Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка перспективных технологий и конструкций серии ИМС для устройств контроля и управления важными инженерными системами и объектами с повышенными требованиями к защите информации и энергопотреблению, работающих в беспроводных сенсорных сетях

Номер контракта: 14.578.21.0136

Руководитель: Черепанов Александр Николаевич

Должность: доцент

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина"
Организация докладчика: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
интернет вещей, всеобщий интернет, беспроводная сенсорная сеть

Цель проекта:
Основной целью проекта является создание высокотехнологичных и конкурентоспособных интегральных микросхем для устройств контроля и управления важными инженерными системами и объектами с повышенными требованиями к защите информации и энергопотреблению, работающих в беспроводных сенсорных сетях с техническими характеристиками на уровне лучших мировых аналогов, с целью ликвидации зависимости отечественных предприятий от импортных комплектующих.

Основные планируемые результаты проекта:
В процессе реализации проекта планируется:
- произвести трансформацию имеющегося ключевого научно-технического задела в высокотехнологичную конкурентоспособную продукцию;
- обеспечить широкий класс потребителей аппаратурой с потребительскими характеристиками на современном мировом уровне;
обеспечить импортозамещение элементной базы в приборах и устройствах специального применения.
Получение запланированных результатов позволит существенно улучшить качественные характеристики существующих систем за счет повышения эффективности и надежности используемых в них электро-радио изделий, а также дополнительно решить ряд задач, которые не были решены с использованием оборудования предыдущего поколения.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Конечным продуктом ПНИЭР является система, реализующая функции контроля и управления важными инженерными системами и объектами с повышенными требованиями к защите информации и энергопотреблению, работающими в беспроводных сенсорных сетях
- поддержка не менее 8000 устройств контроля и управления инженерными системами и объектами (датчиками и исполнительными механизмами) одним головным устройством сети (точкой доступа);
- стабильный обмен данными между датчиками/исполнительными устройствами и точкой доступа должен сохраняться при их разнесении на расстояние не менее 1 000 м в зоне «прямой видимости»;
- скорости передачи до 100 кбит/с на максимальном удалении исполнительного устройства от точки доступа к беспроводной сети;
- все структурные устройства должны осуществлять обмен на частоте несущей ниже 1ГГц в разрешенном (не лицензируемом) диапазоне;
- каналы передачи данных должны использовать полосы 1МГц и 2МГЦ и, по возможности (при доступности разрешенных диапазонов), полосы 4, 8, 16МГц;
- радиопередающие части структурных устройств должны поддерживать режимы и схемы модуляции BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM;
- обеспечение работы устройств контроля и управления инженерными системами и объектами в режиме лимитированного энергопотребления;
- обеспечение защиты информации в соответствии с разработанными методами.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разработка технологий и конструкций серии ИМС позволит перейти к созданию новых видов научно-технической продукции: автономным устройствам-датчикам с низким энергопотреблением, длительным циклом межсервисного обслуживания, использующих самые разные физические принципы и самого широкого спектра применения: от сельского хозяйства до охраны периметров объектов, от управления безопасностью дорожного движения до контроля за протечками магистральных водоводов, от интеллектуальных электрических распределительных сетей до интеллектуальных городских автомобильных парковок.
Разрабатываемые ИМС предназначены для применения в:
- системах городской безопасности и сигнальных системах;
- удаленном контроле трубопроводов и запорной арматуры;
- городском транспорте: безопасность, подвижной состав, знаки, табло, парковки, контроль и
управление дорожным движением.
- городской энергетике: освещение, интеллектуальные энергетические системы, контроль и
управление сетевой инфраструктурой;
- системах водоснабжения;
- технологиях сбора мусора;
- здравоохранении;
- сельском хозяйстве.

Текущие результаты проекта:
1) Выполнена аналитический обзор научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов в области разработки и производства интегральных микросхем и построению систем автоматизации, контроля и управления;
2) Завершены патентные исследования по ГОСТ Р 15.011-96, по результатам которых были сформулированы выводы о актуальности проведения ПНИ и возможности дальнейшей коммерциализации разработанных научно-технических результатов. В ходе проведения патентных исследований был обработан информационный массив в объеме порядка 2000 единиц патентных заявок и охранных документов. В результате анализа были выделены технические результаты, на обеспечение которых направлены запатентованные решения. В рамках работы были выполнены следующие задачи: определение уровня техники; выявление тенденций развития объекта исследования; обоснования прогноза развития тенденций; исследования требований потребителей к объекту исследования. На основе этого, были сформулированы требования к разрабатываемой системе и определена структура исследуемого предмета, учитывающие выявленные недостатки существующих решений и тенденции развития техники в данной сфере.
3) Выполнено исследование, обоснование и выбор методов и средств, направлений исследований и способов решения поставленных задач. Было определено, что наилучший результат будет достигнут комплексом методов, включающих как методы математического моделирования, так и натурные испытания.
4) Проведена сравнительная оценка вариантов возможных решений исследуемой проблемы с учетом результатов прогнозных исследований, проводившихся по аналогичной тематике.
5) Разработана архитектура системы, реализующей функции контроля и управления важными инженерными системами и объектами с повышенными требованиями к защите информации и энергопотреблению, работающими в беспроводных сенсорных сетях, а также проработаны варианты реализации утройств-компонентов системы.
6) Разработаны требования к входящим в систему устройствам, а также общие принципы работы системы и Головного устройства.
7) Разработаны принципы работы ИМС, предназначенной для применения в составе Устройства; ИМС, предназначенной для применения в составе Головного устройства (точки доступа).