CC BY
64
- излучающая антенна обычная, а приемная - ФАР;
- две раздельных ФАР на прием и передачу.
Антенная решетка может быть как внешней, так и выполняться в виде шлема (при плохом соотношении сигнал/шум). Следует предусмотреть следующие режимы работы системы: режим сканирования, режим локального съема и коррекции биологических потенциалов, режим доплерографии (для определения сосудистых патологий). Подобные системы могут применяться не только для оценки и коррекции биопотенциалов мозга, но и для всего человеческого организма. Исходя из геометрических параметров биологических структур рабочие частоты подобного устройства должны лежать в пределах от 30-300 ГГц, при плотности потока мощностью менее 10 мкВТ/см2.
П.П.Кравченко, А.Н. Шкурко, Н.Ш. Хусаинов
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ АРХИТЕКТУРЫ СИСТЕМЫ ВИДЕОКОНФЕРЕНЦСВЯЗИ "ДЕЛЬТА-КОНФЕРЕНЦИЯ" НА БАЗЕ ПЛАТФОРМЫ MICROSOFT.NET FRAMEWORK
Интенсивное развитие информационных технологий в области управления предприятием и производством, базирующееся на использовании локальных сетей, растущая потребность в оперативных аудиовидеокоммуникациях и обмене данными в реальном масштабе времени между несколькими сотрудниками обосновывает актуальность использования эффективных средств многосторонней связи, отличающихся простотой в использовании, набором необходимых функциональных возможностей, доступной ценой. По существу, сформировалась потребность в простом в установке и использовании, дешевом и программно реализуемом "офисном компьютерном аудиовидеотелефоне".
Наиболее известные и популярные системы видеоконференцсвязи (ВКС) для IP-сетей (NetMeeting фирмы Microsoft, CU-SeeMe фирмы WhitePine, LiveLAN фирмы PictureTel и др.) характеризуются следующими недостатками:
- организация многоточечной аудиовидео- и документ-конференции невозможна без использования выделенного специального модуля (устройства) многоточечной конференции (MCU);
- относительно высокая трудоемкость существующих алгоритмов компрессии аудио- и, особенно, видеоинформации и, следовательно, их низкая эффективность при одновременной работе с несколькими медиапотоками;
- ориентация аудио- и видеокодеров на поддержание постоянной скорости выходных потоков независимо от реальной текущей (динамически изменяющейся) пропускной способности канала связи;
- высокая стоимость существующих систем многоточечной конференцсвязи.
Решение указанных проблем предлагается авторами в новой программной системе многоточечной конференцсвязи для локальных и корпоративных IP-сетей, разрабатываемой в рамках комплексного проекта № 2.37.04.02.19 "Высокоинформативные системы передачи аудиовизуальной информации. Аппаратнопрограммные и испытательные комплексы высокоинформативных систем переда -чи с цифровой компрессией" (ведущая организация - Всероссийский НИИ телевидения и радиовещания).
Обобщенная структура терминала системы ВКС
Одним из принципиальных отличий разработанной системы ВКС является отказ от использования какого-либо выделенного специализированного модуля
управления видеоконференцией MCU. Взаимодействие осуществляется между программными терминалами, имеющими одинаковый набор функциональных программных модулей, предназначенных для решения задач захвата, кодирования, синхронизации, буферизации, передачи, приема, декодирования и воспроизведения медиаданных, а также управления качеством кодирования видео и аудиопотоков.
Для обмена сигнальной и управляющей информацией в реальном масштабе времени используются логические каналы управления и контроля, организуемые в виде полного графа на базе протокола TCP/IP (протокол с гарантированной доставкой пакетов). Обмен медиаданными выполняется с использованием широковещательных пакетов, что позволяет значительно повысить эффективность использования канала связи.
Терминал представляет собой самостоятельный экземпляр приложения, функционирующий на персональном компьютере каждого пользователя, участвующего в конференции. Все терминалы идентичны друг другу и, как показано на рис. 1, содержат модули контроля и управления, чтения информации об установленном оборудовании, трансмиттер, ресивер(ы), модули сетевого интерфейса и взаимодействия с пользователем. Идентичность всех модулей и наличие в каждом из них подсистемы контроля и управления конференцией позволяет отказаться от использования выделенного программного или аппаратно-программного устройства управления многоточечной конференции (MCU) и реализовать распределенное управление конференцией.
Рис.1. Структурная схема терминала ВКС
Требования, предъявляемые к реализации программных терминалов
Область функционирования программного решения накладывает существенные ограничения на программную реализацию рассмотренной структуры терминалов. Необходимость в обеспечения минимальных задержек в обработке аудиовизуальной информации, а также функционирование в сетевой среде предъявляет следующие основные требования к программной реализации:
- обеспечение высокой эффективности программной реализации алгоритмов обработки медиа-данных;
- обеспечение безопасного функционирования в сетевой среде;
- возможность использования данного программного решения на различных целевых платформах;
- универсальность и возможность наращивания функциональности при минимальных затратах ресурсов.
Последние два пункта обусловлены высокими показателями динамики развития информационных технологий. Смена поколений операционных систем, а также многих коммерческих программных решений диктует необходимость проектирования систем с учетом дальнейшего расширения функциональности и возможности изменения целевой платформы.
Платформа Microsoft .NET Framework
Несколько лет назад компания Microsoft представила свою новую разработку, представляющую собой платформу для создания программных решений, отвечающих современным требованиям по безопасности, расширяемости, стандартизации и платформеннонезависимости. Выпуская данную технологию, компания преследовала две основные цели:
- свести все существующие технологии разработки для платформы Windows в одну, предоставляющую все необходимые сервисы для разработчиков, что в будущем позволит обеспечить возможность создания платформеннонезависимых приложений;
- повысить уровень качества разрабатываемого программного обеспечения путем внедрения новых технологических подходов в разработке программных приложений, а также облегчения тестирования и контроля качества приложений.
Одной из ключевых особенностей данной программной платформы является использование так называемого промежуточного языка MSIL (Microsoft Immediate Language), представляющего собой язык низкого уровня для гипотетической виртуальной машины. Программы, написанные на языках высокого уровня, транслируются в байт-код MSIL и упаковываются в стандартные исполняемые файлы формата PE (Portable Executable). При запуске такого файла на выполнение происходит загрузка специального программного модуля - JIT-компилятора (Just-InTime), который по мере использования транслирует программный код в машинные команды процессора и запускает транслированный код на выполнение. В настоящее время существуют версии сред исполнения для операционных систем Windows и Linux (разработки ведутся фирмой Novell). Помимо трансляции кода, JIT-компилятор генерирует так называемый "код проверок времени выполнения". Данные проверки охватывают основные уязвимости программного кода, связанные с ошибками разработчиков, такие как переполнения буферов, запуска выполнения на стеке и т.п. Это позволяет значительно повысить уровень безопасности программных решений, разрабатываемых для .NET Framework.
Благодаря использованию единого промежуточного кода и единого формата исполняемого модуля в .NET Framework возможно использование нескольких языков программирования высокого уровня в одном проекте, и при этом взаимодействие между модулями, написанными на разных языках, будет абсолютно прозрачно для программистов.
Существенным достоинством платформы .NET является богатая библиотека стандартных классов, общая для всех языков программирования. В нее включены средства создания пользовательского интерфейса, получения информации о компьютере, библиотеки математических вычислений, сетевого взаимодействия и многие другие.
С учетом вышесказанного, можно отметить, что технология Microsoft .NET Framework наилучшим образом подходит для реализации указанных требований к
системе видеоконференцсвязи и позволит повысить показатели качества и возможности расширения системы.
Особенности реализации программных модулей системы с использованием Microsoft .NET Framework
В настоящее время реализован опытный образец системы ВКС "Дельтаконференция", на котором происходит отработка основных алгоритмов взаимодействия терминалов и функционирования системы в целом, разработанный без использования .NET. Существующая реализация программного терминала системы состоит из 2-х программ - программы-«агента» системы и главного приложения конференцсвязи. Программа-«агент» предназначена для централизации сетевого взаимодействия программ конференции запущенных на одном компьютере, для предоставления информации о пользователях системы ВКС на данном компьютере, а также уведомления пользователей о приглашениях к участию в конференции. Главное приложение осуществляет все основные функции по организации и проведению сеансов видеоконференции. Взаимодействие этих программ осуществляется с использованием каналов LPC (Local Procedure Call), организуемых средствами межпроцессного взаимодействия технологии COM (Component Object Model).
Основным недостатком данной реализации, помимо несоответствия ее некоторым из объявленных ранее требований, является функциональная перегруженность программы-«агента». В новой версии планируется разделить этот программный модуль на два - программный модуль сетевого взаимодействия и модуль уведомления пользователя. Основной задачей программного модуля сетевого взаимодействия является централизация доступа к сетевым функциям у различных экземпляров приложения конференцсвязи, запущенных на одном компьютере. Этот модуль также предоставляет информацию о пользователях программной системы конференцсвязи зарегистрированных на данном компьютере другим программным терминалам системы. На каждом программном терминале ВКС должен быть запущен один экземпляр модуля сетевого взаимодействия, а, следовательно, для него лучше всего подходит реализация в виде службы операционной системы. Этот вариант также наиболее подходит для данной системы с точки зрения безопасности, так как службы, работающие с сетью, запускаются в контексте специальной учетной записи Network Service, ограничивающей доступ к системным и пользовательским файлам. К тому же реализация данной службы с использованием .NET Framework позволит значительно снизить риск взлома компьютера с использованием данной службы.
Модуль уведомления пользователя представляет собой фоновое приложение, доступ к функциональности которого осуществляется через значок в специальной области - системном трэе. При получении вызовов от других пользователей системы ВКС данный программный модуль выводит на экран уведомления, а также по необходимости может запустить главное приложение ВКС.
Взаимодействие программ, входящих в программный комплекс ВКС, осуществляется с использованием технологии межпроцессного взаимодействия, входящей в состав платформы .NET Framework - .NET Remoting. Данная технология предоставляет средства OORPC (Object Oriented Remote Procedure Call) и позволяет использовать объекты, находящиеся в удаленном процессе так же, как если бы они находились в адресном пространстве процесса их использующем. При этом возможно использование практически любых каналов межпроцессного взаимодействия поддерживаемых операционной системой (именованных каналов, сокетов, разделяемой памяти и т.п.).
Важной особенностью данной реализации программных модулей системы ВКС является использование технологии подключаемых модулей. Это означает, что для каждой программы реализованы так называемые функции «ядра», отвечающие за взаимодействие между программными модулями системы, а также за взаимодействие между подключаемыми модулями. Остальная же функциональность - пользовательский интерфейс, управление контактами, управление пользователями и сеансами конференции, сосредоточена в динамически подключаемых модулях. Данный подход позволяет пользователю настраивать и наращивать функциональные возможности программы конференции по своему желанию, путем комбинирования различных подключаемых модулей. Технология подключаемых модулей позволяет разработчикам добавлять в систему различные функциональные возможности уже после ее выхода на рынок, что дает возможность получать дополнительную прибыль, а также уменьшить сроки окупаемости проекта. Средства платформы .NET Framework значительно облегчают создание приложения, использующего подключаемые модули, а средства защиты от модификации и цифровая подпись программных библиотек позволяют гарантировать качество поставляемых модулей расширения.
В настоящее время ведется разработка программных модулей системы видеоконференцсвязи «Дельта-конференция» с учетом указанных выше требований с использованием Microsoft .NET Framework. Работы по реализации системы планируется закончить к концу 2005 - началу 2006 года.
Р.М. Юсупов, В.В. Югринов ВЫБОР МЕТОДА ВЫЧИСЛЕНИЯ ВИБРОСКОРОСТИ
Затраты на обслуживание и ремонт являются одним из важнейших эксплуатационных показателей любой технической системы. Для повышения надежности применяют вибродиагностику [1]. При исследовании состояния системы большое число практических вибродиагностов все еще работают с виброперемещением, по которому диагностировать увеличение зазоров в подшипнике скольжения сложнее, чем по спектру виброскорости. Поэтому все большее количество диагностических систем переходят на виброскорость.
По СКЗ виброскорости выявляются дефекты подшипников на самых по -следних стадиях их развития, начиная, примерно, с середины развития дефекта, когда общий уровень вибрации значительно вырастет. Требует минимальных технических затрат и не требует специального обучения персонала.
Одна из проблем вибродиагностики заключается в уменьшении методической погрешности при интегрировании в микроконтроллере. В данной статье рассматривается два метода интегрирования.
Вычисления виброскорости V производятся в результате интегрирования виброускорения а [2] на интервале Т
T
V = J a(t)dt. (1)
0
При Т=1 сек. виброскорость постоянная и равна 2 мм/сек.
В микропроцессорах со встраиваемой архитектурой вычисление виброскорости производится по простым конечно-разностным формулам численного интегрирования.
На практике наиболее распространено интегрирование по формуле прямоугольников
