Запис вебінару «Особливості вступної кампанії 2017 року»

Перспективи кіберфізичних систем: науковці ІКТА працюють, щоб зробити життя комфортнішим і приємнішим

9 жовтня 2017, 08:44
Катерина Гречин, тижневик «Аудиторія»

Кіберфізичні системи (КФС) стрімко набирають популярність не лише за кордоном, а й в Україні, адже їхнє завдання – автоматизувати багато аспектів життя, спростити рутинні операції, зробити життя комфортнішим і приємнішим. Над розв’язанням цих завдань працюють зокрема й науковці кафедри електронно-обчислювальних машин ІКТА.

– Тематика КФС мене зацікавила ще тоді, коли обирав тему своєї магістерської праці і якою згодом захопився, – говорить інженер Денис Лихотоп. – До речі, над тематикою інтеграції методів і засобів вимірювання, автоматизації, опрацювання та захисту інформації в базисі кіберфізичних систем під загальною назвою «Кібер» на кафедрі працює 5 докторантів, 25 аспірантів і 135 студентів. Кожен, зазвичай, досліджує конкретну тему. Мене ж зацікавила побудова системи керування тривимірною стабілізацією відеокамери (гіростабілізована платформа). Зняти плавне відео «з рук», у русі або з рухомого об’єкта є заскладно, тому системи стабілізації тут дуже доречні. Головні критерії – оптимізування вартості і простота проекту, забезпечення легкого налаштування системи, водночас швидка реакція, плавність і точність позиціонування.

Оскільки кафедра ЕОМ уже майже три роки працює над науково-дослідною темою «Кібер», то бажання Дениса Лихотопа розробити мобільну локальну мережу КФС на базі бездротових модулів Wi-Fi підтримав очільник кафедри професор Анатолій Мельник, який і став його науковим керівником. Спочатку Денис розробив гіростабілізовану платформу – гіроскопічний пристрій для просторової стабілізації об’єктів і приладів, а також для визначення кутів повороту основи, на якій їх встановлено. Розроблений пристрій побудовано на триступеневих давачах кута та моменту (закріплених на платформі). Індикаторний гіростабілізатор має платформу в підвісі, із кожною віссю якого кінематично зв’язаний безколекторний стабілізувальний двигун. А після захисту магістерської праці Денис долучився до програми «Кібер». Під орудою наукового керівника він, зокрема, досліджував й удосконалював систему разом із асистентом кафедри Андрієм Гребеняком. Далі постала потреба розробити мобільну локальну мережу на базі бездротових модулів Wi-Fi, адже КФС повинні мати можливість об’єднуватися в мережу, що може працювати за відсутності інтернету, розв’язувати та перерозподіляти спільні задачі, обмінюватися інформацією. На жаль, просте оснащення пристроїв системи модулями Wi-Fi не розв’язувало цих проблем, бо за потреби дистанційного налаштування чи керування можна мати доступ лише до одного пристрою, а для керування іншими треба було б перепід’єднати до іншої точки доступу Wi-Fi.

Денису вдалося побудувати мобільну локальну мережу, що розв’язує ці проблеми. Він написав клієнтську та серверну програми, які водночас містяться на кожному з модулів. Один із пристроїв (увімкнений першим) виступає в ролі точки доступу з сервером, а інші є станціями-клієнтами, а також і мобільні пристрої, з яких можна керувати, налаштувати та моніторити дані з пристрою. Мережа зберігає в пам’яті дані про всі пристрої і є простою в під’єднанні до будь-якої системи, малоенергозатратна, а також має низьку ціну комплектуючих.

Після реалізації мережі та тестування її роботи Денис працював над об’єднанням двох розробок. Унаслідок, гіростабілізатор отримав можливість дистанційного керування та налаштування. Для зручності роботи користувача «народилася» програма (додаток) «клієнт мобільної мережі» для пристроїв з ОС Android.

Нині разом із колективом Денис розробляє нову мобільну локальну мережу, котра за принципом роботи та передавання даних (хоч і подібна до попередньої) має суттєві відмінності в апаратній та програмовій частинах. Відмінність, зокрема, полягає й у використанні продуктивнішого Wi-Fi-модуля на базі двоядерного 32-бітного мікропроцесора. Модуль має більшу кількість убудованої пам’яті. Мережа ж має бездротову технологію Bluetooth із низьким енергоспоживанням, збільшену швидкість приймання-передавання даних, поліпшену конфіденційність та безпеку. Це відкриває можливість збільшення швидкості приймання-передавання даних між клієнтами мережі, спрощення конфігурування мережі за допомогою Bluetooth, а також збільшення кількості одночасно під’єднаних клієнтів, які можуть передавати інформацію.

– Порівняно з традиційними кабельними мережами бездротова мережа має низку серйозних переваг, головною з яких є простота розгортання, – каже Денис. – Вона не потребує прокладання кабелю, є мобільною для користувачів у зоні її дії, до неї легко під’єднатися новим користувачам. Однак має один суттєвий недолік – доволі обмежений радіус дії. Тож у кожному конкретному випадку шукаємо способи подолання всіх проблем, пов’язаних із бездротовими мережами. Аналогічно розв’язуємо і проблему масштабованості мережі, використовуємо зовнішні спрямовані антени, що дозволяють ефективно розв’язувати проблему перешкод, які обмежують сигнал.