:16; микросхемы смесителя диапазона 11.0 – 18.0 ГГц; полосковых линий на углеродной основе и др.

Получен интересный результат исследований электромагнитных излучений «дронов», полученный с помощью низкочастотных датчиков.

В процессе выполнения второго этапа разработаны следующие документы: промежуточный отчёт о ПНИЭР, программа и методика экспериментальных исследований макета СМ, программная документация на макет СМ, эскизная конструкторская документация макета СМ верхней полусферы охраняемых объектов, эскизная конструкторская документация цифрового малошумящего формирователя сложного СВЧ-сигнала в соответствии с требованиями ТЗ, цифрового малошумящего гомодинного приемника сложного СВЧ-сигнала в соответствии с требованиями ТЗ.

Сделаны следующие выводы: проведённые теоретические исследования поставленных перед ПНИЭР задач подтвердили реализуемость проекта; достигнуты заданные показатели результативности в соответствии с условиями соглашения № 14.577.21.0188.

«Разработка и исследование технологий проектирования и производства сверхвысокочастотных приёмопередающих модулей с цифровой обработкой сигналов для перспективных радиолокационных систем с многоканальными цифровыми фазированными антенными решётками, а также других радиотехнических систем на основе электронной компонентной базы высокой степени интеграции типа «система на кристалле» (соглашение № 14.577.21.0179 от 27 октября 2015 г.)

Приоритетное направление: информационно-телекоммуникационные системы
Период выполнения: 2015 – 2017 гг.
Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Индустриальный партнёр: ООО «ЛЭМЗ-Т» (г. Томск), дочернее предприятие АО «НПО «ЛЭМЗ»» (г. Москва)

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 34 миллиона рублей
Внебюджетные средства: 34 миллиона рублей

Руководитель проекта: Бабак Леонид Иванович

Цель и задачи проекта

Создание комплекса научно-технических и технологических решений в области проектирования и производства сверхвысокочастотных приемопередающих модулей (СВЧ ППМ) с цифровой обработкой сигналов (ЦОС) для перспективных радиолокационных систем с многоканальными цифровыми фазированными антенными решётками (ЦФАР), а также других радиотехнических систем на основе электронной компонентной базы (ЭКБ) высокой степени интеграции (ВСИ) типа «система на кристалле» (СнК) с целью:

обеспечения технологической возможности построения перспективных радиотехнических систем, основанных на новых принципах и алгоритмах, с использованием специализированных многофункциональных компонентов высокой степени интеграции на базе наногетероструктурной электроники;
улучшения тактико-технических характеристик (ТТХ) производимых и вновь разрабатываемых перспективных радиотехнических систем, включая радиолокационные системы (РЛС) с многоканальными ЦФАР, мобильные и сверхминиатюрные системы связи, электронные системы робототехники, космических и малых летательных аппаратов и др.;
технологической модернизации существующих и создания новых высокотехнологичных производств;
обеспечения технологической независимости отечественной промышленности от импорта в предметной области;
подготовки кадров молодых специалистов и повышения квалификации сотрудников в области проектирования и производства современной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).

Планируемые научные и научно-технические результаты проекта

Методика проектирования СВЧ ИС малошумящих усилителей
Методика проектирования СВЧ ИС смесителей с преобразованием частоты вверх и вниз
Методика проектирования СВЧ ИС цифровых аттенюаторов
Технология высокоинтегрированной сборки и компоновки СВЧ-блоков ППМ на основе ЭКБ ВСИ СнК
Алгоритмы ЦОС
Макеты ИС и СнК на базе SiGe технологии, экспериментальные образцы СВЧ-блока, блока ЦОС и ППМ с ЦОС L-, S- и C-диапазонов
Предложения и рекомендации в области проектирования и производства СВЧ-блоков ППМ на основе ЭКБ ВСИ СнК
Предложения по производству и эксплуатации продукции для индустриального партнёра
Рекомендации по реализации (коммерциализации) результатов ПНИЭР, вовлечению их в хозяйственный оборот
Проект технического задания на проведение ОКР по теме «Разработка сверхвысокочастотных приёмопередающих модулей с цифровой обработкой сигналов на основе электронной компонентной базы высокой степени интеграции типа «система на кристалле»».

На 1-м этапе проекта получены следующие результаты

Проведён аналитический обзор научно-технической литературы, посвящённой проектированию СВЧ-блоков ППМ на основе ЭКБ высокой степени интеграции типа «система на кристалле», в том числе проведён патентный поиск по тематике, выбраны направления дальнейших исследований. Разработаны методики автоматизированного проектирования трёх типов СВЧ-устройств, реализуемых в виде МИС.

Отличительной чертой методики проектирования МИС СВЧ малошумящих усилителей (МШУ) каскадного типа является то, что при автоматизированном синтезе МШУ на основе генетического алгоритма использованы идеализированные модели согласующих цепей – идеальные трансформаторы импеданса (ИТИ). Благодаря этому она имеет ряд важных преимуществ по сравнению с исходной методикой, а именно: позволяет осуществить последовательный синтез каждого из усилительных каскадов, сократить время проектирования СВЧ-усилителя в целом, а также получить близкие к оптимальным характеристики каскадов и всего усилителя. Методика предложена и используется впервые как в России, так и в мире.
Главной особенностью методики проектирования МИС управляемого цифрового аттенюатора (ЦАТТ) каскадного типа является применение процедуры автоматического полного перебора и сравнения всех возможных способов включения отдельных секций ЦАТТ. Благодаря этому методика обеспечивает автоматизированное получение оптимального схемотехнического решения ЦАТТ по комплексу показателей. Методика является новой, сведений об аналогичных подходах в отечественной и зарубежной литературе не имеется.
Особенностью методики проектирования МИС СВЧ-смесителей на полевых транзисторах по пассивной балансной схеме включения является выбор типа и оптимизация параметров встроенных (расположенных на подложке МИС) симметрирующих трансформаторов, а также активных элементов. Это обеспечивает расширение диапазона частот смесителя. Работы по проектированию и разработке аналогичных смесителей со сверхширокой полосой частот в России авторам неизвестны.

На основе предложенных методик с использованием полупроводниковой технологии SiGe разработаны макеты ИС функциональных элементов (ФЭ) СВЧ-блока ППМ (приёмная часть) диапазона частот 1 – 4,5 ГГц в составе: СВЧ ИС малошумящего усилителя, СВЧ ИС цифрового аттенюатора, СВЧ ИС смесителя с преобразованием частоты вниз. Согласно результатам моделирования разработанные макеты удовлетворяют требованиям технического задания.

Особенностью СВЧ-блока ППМ и входящих в его состав ФЭ является сверхширокая полоса частот, охватывающая L-, S- и C-диапазоны. Это делает разрабатываемый СВЧ-блок универсальным устройством, которое может быть применено в различных ППМ, работающих в разных частотных поддиапазонах. Отечественных разработок ППМ типа СнК с такой полосой пропускания не имеется. Параметры спроектированных ИС ФЭ находятся на уровне зарубежных коммерческих МИС, выполненных по технологии SiGe.

Макеты ИС изготовлены индустриальным партнёром.

Лабораторные испытания макетов будут проведены на следующем этапе работ. С этой целью на данном этапе был разработан стенд для проведения лабораторных испытаний макетов ИС ФЭ СВЧ-блока ППМ и макета ИС СнК СВЧ-блока ППМ.

На 2-м этапе проекта получены следующие результаты

Разработаны программы и методики лабораторных испытаний макетов СВЧ ИС.
Проведены лабораторные испытания макетов СВЧ ИС ЦАТТ, СВЧ ИС СМ1 и СВЧ ИС МШУ.
Разработаны технические требования к макетам СВЧ ИС смесителя с преобразованием частоты вверх (СМ2) и СВЧ ИС усилителя сигнала гетеродина (УСГ) на основе компьютерного моделирования схемотехнического решения СВЧ-блока ППМ на основе ЭКБ ВСИ СнК.
Разработаны макеты ИС-усилителя промежуточной частоты (УПЧ), СВЧ ИС буферного усилителя (БУ), СВЧ ИС СМ2, СВЧ ИС УСГ (базовая часть разветвителя сигнала гетеродина (РСГ)).
Проведены лабораторные испытания макетов ИС УПЧ, СВЧ ИС БУ, СВЧ ИС СМ2, СВЧ ИС РСГ.
Проведён обзор и разработка методики высокоинтегрированной сборки и компоновки СВЧ-блоков ППМ на основе ЭКБ ВСИ СнК на основе оценки возможностей планарной и объёмной технологий высокоинтегрированной сборки и компоновки СВЧ ППМ.
Индустриальным партнёром разработан и программно реализован алгоритм ЦОС для формирования комплексного сигнала.
Индустриальным партнёром изготовлены макеты СВЧ ИС.

«Разработка технологии изготовления силовых коммутационных транзисторов на основе нитрида галлия для создания энергоэффективных источников вторичного электропитания» (соглашение № 14.577.21.0204 от 27 октября 2015 г.)

Приоритетное направление: энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Период выполнения: 2015 – 2017 гг.
Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Соисполнитель: научно-производственная фирма «Сибтроника» (г. Томск)
Индустриальный партнёр: акционерное общество «Научно-производственная фирма "Микран"» (АО «НПФ "Микран"») (г. Томск)

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 34 миллиона рублей
Внебюджетные средства: 41,7 миллиона рублей

Руководитель проекта: Ерофеев Евгений Викторович

Цель проекта

Разработка оригинальной технологии изготовления силовых коммутационных GaN-транзисторов при использовании эпитаксиальных гетероструктур нитрида галлия на подложках кремния.

Задачи проекта

Получение новых знаний в области гетероструктурной нитрид галлиевой (GaN) силовой электроники
Исследование и разработка физико-технологических основ формирования трёхмерных наноразмерных элементов с большой периферией на поверхности полупроводниковых структур диаметром до 100 мм методами оптической, лазерной или электронно-лучевой литографии
Исследование и разработка технологии формирования низкотемпературных омических контактов к гетеропереходам AlGaN/GaN
Разработка и создание нормально-закрытых силовых гетероструктурных GaN-транзисторов, а также исследование их статических и динамических электрических характеристик на постоянном и/или импульсном токе
Разработка и создание быстродействующего дискретного драйвера управления силовыми GaN-транзисторами
Разработка и создание макета высокочастотного вторичного источника питания на основе силовых гетероструктурных GaN-транзисторов
Испытания экспериментальных образцов электронной компонентной базы
Подготовка в рамках проекта научных и научно-педагогических кадров высшей квалификации в области гетероструктурной силовой электроники ТУСУРа

Планируемые основные результаты проекта

Экспериментальные образцы силовых гетероструктурных GaN-транзисторов, работающие в режиме обогащения со значением порогового напряжения не менее Uпор = +1 В
Макет дискретного быстродействующего драйвера управления силовыми GaN-транзисторами с уровнем управляющего сигнала на выходе драйвера не более Uвых = +6 В
Макет вторичного источника питания (DC – DC) на основе силовых гетероструктурных GaN-транзисторов с эффективностью преобразования электроэнергии не ниже 90 %

«Создание перспективных программных прототипов, аппаратно-программного комплекса и компонентов ГНСС-приёмников нового поколения на основе собственного арсенид-галлиевого производства для повышения автономности функционирования компонент Национальной информационной спутниковой системы» (соглашение № 14.574.21.0101 от 8 сентября 2014 г.)

Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Индустриальный партнёр: закрытое акционерное общество «Научно-производственная фирма "Микран"» (ЗАО «НПФ "Микран"»)
Объём средств субсидии, млн. руб.: 19,5 (в т. ч. 2014 – 6, 2015 – 3,5, 2016 – 10)
В/б средства софинансирования, млн. руб.: 14 (в т. ч. 2014 – 4,2, 2015 – 2,8, 2016 – 7)
Руководитель работ по проекту: заведующий кафедрой РТС Г. С. Шарыгин

Цели прикладного научного исследования

Повышение автономности функционирования компонент Национальной информационной спутниковой системы за счёт использования в составе бортовой аппаратуры космического аппарата (КА) многоканальных ГНСС-приёмников, ориентированных на характеристики ГЛОНАСС нового поколения в части использования межспутниковых и беззапросных измерений, а также автономного уточнения параметров вращения Земли, применительно к низким орбитам (НО), геостационарной орбите (ГСО), высоким эллиптическим орбитам (ВЭО)
Снижение нагрузки на наземную инфраструктуру в процессе развёртывания и поддержания компонент Национальной информационной спутниковой системы на НО, ГСО, ВЭО вследствие повышения автономности их функционирования
Повышение эффективности функционирования целевой аппаратуры этих компонент за счёт более высокой по сравнению с достигнутой точности позиционирования, ориентации и стабилизации КА на НО, ГСО, ВЭО вследствие использования ГНСС-приёмников, ориентированных на ГЛОНАСС нового поколения
Создание научно-технического задела в области проектирования, изготовления и испытаний компонентов многоканальных ГНСС-приёмников нового поколения на основе собственного арсенид-галлиевого производства

Планируемые основные результаты проекта

А. Научные

Концепция формирования перспективных методов и выбора средств высокоточной навигации и управления движением космических аппаратов на НО, ГСО, ВЭО
Методы высокоточной навигации и управления движением КА на НО, ГСО, ВЭО, позволяющие повысить автономность функционирования компонент Национальной информационной спутниковой системы
Программа, методики и результаты экспериментальных исследований перспективных методов и средств высокоточной навигации и управления движением КА, реализованных с использованием программного прототипа навигационного приёмника

Б. Технические

Программный прототип комплексированного навигационного приёмника
Программно-аппаратный комплекс моделирования процессов позиционирования КА
Макетные образцы двух видов многоканальных ГНСС-приёмников нового поколения
Программа, методики и результаты экспериментальных исследований макетных образцов многоканальных ГНСС-приёмников

В. Конструкторско-технологические

Кнструкторско-технологическая разработка и результаты исследований экспериментальных образцов компонентов многоканальных ГНСС-приёмников нового поколения, созданных на основе собственного арсенид-галлиевого производства, в составе двухпозиционного коммутатора и малошумящего усилителя

«Создание электронно-лучевых вневакуумных систем с плазменным эмиттером и разработка на их основе пучковых технологий получения композиционных нанопорошков для электронно-лучевой наплавки износо-, коррозионно- и жаростойких покрытий и конструирования трёхмерных изделий методами послойного спекания» (соглашение о предоставлении субсидии № 14.577.21.0018 от 5 июня 2014 г.)

Общая сумма инвестиций: 93,5 миллиона рублей, в том числе:

43,5 миллиона рублей – субсидия в рамках федеральной целевой программы,
50 миллионов – внебюджетные средства софинансирования.

Руководитель проекта: профессор кафедры физики д. т. н. Н. Г. Ремпе

Цели проекта

Создание высокоэффективного конкурентоспособного промышленного оборудование – устройства вывода сфокусированных пучков в атмосферу на основе плазменного эмиттера
Создание на базе разработанного устройства основ новых эффективных вневакуумных технологий производства нанопорошков, получение износо-, коррозионно- и жаростойких покрытий методами электронно-лучевой наплавки порошков
Создание основ новых вневакуумных электронно-лучевых технологий конструирования треёхмерных изделий методами послойной электронно-лучевой наплавки

Задачи проекта

1. Научные

Исследования высоковольтной эмиссии электронов из плазмы в газонаполненный промежуток с высоким градиентом электрического поля
Изучение особенностей и условий формирования электронного пучка в электронно-оптической системе с плазменным эмиттером в условиях повышенного давления газа
Изучение методов и подходов к созданию систем транспортировки электронного пучка, сформированного высоковольтной пушкой с плазменным эмиттером, в газ атмосферного давления

2. Технические

Создание энергоэффективного вневакуумного электронно-лучевого устройства на основе пушки с плазменным эмиттером
Создание универсального экспериментального стенда для исследований и отработки режимов работы в вакууме и атмосфере электронно-лучевого оборудования и проведения технологических экспериментов
Разработка алгоритмов управления параметрами и режимами работы вневакуумного электронно-лучевого устройства, обеспечивающих автоматизацию технологических экспериментов

3. Технологические

Разработка основ вневакуумной электронно-лучевой технологии получения композиционных нанопорошков
Разработка основ вневакуумной электронно-лучевой технологии наплавки износо-, коррозионно- и жаростойких покрытий
Разработка основ вневакуумной электронно-лучевой технологи создания трёхмерных изделий методами послойного спекания порошковых материалов

В ходе реализации проекта по соглашению о предоставлении субсидии от 05.06.2015 г. № 14.577.21.0018 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы»

На этапе № 1 в период с 05.06.2014 г. по 31.12.2014 г. выполнялись следующие работы:

анализ информационных источников (научной, научно-технической, конструкторской литературы),
анализ вариантов создания электронных пучков в атмосфере безэлектродного канала транспортировки,
проведение патентных исследований,
разработка технических заданий на изготовление нестандартных специализированных устройств,
разработка эскизной конструкторской документации на макет разрядной камеры макета высоковольтной пушки с плазменным эмиттером,
изготовление макета разрядной камеры макета высоковольтной пушки с плазменным эмиттером,
проведение модельных расчётов условий формирования электронного пучка в высоковольтной пушке с плазменным эмиттером,
материально-техническое обеспечение работ.

На этапе № 2 в период с 01.01.2015 г. по 30.06.2015 г. выполнялись следующие работы:

разработка эскизной конструкторской документации на макет высоковольтной пушки с плазменным эмиттером,
изготовление макета высоковольтной пушки с плазменным эмиттером,
проведение экспериментальных исследований процессов и условий формирования электронного пучка макетом высоковольтной пушки с плазменным эмиттером,
разработка компьютерной модели системы дифференциальной откачки,
проведение численного моделирования условий течения газа, распределения давления в системе дифференциальной откачки и генерации плазмы,
разработка принципов построения и конструкции выводных окон системы дифференциальной откачки,
разработка эскизной конструкторской документации на макет системы дифференциальной откачки,
изготовление макета системы дифференциальной откачки,
проверка результатов численного моделирования условий течения газа и распределения давления в системе дифференциальной откачки, а также генерации плазмы,
разработка эскизной конструкторской документации на макет устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера,
представление результатов исследований на конференциях и(или) семинарах по пучкам заряженных частиц, пучковым технологиям и плазменной эмиссионной электроники,
материально-техническое обеспечение работ,
проведение маркетинговых исследований рынка электронно-лучевого оборудования, в том числе для вывода электронного пучка в атмосферу.

На этапе № 3 в период с 01.07.2015 г. по 31.12.2015 г. выполнялись следующие работы:

изготовление макета устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера,
разработка программы и методики испытаний макета устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера,
проведение испытаний макета устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера по разработанным программе и методикам испытаний,
подача заявки на патент (изобретение или полезная модель) «Высоковольтная пушка с плазменным эмиттером»,
проведение экспериментальных исследований процессов и условий транспортировки электронного пучка в областях с различным давлением системы дифференциальной откачки,
выбор и обоснование варианта системы дифференциальной откачки,
проведение диагностики параметров электронного пучка макета устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера,
представление результатов исследований на конференциях и(или) семинарах по транспортировке электронного пучка в макете устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера,
материально-техническое обеспечение работ,
создание на площадях индустриального партнёра рабочих мест и их оснащение специализированным оборудованием для проведения технологических экспериментов по проекту.

При этом получены следующие основные научные и технические результаты

Результаты патентных исследований. Определён прототип разрабатываемого макета устройства вывода электронного пучка в атмосферу на основе плазменного эмиттера. Выбранный прототип использует в своём составе термокатодную пушку. Установлена патентная чистота устройства вывода электронного пучка на основе плазменного эмиттера. Подобное устройство не запатентовано и не фигурирует в базах данных публикаций IEEExplore.
Разработана конструкция и изготовлен макет разрядной камеры макета высоковольтной пушки с плазменным эмиттером.
Результаты моделирования и экспериментальных исследований процессов формирования и транспортировки электронного пучка в электронно-оптической системе с плазменным эмиттером. Моделирование проводилось на вычислительном кластере, состоящем из пяти узлов (Intel Core i5, 8 Gb), четыре из которых дополнительно оборудованы графическим ускорителем (GPU Nvidia Tesla C2050/70). Для моделирования применялись программные коды KOBRA3-INP, OOPIC Pro. Кроме получения необходимых для разработки макета высоковольтной (120 кВ) пушки параметров, моделирование позволило впервые выявить существенные особенности электронно-оптической системы с плазменным эмиттером, состоящие в практически полной нейтрализации пространственного заряда электронного пучка в пространстве ускорения электронов. Показано также, что в отдельных режимах эмиссии электронный пучок может оказаться положительно заряженным из-за перекомпенсации пространственного заряда электронов ионами.
Результаты моделирования и экспериментальных исследований течения газа в пушке с плазменным эмиттером и устройстве дифференциальной откачки тракта транспортировки пучка. Отличительная особенность решения газовой задачи состоит в том, что в пушке с плазменным эмиттером необходимо учитывать поток газа, напускаемого в разрядную камеру. Расчёты устройства дифференциальной откачки проведены для давления в области генерации электронного пучка около 0,001 мм рт. ст. Показано, что перепад давления до атмосферного в тракте транспортировки пучка может быть обеспечен двумя ступенями, которые откачиваются насосами с оптимальной производительностью.
Результаты модельных и экспериментальных исследований позволили разработать конструкции и изготовить макеты пушки и системы транспортировки электронного пучка в атмосферу.
Результаты прикладных научных исследований, выполненных на этапе № 1 и № 2 позволили создать макет устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера.
Получено положительное решение на полезную модель «Электронный источник с плазменным эмиттером».

На этапе № 4 в период с 01.01.2016 г. по 30.06.2016 г. выполнялись следующие работы:

расчёты тепловых процессов в системе «порошок – подложка» при воздействии электронным пучком, выведенным в атмосферу,
разработка лабораторных регламентов вневакуумных электронно-лучевых технологий,
термодинамические расчёты, позволившие определить режимы работы электронной пушки и манипуляторов перемещения электронного пучка для СВС-синтеза карбидов титана и хрома и вневакуумной электронно-лучевой наплавки в едином технологическом цикле,
технологические эксперименты по получению нанопорошков, электронно-лучевой наплавке износо-, коррозионно- и жаростойких покрытий,
разработка программ и методик исследовательских испытаний экспериментальных образцов,
проведение исследовательских испытаний экспериментальных образцов,
обобщения и выводы по результатам технологических экспериментов испытаниям экспериментальных образцов, составление рекомендаций и предложений по использованию результатов научных исследований,
составление промежуточного отчёта о прикладных научных исследованиях,
представление результатов тепловых расчётов вневакуумной электронно-лучевой наплавки, технологических экспериментов, и исследований полученных образцов на конференциях и семинарах,
материально-техническое обеспечение исследований и технологических экспериментов.

При этом получены следующие основные научные и технические результаты

На основе экспериментальных исследований показана возможность получения нанопорошков ZnO (оксид цинка) и Zn (цинк) электронно-лучевым методом в атмосфере, определены оптимальные режимы испарения мишени вневакуумным электронным пучком.
Методами моделирования тепловых процессов в системе «порошок – подложка» при воздействии выведенным в атмосферу электронным пучком выбрана технология наплавки износо-, коррозионно- и жаростойких покрытий, определены предварительные режимы формирования трёхмерных изделий послойным спеканием.
Разработана методика и выполнены термодинамические расчёты наплавки покрытий с предварительным синтезом карбидов титана и хрома в самораспространяющемся высокотемпературном химическом процессе (СВС).
Из расчётов получены режимы вневакуумной электронно-лучевой наплавки покрытий, получены покрытия карбидов титана и хрома на поверхности конструкционной стали.
Показана возможность «выращивания» изделия электронным лучом методом послойного спекания порошковых материалов вне вакуума.

Все результаты получены при использовании выведенного в атмосферу электронного пучка с энергией 120 кэВ, созданного высоковольтной пушкой с плазменным эмиттером. Энергия электронов в экспериментах на порядок ниже, чем в промышленных ускорителях, которые используются в настоящее время для реализации подобных технологий. Все результаты технологических экспериментов получены впервые.

На этапе № 5 в период с 01.07.2016 г. по 31.12.2016 г. выполнялись следующие работы:

проводился термодинамический анализ процессов электронно-лучевого послойного спекания порошков нержавеющей стали и алюминия вне вакуума,
выполнялись технологические эксперименты по формированию экспериментальных образцов трёхмерных изделий,
проводился анализ свойств полученных экспериментальных образцов трёхмерных изделий,
разрабатывались алгоритмы управления параметрами и режимами работы макета устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера, обеспечивающие автоматизацию процессов проведения технологических экспериментов,
составлялись заявки на патент (изобретение или полезная модель) на устройство вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера,
вырабатывались рекомендации по использованию результатов научных исследований для создания опытного образца устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера,
разрабатывался проект технического задания на проведение ОКР по теме «Создание устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера».

При этом получены следующие основные научные и технические результаты

Составлен заключительный отчёт о прикладных научных исследованиях, содержащий:
- результаты технологических экспериментов по получению трёхмерных изделий методом послойной электронно-лучевой наплавки порошковых материалов,
- алгоритмы управления параметрами и режимами работы макета устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера, обеспечивающие автоматизацию процессов проведения технологических экспериментов,
- технико-экономическую оценку результатов научных исследований,
- рекомендации и предложения по использованию результатов научных исследований,
- обобщение и выводы по результатам научных исследований.
Разработано техническое задание на проведение ОКР по теме «Создание устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера».
Получены охранные документы на программы для ЭВМ.
Поданы заявки на патент на изобретение и полезную модель.

Важным результатом этапа 5 является создание основ вневакуумной технологии формирования трёхмерных изделий методом послойной электронно-лучевой наплавки порошковых материалов.

Реализация указанной технологии в атмосфере с использованием устройства, генерирующего низкоэнергетичный электронный пучок (энергия пучка на порядок ниже, чем в ускорителях, используемых для реализации подобных технологий) с его последующей транспортировкой в атмосферу, осуществляется впервые и является результатом, имеющим мировое значение. Технология послойного спекания порошкового материала относится к аддитивным технологиям и позволят создавать изделия с минимальным количеством отходов, связанных с обработкой исходного сырья.

Партнёры и соисполнители проекта

Нанотехнологический центр «Роснано» ООО «СИГМА.Томск»
634055, г. Томск, пр. Развития, 3
Научно-производственная компания «ООО «АСУ-Эксперт»»
634029, г. Томск, ул. Никитина, 11-2
Инновационная компания «ООО «Плазменные источники»» – участник инновационного центра «Сколково»
634055, г. Томск, ул. Вавилова, 2-49
ООО «Пучково-плазменные технологии»
634055, г. Томск, пр. Академический, 2/3, к. 24
Институт физического материаловедения СО РАН
670047, Россия, Бурятия, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6

«Разработка энергоcберегающей светодиодной лампы с конвекционным газовым охлаждением излучателей и сферическим светораспределением, адаптированной к традиционной технологии массового производства ламп накаливания» (соглашение о предоставлении субсидии № 14.577.21.0061 от 5 июня 2014 г.)

Приоритетное направление: энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Критическая технология: создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и использования энергии
Период выполнения: 05.06.2014 – 31.12.2016 гг.

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 43,5 миллиона рублей
Внебюджетные средства: 55,02 миллиона рублей

Исполнитель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Индустриальный партнёр: общество с ограниченной ответственностью «Руслед»
Научный руководитель работ: директор НИИ светдоиодных технологий, заведующий кафедрой РЭТЭМ Туев Василий Иванович

Цель прикладного научного исследования: разработка прототипа светодиодной лампы с конвекционным газовым охлаждением и сферическим светораспределением

Задачи прикладного научного исследования

Разработка энергоэффективного источника света и его составных частей

Работы по проекту завершены.

Основные результаты, полученные на первом этапе

Получен диэлектрический композиционный материал на основе алюмосиликата, наполненного оксогидроксидом алюминия, с высокой теплопроводностью и большой адгезионной прочностью, который можно использовать для изготовления основания излучающих элементов.
Разработан новый токопроводящий композиционный материал на основе смесей сополимера винилхлорид-малеиновый ангидрид с нано- и микрочастицами серебра, который может быть использован в качестве клея для посадки кристаллов на диэлектрическое основание. Полученный материал обладает низким удельным электрическим сопротивлением (до 3,1·10-8 Ом×м), приближающимся к сопротивлению чистого серебра (1,6·10-8Ом×м).
Получена 3D-модель светоизлучающего элемента ленточной структуры, также проведён инженерный расчёт теплового режима одного светоизлучающего элемента, в результате которого была получена карта распределения температур. Полученные результаты позволяют судить о характере распределения температур по всему объёму исследуемого объекта, определить максимальную температуру, области концентрации повышенных температур.

Основные результаты, полученные на втором этапе

На основе анализа свойств светодиодной лампы с заполнением колбы лампы воздухом и инертным газом методом моделирования установлено, что в качестве газа-наполнителя целесообразно использовать гелий. Давление внутри колбы выбирается, исходя из соображений технологичности.
С использованием результатов испытаний макетных образцов основных узлов светодиодной лампы установлено, что максимальное количество светодиодных светоизлучающих элементов, которое может быть установлено в колбе, исходя из требований теплового режима, равняется четырём.
Установлено, что наиболее выгодной конструкцией является вариант с 4 изогнутыми на 3 мм светоизлучающими элементами, т. к. имеет наиболее равномерную диаграмму кривой силы света и наибольшее абсолютное значение светового потока.
Предложено новое схемотехническое решение устройства питания для цепи из последовательно соединённых светоизлучающих диодов, отличающееся увеличенным световым потоком, уменьшенной эмиссией гармоник в электрическую сеть и увеличенным значением коэффициента мощности.
Проведены патентные исследования, установлена патентоспособность двух технических решений, поданы заявки на патенты на изобретение РФ «Токопроводящая клеевая композиция» и «Схема подключения светодиодного светового прибора в сеть переменного тока».

Основные результаты, полученные на третьем этапе

Разработана эскизная КД на макетные образцы лампы светодиодной в соответствии с п.3.1.4 ТЗ для вариантов:
- эскизная КД ЕГВА.433751.702 – с использованием двух светоизлучающих элементов ленточной структуры,
- эскизная КД ЕГВА.433751.703 – с использованием трёх светоизлучающих элементов ленточной структуры, двух прямолинейных и одного дугообразного,
- эскизная КД ЕГВА.433751.704 – с использованием четырёх светоизлучающих элементов ленточной структуры с заполнением колбы лампы воздухом и инертным газом (гелием).
Доработана эскизная КД на макетные образцы устройства питания в соответствии с рекомендациями комиссии по акту испытаний макетных образцов устройства питания от 19.05.2015 г.:
- эскизная КД ЕГВА. 435111.705 – импульсное устройство питания лампы,
- эскизная КД ЕГВА. 435111.706 – линейное устройство питания лампы.
Разработаны программы и методики испытаний макетных образцов светодиодной лампы и макетных образцов устройства питания:
- программа и методики испытаний макетных образцов лампы светодиодной ЕГВА.433751.704 ПМ,
- программа и методики испытаний макетных образцов устройства питания ЕГВА.435111.705 ПМ.
Изготовлены макетные образцы светодиодной лампы по вариантам в соответствии с п. 3.1.4 ТЗ:
- ЕГВА.433751.702 №№ 1, 2 – с использованием двух светоизлучающих элементов ленточной структуры,
- ЕГВА.433751.703 №№ 3, 4 – с использованием трёх светоизлучающих элементов ленточной структуры, двух прямолинейных и одного дугообразного,
- ЕГВА.433751.704 №№ 5, 6 – с использованием четырёх светоизлучающих элементов ленточной структуры с заполнением колбы лампы инертным газом (гелием),
- ЕГВА.433751.704 №№ 7, 8 с использованием четырёх светоизлучающих элементов ленточной структуры с заполнением колбы лампы воздухом.
Проведены испытания макетных образцов светодиодной лампы и макетных образцов устройства питания.
Закуплено контрольно-измерительное оборудование, необходимое для проведения испытаний на следующих этапах ПНИ.
Приобретены материалы и комплектующие для изготовления экспериментальных образцов светодиодной лампы на следующем этапе ПНИ.
Закуплены оборудование и материалы для изготовления приспособлений для изготовления экспериментальных образцов светодиодной лампы на следующем этапе ПНИ.
Обеспечена правовая охрана результатов ПНИ: получен патент на полезную модель № 154195, Российская Федерация, МПК7: H05B 37/00. Источник питания для мощных светодиодов // Голдаев А.А., Иванов А. А., Туев В. И., Фёдоров А. В. (RU) – № 2014144019; заявл. 05.11.2014. Зарегистрирован 21.07.2015.
Проведено участие в мероприятиях по демонстрации и популяризации результатов ПНИ.

Основные результаты, полученные на четвёртом этапе

На основе результатов выполнения работ предыдущих этапов с использованием исследовательских инструментов современного уровня, таких как компьютерное моделирование светового и теплового распределения в СИЭ и в колбе лампы, разработана конструкторская документация для светодиодной лампы ЕГВА.433751.704.01 и ЕГВА.433751.705.
Результаты работ предыдущих и отчётного этапов опубликованы в трудах международных конференций.
Моделирование и конструирование разрабатываемой лампы светодиодной осуществляется с применением современных систем автоматизированного проектирования КОМПАС-3D, Altium Dessigner, Solidworks. Системы автоматизированного проектирования КОМПАС-3D, Altium Dessigner, Solidworks соответствуют современному уровню науки и техники.
Прикладная значимость решенных задач разработки конструкторской документации энергоcберегающей светодиодной лампы с конвекционным газовым охлаждением излучателей и сферическим светораспределением, адаптированной к традиционной технологии массового производства ламп накаливания заключается во вкладе в формирование нового направления в светотехнике, основанном на получении результирующего светового потока от большого количества маломощных светодиодных кристаллов. Для промышленного производства это очередной шаг в постановке на серийное производство инновационной энергосберегающей продукции.
Эффективное взаимодействие получателя субсидии с индустриальным партнёром подтверждается еженедельными совместными научно-техническими совещаниями, проводимыми в соответствии с планом-графиком, приведённом в приложении 3, на которых проводится планирование, координация и проверка результатов совместных работ в краткосрочной перспективе. Такое взаимодействие получателя субсидии с индустриальным партнёром привело к выполнению всех запланированных работ в плане-графике исполнения обязательств при выполнении прикладных научных исследований (проекта) по теме «Разработка энергоcберегающей светодиодной лампы с конвекционным газовым охлаждением излучателей и сферическим светораспределением, адаптированной к традиционной технологии массового производства ламп накаливания» в установленные сроки и в полном объёме.
Разработанные программы и методики испытаний на данном этапе ПНИ позволяют подтвердить значения, установленные в техническом задании.
В приложении Б к ЕГВА.433751.704.01 ПМ предусмотрено использование испытательного и контрольно-измерительного оборудования, закупленного на предыдущих этапах ПНИ.
Испытания проводятся на базе получателя субсидии федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» (ТУСУР) и индустриального партнёра ООО «Руслед», что подтверждает эффективность взаимодействия получателя субсидии с индустриальным партнёром.
В соответствии с требованиями ТЗ и планом-графиком изготовлены экспериментальные образцы лампы светодиодной ЕГВА.433751.704.01 в количестве 30 шт. и лампы светодиодной ЕГВА.433751.705 в количестве 30 шт.
В соответствии с требованиями ТЗ и планом-графиком испытания экспериментальных образцов ламп проведены в полном объёме и в установленные сроки.
Устранены замечания комиссии по акту испытаний макетных образцов лампы светодиодной от 18.12.2015 (на этапе 3 выполнения ПНИ) в части значения равномерности КСС в меридиональной плоскости и увеличения конструктивно-технологического запаса по этому параметру.
По результатам испытаний комиссией рекомендовано для проведения дальнейших работ по выполнению ПНИ принять варианты лампы ЕГВА.433751.704.01 и ЕГВА.433751.705.13.
Закупленное оборудование для испытания экспериментальных образцов светодиодной лампы соответствует поставленным перед проектом научно-техническим задачам и современному уровню науки.
Получены научно-технические результаты, обладающие новизной и подлежащие правовой охране. Правовая охрана обеспечена тремя заявками на патенты на изобретения и двумя заявками на патенты на полезную модель.

Основные результаты, полученные на пятом этапе

На основе результатов выполнения работ предыдущих этапов, полученных с использованием исследовательских инструментов современного уровня, таких как компьютерное моделирование светового и теплового распределения в СИЭ и в колбе лампы, проведено обобщение результатов исследований ПНИ.
Разработан проект технического задания на проведение ОКР «Разработка светодиодной лампы с конвекционным газовым охлаждением и сферическим светораспределением».
Цели ПНИ достигнуты, задачи решены полностью. Требования пунктов технического задания выполнены полностью, составлена ведомость соответствия результатов выполнения проекта техническому заданию.
Разработаны рекомендации и предложения по использованию в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках:
- светодиодного излучающего элемента,
- устройства питания,
- колбы и конструкции опорной,
- лампы светодиодной.
Закупленное оборудование для испытания экспериментальных образцов светодиодной лампы на электромагнитную совместимость соответствует поставленным перед проектом научно-техническим задачам и современному уровню науки.
Разработана программа и методики испытаний на электромагнитную совместимость ЕГВА.433751.705.02 ПМ. Проведены испытания. Установлено, что экспериментальные образцы лампы светодиодной ЕГВА.433751.704.01 и экспериментальные образцы лампы светодиодной ЕГВА.433751.705 соответствуют требованиям ГОСТ 30804.6.3-2013, СТБ ЕН 55015-2006 и ГОСТ 30804.3.2-2013.
Разработан базовый технологический маршрут изготовления светодиодной лампы.
В результате проведённого функционально-стоимостного анализа признан лучшим и рекомендуется к внедрению вариант лампы ЕГВА.433751.704.01.
Подтверждена экономическая целесообразность последующей разработки и запуска лампы светодиодной ЕГВА.433751.704.01 в серийное производство.
Эффективное взаимодействие получателя субсидии с индустриальным партнёром привело к выполнению всех запланированных работ в плане-графике исполнения обязательств при выполнении прикладных научных исследований (проекта) по теме «Разработка энергоcберегающей светодиодной лампы с конвекционным газовым охлаждением излучателей и сферическим светораспределением, адаптированной к традиционной технологии массового производства ламп накаливания» в установленные сроки и в полном объёме.

Таким образом, все работы пятого этапа и ПНИЭР в целом выполнены в полном объёме в установленные сроки в соответствии с планом графиком и ТЗ, все поставленные задачи решены, цели ПНИЭР достигнуты.

«Создание программно-аппаратного комплекса для управления стеганографической информацией для мультимедиа потоков в цифровом телевидении» (соглашение о предоставлении субсидии № 14.577.21.0153 от 28 ноября 2014 г.)

Период выполнения: 28.11.2014 г. – 31.12.2016 г.

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 14,5 миллиона рублей
Внебюджетные средства: 12,5 миллиона рублей

Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Соисполнитель: общество с ограниченной ответственностью «Элекард-ЦТП»
Индустриальный партнёр: общество с ограниченной ответственностью «Элект»
Научный руководитель работ: проректор по научной работе и инновациям ТУСУРа, заведующий кафедрой безопасности информационных систем Мещеряков Роман Валерьевич

Цель прикладных научных исследований и экспериментальных разработок (ПНИЭР)

Исследование и разработка научно-технических решений, направленных на построение информационной системы управления стеганографической информацией, передаваемой по открытым интернет-сетям в потоках интернет-вещания, обеспечивающей свойства конфиденциальности, целостности и доступности, возможность подтверждения авторства, неотказуемость, а также робастность схем встраивания сообщений в мультимедиаконтент.

Основные полученные результаты

Этап № 1 «Выбор направления исследований» (28.11.2014 г. – 31.12.2014 г.)

Проведён аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИЭР.
Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
Выполнено обоснование и выбор направления исследований.
Подготовлена программно-аппаратная платформа по работе с мультимедиаконтентом.
Разработан бизнес-план внедрения информационной системы.
Проведены маркетинговые исследования с целью изучения перспектив коммерциализации РИД.

В результате проведённого аналитического обзора определено, что разрабатываемые методы встраивания информации в мультимедиаконтент и извлечения информации из мультимедиаконтента должны быть построены на основе классических методов, их комбинаций и вновь предложенных подходов к построению стегоконтейнеров на основе информационных последовательностей мультимедиаданных. В свою очередь метод определения наличия встроенной информации в мультимедиаконтенте, являющийся методом стегоанализа, должен быть гибридным и сочетать в себе аппарат математической статистики и вычислительного интеллекта.

Проведённые патентные исследования показали актуальность и перспективность тематики ПНИЭР и позволили установить, что научно-технические решения, которые должны быть разработаны в настоящем проекте, не повторяют решений, выявленных в ходе анализа патентной документации, позволяют закрыть актуальные современные задачи информационной безопасности и, как следствие, обладают патентоспособностью.

Кроме того, по итогам анализа патентной документации коллективу исполнителей проекта предложены рекомендации по обеспечению патентной чистоты научно-технических результатов, которые ожидается получить в результате выполнения ПНИЭР.

Этап № 2 «Теоретические исследования поставленных перед ПНИЭР задач (очередь 1)» (01.01.2015 г. – 30.06.2015 г.)

Предложен новый подход к использованию цифровых объектов в качестве носителей стегоконтейнеров, основанный на использовании для записи встраиваемых данных фазового спектра дискретного преобразования Фурье, и разработан алгоритм встраивания информации в цифровые изображения на основе данного подхода.
Разработан новый подход к использованию цифровых объектов в качестве носителей стегоконтейнеров, основанный на использовании для записи встраиваемых данных информации о разбиении кадров видеопоследовательности на блоки, и разработан алгоритм встраивания информации в видеопоследовательности на основе данного подхода.
Разработаны новый метод внедрения информации в мультимедиаконтент и парный ему метод извлечения информации, основанные на гибридизации известных стеганографических алгоритмов и их модификаций; для обеспечения применимости разработанных методов к мультимедиаконтенту произвольного типа в их составе были реализованы наборы алгоритмов, предназначенных для работы с цифровыми объектами различного типа; при выборе алгоритмов были учтены сформированные в результате выполнения этапа № 1 работы над проектом рекомендации по обеспечению патентной чистоты ожидаемых результатов проекта.
Разработана и наполнена контентом база данных стеганографических сигнатур, являющая одним из элементов архитектуры комплексной системы управления стеганографической информацией и содержащая вспомогательные данные, необходимые для организации взаимодействия модулей, составляющих систему.
Разработаны требования к стегоконтейнерам в зависимости от условий существования информационных носителей, уточняющие требования технического задания к экспериментальному образцу информационной системы управления стеганографической информацией.

Этап № 3 «Теоретические исследования поставленных перед ПНИЭР задач (очередь 2)» (01.07.2015 г. – 31.12.2015 г.)

Разработан метод определения наличия встроенной информации в мультимедиаконтенте на основе нечёткой классификации и его алгоритмическая реализация.
Разработан новый метод определения наличия цифровых водяных знаков в цифровых изображениях на основе анализа контуров объектов и его алгоритмическая реализация.
Спроектирована архитектура информационной системы управления стеганографической информацией, основанная на использовании облачной технологии для доведения услуг до пользователя посредством веб-интерфейса через сеть Интернет и поддерживающая возможность добавления новых реализаций алгоритмов обработки (плагинов). Спроектированная архитектура описывает построение информационной системы из отдельных программных компонентов, реализующих методы и алгоритмы, разработанные на текущем и предыдущем этапах. Разработанная ранее база данных стеганографических сигнатур является одним из элементов архитектуры и содержит вспомогательные данные, необходимые для организации взаимодействия модулей, составляющих систему.
Разработан бизнес-план по коммерциализации результатов интеллектуальной деятельности, планируемых к получению по итогам выполнения проекта.
Разработаны требования к аппаратной реализации сервера информационной системы управления стеганографической информацией.

Этап № 4 «Экспериментальные исследования поставленных перед ПНИЭР задач» (01.01.2016 г. – 30.06.2016 г.)

Разработаны программные модули информационной системы управления стеганографической информацией, и на их основе создан экспериментальный образец данной информационной системы.
Проведены экспериментальные исследования экспериментального образца информационной системы управления стеганографической информацией.
Проведено комплексное тестирование безопасности экспериментального образца информационной системы управления стеганографической информацией.
Проведена оценка результатов интеллектуальной деятельности.

Экспериментальный образец информационной системы управления стеганографической информацией построен в соответствии с архитектурой, разработанной на этапе 3. В качестве алгоритмического обеспечения программных модулей использованы методы и алгоритмы, полученные на этапах 2 и 3.

По итогам экспериментальных исследований ЭО ИС составлены рекомендации по доработке ЭО ИС в ходе завершающего этапа выполнения проекта.

Этап № 5 «Обобщение и оценка результатов исследований» (01.07.2016 г. – 30.12.2016 г.)

осуществлена корректировка программного кода инструментальных модулей экспериментального образца информационной системы управления стеганографической информацией по результатам экспериментальных исследований;
осуществлена корректировка программной документации на экспериментальный образец информационной системы управления стеганографической информацией по результатам экспериментальных исследований;
разработаны инструменты встраивания для информационной системы управления стеганографической информацией;
проведены дополнительные патентные исследования.

Корректировка программного кода инструментальных модулей ЭО ИС и соответствующей программной документации осуществлена на основании результатов экспериментальных исследований ЭО ИС, проведенных в ходе этапа 4 выполнения проекта.

Задачи, поставленные на этапе № 5 выполнения проекта, полностью решены. Достигнутые результаты соответствуют требования Технического задания на выполнение ПНИЭР.