CC BY
7FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2023. No. 2
НАУЧНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL ARTICLE УДК 355.588
DOI 10.25257/FE.2023.2.100-111
® А. В. МОКШАНЦЕВ1, Х. А. М. Н. МАЛФИ1
1 Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия
Универсальный модуль обработки информации при проведении поисково-спасательных работ
АННОТАЦИЯ
Тема. Целью авторов является разработка универсального модуля обработки информации (УМОИ), обеспечивающей коммуникационную среду между модулем системы радиолокационных сигналов при проведении поисково-спасательных работ (ПСР) и радиолокационными станциями. Результатом достижения этой цели станет возможность обработки, синхронизации, приёма-передачи радиолокационной информации при проведении ПСР в режиме реального времени.
Методы. В исследовании использованы методы моделирования, компиляции, синтеза и компоновки, а также темпорального анализа. Целесообразно использовать систему автоматизированного проектирования профессионального уровня Оиаг^иэ II.
Результаты. Разработан УМОИ при проведении ПСР и реализована его работа на основе обработки, синхронизации и приёма-передачи радиолокационной информации. Выполнена симуляция работы модуля в системе автоматизированного проектирования профессионального уровня Оиаг^иэ II, результаты обработки информации подтвердили:
- приём и передачу информации со скоростью 1 Мб/с между всеми блоками с учётом частотного выделения;
- совместимость и синхронизацию операций между элементами с использованием частоты для определения
шкалы дальности обнаружения пострадавших на поверхности и под завалами.
Область применения результатов. Полученные результаты позволяют обеспечить быструю коммуникационную среду для обработки и синхронизации радиолокационной информации в режиме реального времени между модулем системы радиолокационных сигналов при проведении ПСР и радиолокационными станциями.
Выводы. Использование разработанного УМОИ при проведении ПСР позволит синхронизировать радиолокационную информацию о местонахождении пострадавших (параметров) между модулем системы радиолокационных сигналов при проведении поисково-спасательных работ, а также физическими узлами и блоками радиолокационной станции. Также будет обеспечиваться приём-передача информации управляющими станциями, носителем и комплексом параметров пострадавших при проведении поисково-спасательных работ.
Ключевые слова: чрезвычайная ситуация, завал, пострадавшие, симуляция, синхронизация, поисково-спасательные работы, радиолокационная система
© A.V. MOKSHANTSEV1, Kh.A.M.N. MALFI1
1 State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
Universal module for processing radar data during search and rescue operations
ABSTRACT
Purpose. The goal of the authors is to develop a universal information processing module (UIPM), which provides communication environment between the module of the radar signal system and radar stations during search and rescue operations (SRO). Achieving the goal will result in the possibility of processing, synchronizing and transceiving radar data during SRO in real time.
Methods. Methods of modeling, compiling, synthesis and assembly, as well as temporal analysis method were used. It is advisable to use computer-aided design Quartus II of professional level.
Findings. UIPM during SRO was developed and its operation was implemented on the basis of processing, synchronizing and transceiving radar data. Module operation simulation in computer-aided design Quartus II of professional level was performed. The results of information processing confirmed:
- transceiving data at a speed of 1 Mb/s between all blocks taking into account frequency allocation;
- compatibility and synchronization of operations between elements using frequency to determine the range scale of finding casualties on the ground and under the rubble.
Research application field. The obtained results make it possible to provide a fast communication environment for real-time processing and synchronizing radar data between the module of the radar signal system and radar stations during SRO.
Conclusions. The use of the developed UIPM during SRO will allow synchronizing radar data on victims location (parameters) between the module of the radar signal system during search and rescue operations, as well as the physical nodes and blocks of the radar station. Transceiving information by control stations, the carrier and the complex of parameters of victims during search and rescue operations will also be provided.
Key words: emergency, rubble, victims, simulation, synchronization, search and rescue operations, radar system
ВВЕДЕНИЕ
Поисково-спасательные работы (ПСР) принимают решающее значение в чрезвычайных ситуациях для сохранения жизней и минимизации материального ущерба. В ПСР своевременная и точная обработка радиолокационной информации важна для определения местонахождения пострадавших и определения наиболее эффективных стратегий спасения. Однако обработка радиолокационной информации при проведении ПСР сопряжена со значительными трудностями из-за высокой сложности и изменчивости данных. Для решения этих задач разработан универсальный модуль обработки информации (УМОИ) при ПСР.
УМОИ при проведении ПСР предназначен для обработки радиолокационной информации в режиме реального времени, предоставления точных и достоверных данных для оказания помощи спасательным группам в их деятельности.
В статье представлены результаты исследования, посвящённого разработке универсального модуля обработки информации при ПСР, и продемонстрирована его эффективность при обработке радиолокационной информации. Подробно описаны методы, использованные при разработке модуля, в том числе конструкция узла частотомера УМОИ и принципиальная схема выделителя переднего фронта сигнала. Представлены результаты имитационного моделирования и функциональных испытаний модуля, включая поведение УМОИ выделителя переднего фронта сигнала (ПФС) и генератора считывающих импульсов.
УМОИ при ПСР позволяет значительно повысить эффективность и точность обработки радиолокационной информации в чрезвычайных ситуациях. Его применение может быть расширено на различные области, включая ПСР, реагирование на стихийные бедствия и военные операции. Проведённое исследование даёт ценную информацию о разработке эффективных инструментов обработки информации при проведении ПСР, способствуя развитию технологий реагирования на чрезвычайные ситуации и управления ими.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
В рамках исследования использован язык описания аппаратуры для сверхвысокоскоростных интегральных схем на базе отладочной платы ОБО программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) [1, 2].
На модуле системы радиолокационных сигналов при проведении ПСР должны отображаться
неподвижные и подвижные параметры пострадавших с разным уровнем интенсивности отражённых от них сигналов, соответствующих их линейным размерам и дистанции до них.
Для подключения модуля системы радиолокационных сигналов при проведении ПСР с радиолокационными станциями предлагается использовать результаты, полученные с помощью универсального модуля обработки информации при проведении ПСР [3-5].
Цель разработки и проведения симуляции УМОИ при проведении ПСР - построение коммуникационной среды, которая обрабатывает, синхронизирует, осуществляет приём-передачу радиолокационной информации между программным модулем системы радиолокационных сигналов и радиолокационной станции при проведении поисково-спасательных работ [3].
Для достижения цели использованы методы моделирования, компиляции, синтеза и компоновки, а также темпорального анализа. Целесообразно использовать систему автоматизированного проектирования (САПР) профессионального уровня 0иаг1из II.
Универсальный модуль обработки радиолокационной информации при проведении ПСР создаётся на основе требований, предъявляемых к разрабатываемой радиолокационной системе при проведении ПСР [3, 4].
В УМОИ при проведении ПСР должны быть выделены следующие блоки [3-5]:
- узлы синхронизации входных сигналов;
- узел определения частоты синхроимпульсов;
- блок формирования адреса чтения данных радиолокационной информации;
- блок приёма данных радиолокационной информации;
- блок-схема передатчика данных радиолокационной информации;
- узел частотомера.
Разработка узлов синхронизации входных сигналов УМОИ при проведении ПСР проводится с целью выделения переднего фронта управляющих импульсов для их точной (однократной) обработки.
Авторами предложена принципиальная схема выделителя переднего фронта сигнала, которая представлена на рисунке 1.
Для выделения ПФС используются два О-триггера и один элемент «И» с одним инвертирующим входом. Синхронную работу УМОИ обеспечивает один опорный кварцевый генератор, который генерирует меандры импульса с частотой 50 МГц. Длительность на выходе цепи развязки выделяемых импульсов значительно превышает
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2023. No. 2
Рисунок 1. Принципиальная схема выделителя переднего фронта сигнала входа УМОИ при проведении ПСР
Figure 1. Schematic diagram of the leading edge selector of UIPM input signal during SRO
период опорного импульса. Поэтому для правильной обработки входных импульсов требуется выделитель ПФС УМОИ при проведении ПСР.
Осуществлена симуляция поведения выделителя ПФС УМОИ при проведении ПСР, результаты которой демонстрируются на диаграмме напряжений (рис. 2).
Мы видим, что независимо от длительности входного импульса «б1», на выходе формируется короткий импульс «si_out», длительность которого равна периоду опорного импульса кварцевого генератора, а период равен периоду импульсов входных сигналов.
К основным выводам на данном этапе работы можно отнести следующие:
1) при таком варианте использования ПЛИС может быть достигнут сдвиг по времени выходных сигналов относительно входных, а величина этого сдвига может достигать одного периода опорного импульса ((п) нс);
2) если не использовать выделитель ПФС, то может происходить многократное срабатывание последующего узла при однократном поступлении импульсов «ok» или <^/'». Это может привести к не-
правильному формированию текущего пеленга (положения) антенны радиолокационной станции.
Следующим этапом стала разработка узла частотомера УМОИ при проведении ПСР (рис. 3), который предназначен для определения частоты синхроимпульсов, соответствующих выбранной шкале дальности (ШД), и формирования импульса запуска передачи радиолокационной информации о выбранной ШД на модуль системы радиолокационных сигналов при проведении ПСР [3].
Принцип работы узла частотомера основан на измерении периода «si» путём отсчёта. Полученный результат на выходе счётчика даёт информацию о частоте синхроимпульсов. Сам узел частотомера имеет три состояния (ожидание, проверка и окончание)счётчика.
По умолчанию выходному сигналу присваивается величина 30 ООО...я, соответствующая ШД от 0,5 до 2 м...я. Узел частотомера периодично проверяет частоту <^/'», при выявлении изменения частоты «si» он выдаёт на выход два сигнала: первый - величина частоты; второй - сигнал запуска передачи данных на модуль системы радиолокационных сигналов
Рисунок2. Симуляция поведения выделителя переднего фронта сигнала УМОИ при проведении ПСР
Figure 2. Simulating behavior of leading edge selector of UIPM signal during SRO
Рисунок 3. Узел частотомера УМОИ при проведении ПСР
Figure 3. Node of UIPM frequency meter during SRO
T, (c)
Рисунок 4. Функциональная симуляция работы генератора импульсов считывания УМОИ при проведении ПСР: clk_r - импульсов считывания данных; si - синхроимпульс
Figure 4. Functional simulation of operation of UIPM readout pulse generator during SRO: clk_r - data readout pulses; si - sync pulse
при проведении ПСР, для осуществления синхронизации радиолокационной информации.
Далее был разработан блок формирования адреса чтения (ФАЧ) данных радиолокационной информации (параметров пострадавших), для выработки его в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и последующего генерирования импульсов чтения.
Работа блока ФАЧ основана на поступлении управляющих импульсов от радиолокационной станции, управляющих импульсов отметки курса «ок», импульса начала дальности и импульса конца дальности в режиме «Поиск и обнаружение пострадавших под завалами», отметки курса «ок» и синхроимпульсов «б/» в режиме «Поиска и обнаружение пострадавших на поверхности» путём отсчёта от них.
Была проведена симуляция работы генератора импульсов считывания УМОИ при проведении ПСР, её результаты предоставлены на рисунке 4.
Текущее положение (развёртка направления антенны радиолокационной станции) определяется номером синхроимпульса «б/» (рис. 5) путём отсчёта синхроимпульсов счётчиком, содержащим делитель импульсов. Его коэффициент за-
I rate 15
15
Оконечного s сумматора
Рисунок 5. Функциональная схема блока формирования адреса чтения данных УМОИ при проведении ПСР: rate 1, 2 - число чтения в соответствии с изменением шкала дальности; clk_r - импульс считывания данных; reset 1, 2- сброс делитель частоты и счётчик в ноль; add_r - адрес чтения данных
Figure 5. Functional diagram of the block for generating the UIPM reading data address during SRO: rate 1, 2 - reading number in accordance with the change
in the range scale; clk_r - data reading pulses; reset 1, 2 - reset the frequency divider and counter to zero; add r - data read address
висит от выбранной ШД и устанавливается пин-контроллером. Значение текущего положения направления антенны радиолокационной станции устанавливается на выходе счётчика (СЧ1).
После некоторого промежутка времени (задержки), которым определяется мёртвая зона
ПОЖАРЫ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ: ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ, ЛИКВИДАЦИЯ. 2023. № 2
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2023. No. 2
WHEN "OO" => U_rate <= 23; prescal <= 4; prescal half <= 2; Number_si <= 30992;
WHEN "01" => U_rate <= 11; prescal <= 19; prescal half <= 10; Number_si <= 15496;
WHEN "10" => U rate <= 5; prescal <= 79; prescal half <= 40; Number_si <= 7748;
WHEN OTHERS => U_rate <= 3; prescal <= 159; prescal half <= 80; Number_si <= 5832;
Рисунок 6. Установка параметров в зависимости от шкалы дальности
Figure 6. Setting parameters depending on the range scale
радиолокационной станции с момента запуска передатчика, формируется импульс «si» запуска приёма или запуска развёртки дальности.
Работа генератора импульсов считывания активируется поступлением импульса «si», самостоятельно генерирует 247 импульсов считывания «clk_r» в течение времени прямого хода развёртки, и останавливается по мере его окончания.
Коэффициент деления генератора импульсов считывания или период «clk_r» зависит от выбранной ШД, так как количество дискретов дальностей фиксировано на всех ШД. Импульсы «clk_r» считываются СЧ2, полученное число определяет дальность до пострадавших при проведении ПСР.
Сумматор-аккумулятор представляет собой накопительный сумматор, то есть при каждом поступлении е-импульса на его выходе добавляется число (rate 2), устанавливаемое пин-контроллером в зависимости от выбранной ШД. Полученное 17-разрядное слово содержит информацию о текущем положении антенны (начальный адрес чтения в соответствующем направлении антенны при проведении ПСР).
Результатом работы оконечного сумматора является адрес «add_r» чтения данных, который соответствует пеленгу и дальности пострадавших при проведении ПСР.
В адресе сумматора «add_r» чтение данных подаётся на адресный вход главного ОЗУ УМОИ при проведении ПСР. При поступлении импульса «ok» в блок ФАЧ данный импульс сбрасывается и адрес чтения устанавливается на ноль.
Переменная rate 1 («U_rate») представляет собой угловой коэффициент деления частоты (рис. 6).
В данном исследовании обрабатывается 458 разных пеленгов на всех ШД, то есть разрешающая способность по курсовому углу антенны составляет аКу = п. Так как на разных ШД используются разная частота синхроимпульсов и постоянный период обзора, значение rate 1 должно меняться в соответствии с изменением ШД.
Шкала дальности определяется по частоте (/) синхронного импульса (табл. 1). Для определения частоты «si» служит схема частотомера УМОИ при проведении ПСР, работа которой основана на определении периода синхронного импульса (в режиме поиска и обнаружения пострадавших на поверхности) или импульса начала дальности (в режиме местонахождения пострадавших на поверхности).
Таким образом, разрешающая способность сд по ШД принимает значения, которые представлены в таблице 2.
Таблица 1 (Table 1)
Определение шкалы дальности по частоте (/) синхронного импульса УМОИ при проведении ПСР
Determining the range scale in terms of frequency (/) of synchronous pulse of UIPM during SRO
Шкала дальности, м Частота синхронного импульса /, Гц
0,5-2 30 000
4-8 15 000
16-32 7 500
64 5 000
(•••n) (•п)
Таблица 2 (Table 2)
Разрешающая способность по шкале дальности УМОИ при проведении ПСР
Resolution capability according to range scale of UIPM during SRO
Шкала дальности, м Частота синхронного импульса /, Гц
0,5-2 14
4-8 64
16-32 256
64 512
(•п) (•п)
Универсальный модуль обработки радиолокационной информации при проведении поисково-спасательных работ
Программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС)
Модуль системы радиолокационных сигналов при проведении поисково-спасательных работ
Рисунок 7. Схема подключения УМОИ к модулю системы радиолокационных сигналов при проведении ПСР: RX - приёмник; TX - передатчик; TTL - USB - преобразователь
Figure 7. Scheme of UIPM connection to the module of the radar signal system during SRO: RX - receiver; TX - transmitter; TTL-USB converter
Для дальнейшего исследования и разработки УМОИ при проведении ПСР использован метод приёма-передачи данных с протоколом универсального асинхронного приёма передатчика (УАПП). Реализовать блоки приёма и передачи данных предлагается на базе отладочной платы DE0 в среде программирования Quartus II с помощью языка программирования описания аппаратуры для сверхвысокоскоростных интегральных схем [6]. Такой подход позволит упростить конструкцию приёма, передачи и обработки радиолокационной информации при проведении ПСР.
Передача данных в протоколе УАПП осуществляется по одному биту через определённый интервал времени по ряду стандартных скоростей: 9 600, 19 200, 115 200, 250 000 бит/с [6-11].
В исследовании реализована разновидность УАПП приёма-передачи данных 2 000 000 бит/с. Один пакет данных содержит бит начала пакета (start bit), один байт данных (D0...D7) и бит конца пакета (stop bit) (рис. 8).
На рисунке 9 представлена разработанная функциональная схема приёмника данных УМОИ при проведении ПСР (рис. 9), которая предназначена для приёма радиолокационной информации, поступающей из модуля системы радиолокационных сигналов, их обработки и выработки данных (параметров пострадавших «data_w») и адреса «add_wr» записи в ОЗУ в соответствии с её координатами, и также формирование импульса «clk_w» записи.
В состоянии ожидания линия приёма данных имеет высокий уровень скорости на тактовой частоте 50 МГц, передача данных начинается при её переходе на низкий уровень скорости на тактовой частоте 2 МГц, за битом начала идут восемь битов данных и бит конца передачи.
Число битов данных в исследовании равно восьми. Эта цифра может варьироваться от пяти до девяти, в зависимости от задачи.
Надо отметить, что протокол УАПП является несинхронной передачей данных, то есть тактовая
Ожидание
Бит начала
Бит конца
Рисунок 8. Структура передаваемого пакета данных УМОИ при проведении ПСР Figure 8. The structure of transmitted data packet of UIPM during SRO
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2023. No. 2
Рисунок 9. Функциональная схема приёмника данных радиолокационной информации УМОИ при проведении ПСР Figure 9. Functional diagram of the data receiver of UIPM radar data during SRO
частота не передаётся, и требуется согласование скорости и количества битов данных. В нашем случае скорость приёма-передачи данных УМОИ при проведении ПСР равна 2 Мб/с. На отладочной плате DE0 ПЛИС установлен опорный кварцевый генератор на 50 МГц, для получения необходимой скорости используется делитель частоты с коэффициентом деления равным 25 [1, 2, 6, 12].
На выходе делителя образуется последовательность импульсов с частотой 2 МГц, что в 25 раз меньше, чем частота на входе - 50 МГц. В состоянии ожидания линия приёма имеет высокий уровень скорости и флаг опущен, линия приёма активируется переходом скорости с высокой на низкую,
так как на выходе элемента «И» появляется «1». Начинается процесс приёма.
Вначале блок принципиальная схема пин-контроллера формирует три сигнала контроля (рис. 10):
- сброс («reset») - сбрасывает делитель частоты и счётчик в ноль;
- флаг («flag»);
- сигнал занятости («busy») - идёт на све-тодиод для индикации приёма данных радиолокационной информации.
На выходе делителя возникает импульс считывания данных с частотой 2 МГц, идущий на вход СЧ1, который выполняет отсчёт импульсов
Рисунок 10. Блок принципиальная схема пин-контроллера формирования сигнала контроля УМОИ при проведении ПСР Figure 10. Block diagram of pin-controller for forming control signal of UIPM during SRO
Рисунок 11. Диаграмма считывания данных радиолокационной информации УМОИ при проведении ПСР Figure 11. Data readout diagram of UIPM radar data during SRO
считывания и выдаёт полученное число на вход «адрес» ОЗУ и на однобитный ОЗУ для осуществления записи в ОЗУ в адрес, определяемый СЧ1. Таким образом происходит считывание каждого бита (рис. 11).
Просчитав до десятого бита (бита конца пакета), СЧ1 формирует импульс, опускающий флаг и идущий на вход СЧ2, который формирует импульс записи полученных на выходе ОЗУ данных о радиолокационной информации (один байт -бит 1 до бита 8) в буфере. Когда флаг опущен, приёмник готов принять следующий пакет данных [7-11, 13, 14].
Буферная память (хранение информации в период времени, пока она обрабатывается) имеет четыре байта - в них содержится поток данных радиолокационной информации об одном пострадавшем.
Полный передаваемый пакет содержит четыре байта, три первых байта - адрес записи, последний - интенсивность. Просчитав до четырёх или записав весь поток данных в буфере (в байтах), СЧ2 формирует сигнал «готовность», идущий на вход цифровой линии задержки, которая задерживает сигнал «готовность» на два такта
опорного импульса (20-2 = 40 нс) для гарантированной доступности данных на входе главного ОЗУ. Задержанный импульс является импульсом записи («clk_wr»), поступающим на вход главного ОЗУ. Таким образом, данные радиолокационной информации о пострадавших записываются в ОЗУ УМОИ при проведении ПСР.
Разработан блок передачи радиолокационной информации УМОИ при проведении ПСР, который предназначен для обеспечения синхронной работы всей радиолокационной станции путём отправления сигнала, содержащего информацию о выбранной ШД, на модуль системы радиолокационных сигналов при поступлении импульса о наличии пострадавших.
При совпадении направления антенны и носителя радиолокационной станции формируется импульс «ok». Получив импульс «ok», пин-контроллер активирует передачу данных на модуль системы радиолокационных сигналов при проведении поисково-спасательных работ путём выдачи информации о шкале данных на вход («datajn») данных передатчика и формирования импульса «start» запуска передатчика радиолокационной станции.
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2023. No. 2
Рисунок 12. Функциональная схема передатчика данных радиолокационной информации УМОИ при проведении ПСР Figure 12. Functional diagram of data transmitter of UIPM radar data during SRO
Следующим этапом стала разработка функциональной схемы передатчика данных радиолокационной информации УМОИ при проведении ПСР (рис. 12).
В состоянии ожидания флаг опущен, и при поступлении импульса запуска «start» на выходе элемента «И» формируется логическая единица. Пин-контроллер выполняет параллельно следующие операции:
- чтение данных радиолокационной информации («data_in»);
- формирование сигнала занятости, поднятие флага, являющегося сигналом разрешения и сброса делителя и счётчика;
- выдача на вход данных сдвигового регистра целого пакета данных радиолокационной информации.
После этого на выходе делителя создаётся импульс с частотой, равной заранее установленной скорости приёма-передачи данных - 2 МГц. Так происходит сдвиг каждого бита и пакета данных с бита начала до бита конца пакета данных радиолокационной информации.
Разработанная блок-схема передатчика данных радиолокационной информации УМОИ при проведении ПСР представлена на рисунке 13.
ОЗУ на базе отладочной платы DE0 ПЛИС (рис. 14) представляет собой простой двойной
Рисунок 13. Блок схема передатчика данных радиолокационной информации УМОИ при проведении ПСР Figure 13. Block diagram of data transmitter of UIPM radar data during SRO
Рисунок 14. Блок схема передатчика данных радиолокационной информации УМОИ при проведении ПСР
Figure 14. UIPM Random Access Memory during SRO based on DE0 PLD debug board
Рисунок 15. Симуляция работы оперативного запоминающего устройства УМОИ при проведении ПСР
на базе отладочной платы DE0 ПЛИС
Figure 15. Simulation of UIPM RAM operation during SRO based on DE0 PLD debug board
Ok »
Si #
RX »
СИГНАЛ К ЦАП
TX
Рисунок 16. Функциональная схема УМОИ при проведении ПСР: RX - приёмник; TX - передатчик; clk_wr - импульсы записи; clk_re - импульсы считывания; ЦАП - цифровой амплитудный преобразователь Figure 16. Functional diagram of UIPM during SRO: RX - receiver; TX - transmitter; clk_wr - recording pulses; clk_re - reading pulses; DAC - digital amplitude converter
Mir
FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2023. No. 2
порт с разными адресами чтения и записи, использующий для этого разные импульсы чтения и записи. Оно состоит из 131 072 (217) трёхразряд-ных слов. Оперативное запоминающее устройство с такой ёмкостью, которая позволяет сохранять данные радиолокационной информации о пострадавших в 458 разных направлениях по 247 дискретам [1, 2, 6, 12].
Проведена симуляция работы ОЗУ УМОИ при проведении ПСР на базе отладочной платы DE0 ПЛИС, результаты представлены на рисунке 15.
Основными узлами УМОИ при проведении ПСР в соответствии с приёмом, передачей и синхронизацией радиолокационной информации, в составе радиолокационной системы являются (рис. 16):
- выделитель переднего фронта сигнала;
- блок формирования адресов чтения;
- оперативная память;
- пин-контроллер;
- приёмный узел;
- передающий узел.
ВЫВОДЫ
Обобщим результаты, которые получены в рамках исследования.
1. Разработан УМОИ при проведении ПСР, который позволяет обеспечить быструю коммуникационную среду для обработки и синхронизации радиолокационной информации в режиме реального времени между модулем системы радиолокационных сигналов при проведении ПСР и радиолокационными станциями.
2. Выполнена симуляция работы УМОИ при проведении ПСР в САПР профессионального уровня Оиаг^э II, результаты обработки информации подтвердили:
- приём и передачу информации со скоростью 1 Мб/с между всеми блоками с учётом частотного выделения;
- совместимость и синхронизацию операций между элементами с использованием частоты для определения шкалы дальности обнаружения пострадавших на поверхности и под завалами.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Intel high level synthesis compiler pro edition Best Practices Guide. 2022. 104 p.
2. Altera Corporation. Altera DE0 Board. 2011. Режим доступа: https://www.terasic.com.tw/en/ (дата обращения 01.09.2022).
3. Мокшанцев А. В., Малфи Х. А. М. Н. О применении модуля системы радиолокационных сигналов при проведении поисково-спасательных работ // Пожары и чрезвычайные ситуации: предупреждение, ликвидация. 2022. № 4. С. 13-22. D0I:10.25257/FE.2022.4.13-22
4. Малфи Х. А. М. Н. Требования к радиолокационной системе при проведении поисково-спасательных работ // Системы безопасности: Материалы XXXI международной научно-технической конференции. М.: Академия ГПС МЧС России, 2022. С. 262-265.
5. Малфи Х. А. М. Н., Мокшанцев А. В. Процесс проведения поисково-спасательных работ на территории Йемена // Молодые ученые в решении актуальных проблем безопасности: Сборник материалов XI Всероссийской научно-практической конференции. Железногорск: Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2022. С. 79-82.
6. Brodkin J. 11 Arduino projects that require major hacking skills-or a bit of insanity [Электронный ресурс] // Ars Technica: сайт. Режим доступа: http://arstechnica.com/ informationtechnology/2013/05/11-arduino-projects-that-require-major-hacking-skills-or-a-bitof-insanity/2/ (дата обращения 10.09.2022).
7. Lim M. CMSNS: A Communication Middleware for Social Networking and Networked Multimedia Systems // Multimed. Tools Appl. 2017; 76:18119-18135. D0I:10.1007/s11042-016-3839
8. Syafrudin M., Alfian G., Fitriyani N., Rhee J. Performance Analysis of loT-Based Sensor, Big Data Processing, and Machine Learning Model for Real-Time Monitoring System in Automotive Manufacturing // Sensors. 2018; 18:2946. D0l:10.3390/s18092946
9. Vazhoth Kanhiroth Vivek Jayakrishnan, Parikh Chirag Embedded processors on FPGA: Soft vs Hard // Proceedings of the 2019 ASEE North Central Section Conference. Grand Rapids, Michigan. 2017, pp. 14-15.
10. Roman F., Rastoceanu F., Radoi I., Hritcu D. T., Irimia I., Guiman G., Grozea C. Using different methods to transfer data between hardware logic and PowerPC processor in FPGA devices // Military Technology, 12th lnternational Conference on Communications (COMM) 2018. № 2. Pp. 519-522. D0I:10.1109/ICComm.2018.8484792
11. Roman F., Rastoceanu F., Radoi I., Hritcu D. T., Irimia I., Guiman G., Grozea C. Software versus hardware processing in Virtex5 FPGA devices // Military Technology, 2014. № 1.
12. Tang X., Giacomin E., Micheli G. De, Gaillardon P.E. Post-P&R performance and power analysis for RRAM-based FPGAs // IEEE J. Emerg. Sel. Topics Circuits Syst. 2018. Vol. 8. № 3. Pp. 639-650. D0I:10.1109/JETCAS.2018.2847600
13. Lazzari F., Baldini W., Bassi G., Contu A, Dorigo M., Fantechi R., Giambastiani L., Morello M. J., Punzi G., Sticchi M. FPGA-based real-time data processing for accelerating reconstruction at LHCb, 2022; 17 C04011. D0I:10.1088/1748-0221/17/04/C04011
14. Chiedde N. Machine learning for real-time processing of ATLAS liquid argon calorimeter signals with FPGAs. 2022 JINST 17 C04010. D0I:10.1088/1748-0221/17/04/C04010
REFERENCES
1. Intel high level synthesis compiler pro edition Best Practices Guide. 2022. 104 p. (in Eng.).
2. Altera Corporation. Altera DE0 Board. 2011. Available at: https://www.terasic.com.tw/en/ (accessed September 1, 2022) (in Eng.).
3. Mokshantsev A.V., Malfi Kh.A.M.N. 0n applying module of the radar signals system during search and rescue operations. Pozhary i chrezvychaynyye situatsii: predotvrashcheniye, likvidatsiya - Fire and emergencies: prevention, elimination, 2022, no. 4, pp. 13-22 (in Russ.). D0I:10.25257/FE.2022.4.13-22
4. Malfi Kh.A.M.N. Requirements for the radar system during search and rescue works. In: Materialy mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskaoi konferentsii "Sistemy bezopasnost!' [Proceedings of international scientific and technical conference "Security Systems-2022"]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2022, pp. 262-265 (in Russ.).
5. Malfi Kh.A.M.N., Mokshantsev A.V. The process of conducting search and rescue operations on the territory of Yemen. Molodye uchenye v reshenii aktualnykh problem bezopasnosti: Sbornik materialov XI Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii [Young scientists in solving urgent security problems: Collection of materials of the XI All-Russian Scientific and Practical Conference]. Zheleznogorsk, Siberian Fire and Rescue Academy of State Fire Service of EMERCOM of Russia Publ., 2022, pp. 79-82 (in Russ.).
6. Brodkin J. 11 Arduino projects that require major hacking skills-or a bit of insanity. Ars Technica, 2013. Available at: http:// arstechnica.com/informationtechnology/2013/05/11-arduino-projects-that-require-major-hacking-skills-or-a-bitof-insanity/2/ (accessed September 10, 2022) (in Eng.).
7. Lim M. CMSNS: A Communication Middleware for Social Networking and Networked Multimedia Systems. Multimed. Tools Appl. 2017; 76:18119-18135 (in Eng.). DOI:10.1007/s11042-016-3839
8. Syafrudin M., Alfian G., Fitriyani N., Rhee J. Performance Analysis of IoT-Based Sensor, Big Data Processing, and Machine Learning Model for Real-Time Monitoring System in Automotive Manufacturing. Sensors. 2018; 18:2946 (in Eng.). DOI:10.3390/ s18092946
9. Vivek J. Vazhoth Kanhiroth Embedded processors on FPGA: Soft vs Hard. Proceedings of the 2019 ASEE North Central Section Conference. Grand Rapids, Michigan. 2017, pp. 14-15 (in Eng.).
10. Roman F., Rastoceanu F., Radoi I., Hritcu D.T., Irimia I., Guiman G., Grozea C. Using different methods to transfer data between hardware logic and PowerPC processor in FPGA devices. Military Technology, 12th International Conference on Communications (COMM) 2018, no. 2, pp. 519-522 (in Eng.) DOI:10.1109/ICComm.2018.8484792
11. Roman F. Rastoceanu F. Radoi I. Hritcu D.T. Irimia I. Guiman G. Grozea C. Software versus hardware processing in Virtex5 FPGA devices. Military Technology, 2014, no. 1. (in Eng.).
12. Tang X., Giacomin E., Micheli G.De, Gaillardon P.-E., Post-P&R performance and power analysis for RRAM-based FPGAs. IEEE J. Emerg. Sel. Topics Circuits Syst. 2018, vol. 8, no. 3, pp. 639-650 (in Eng.). DOI:10.1109/JETCAS.2018.2847600
13. Lazzari F., Baldini W., Bassi G., Contu A., Dorigo M., Fantechi R., Giambastiani L., Morello M.J., Punzi G., Sticchi M. FPGA-based real-time data processing for accelerating reconstruction at LHCb, 2022; 17 C04011. (in Eng.). DOI:10.1088/1748-0221/17/04/C04011
14. Chiedde N. Machine learning for real-time processing of ATLAS liquid argon calorimeter signals with FPGAs. 2022 JINST 17 C04010. (in Eng.). DOI:10.1088/1748-0221/17/04/C04010
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ Александр Владимирович МОКШАНЦЕВ
Кандидат технических наук, доцент,
заместитель начальника кафедры информационных технологий, Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федерация SPIN-код: 2276-4010 AuthorID: 730998
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2396-094X Scopus Author ID: 57218168378 mok-av@yandex.ru
Халил Алаззи Масаед Наджи МАЛФИ Н
Адъюнкт факультета подготовки научно-педагогических кадров, Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федерация SPIN-код: 6105-5540 AuthorID: 1169601
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4954-0107 Н Kh.lilasy6@gmail.com
Поступила в редакцию 13.03.2023 Принята к публикации 7.04.2023
Для цитирования:
Мокшанцев А. В., МалфиХ. А. М. Н. Универсальный модуль обработки радиолокационной информации при проведении поисково-спасательных работ // Пожары и чрезвычайные ситуации: предупреждение, ликвидация. 2023. № 2. С. 100—111. 00!:10.25257/РЕ.2023.2.100-111
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS Aleksander V. MOKSHANTSEV
PhD in Engineering, Associate Professor,
Deputy Head of the Department of Information Technology,
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation
SPIN-KOA: 2276-4010
AuthorID: 730998
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2396-094X Scopus Author ID: 57218168378 mok-av@yandex.ru
Khalil A.M.N. MALFI H
Postgraduate student of research and teaching staff training faculty, State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation SPIN-KOA: 6105-5540 AuthorID: 1169601
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4954-0107 H Kh.lilasy6@gmail.com
Received 13.03.2023 Accepted 7.04.2023
For citation:
Mokshantsev A.V., Malfi Kh.A.M.N. Universal module for processing radar data during search and rescue operations. Pozhary i chrezvychaynyye situatsii: predotvrashcheniye, likvidatsiya - Fire and emergencies: prevention, elimination, 2023, no. 2, pp. 100-111. DOI:10.25257/FE.2023.2.100-111
