Актуальность. Булевы функции являются основой современных криптографических систем и алгоритмов шифрования, хеширования и генерации псевдослучайных последовательностей. Их ключевые свойства ‒ высокая нелинейность и сбалансированность. Однако традиционные методы построения булевых функций с высокой нелинейностью основаны на применении бент-функций, которые обладают идеальными спектральными свойствами, но ограничены областью существования (только для четного числа переменных) и требуют сложных алгебраических конструкций. Это создает противоречие между теоретической оптимальностью бент-структур и их низкой практической реализуемостью. Таким образом, актуальной научной задачей является разработка методов формирования булевых функций, приближенных по спектральным характеристикам к бент-функциям, но пригодных для практического применения.

Цель исследования заключается в повышении нелинейности булевых функций за счет разработки метода адаптивной модификации детализирующих коэффициентов вейвлет-разложения, позволяющего перераспределять спектральную энергию и усиливать высокочастотные компоненты без усложнения алгебраической структуры функций.

Для достижения цели использованы методы спектрального анализа, дискретного вейвлет-преобразования Хаара, алгоритмизация и экспериментальное моделирование. Вейвлет-анализ применяется не только для декомпозиции функции, но и как инструмент управляемого спектрального преобразования.

Решение. Предложен метод адаптивной коррекции детализирующих коэффициентов вейвлет-разложения, обеспечивающий перераспределение спектральной плотности в сторону высокочастотных компонент. Проведены эксперименты для булевых функций размерностей n = 8, 10 и 12, подтверждающие увеличение спектральной нелинейности на 12–18 % по сравнению с исходными функциями.

Новизна. Впервые предложено применение дискретного вейвлет-преобразования для целенаправленного повышения спектральной нелинейности булевых функций. Ранее оно использовалось преимущественно для анализа сигналов. Введена формула адаптивной модификации детализирующих коэффициентов, позволяющая управлять спектральной структурой функций без привлечения сложных алгебраических преобразований.

Теоретическая значимость работы состоит в обосновании нового подхода к формированию булевых функций на основе спектрального моделирования вейвлет-коэффициентов.

Практическая значимость результатов заключается в том, что предложенный подход открывает возможность для дальнейшей автоматизации процессов синтеза булевых функций и S-блоков с заданными спектральными характеристиками. Это может быть использовано при разработке новых стандартов шифрования и оценке стойкости алгоритмов к перспективным видам криптоанализа.

Актуальность. В работе рассматривается проблема сокращения вычислительной сложности при совмещении сигналов, которая решается в различных прикладных задачах, таких как определение времени задержки в радио- и спутниковых каналах, навигационных, медицинских приложениях, эхолокации, определение характеристик повторяемости измерительных устройств и т. д. Особенностью рассматриваемой задачи является наличие пропусков в сигналах, что при использовании существующих методов и алгоритмов обработки ведет к увеличению времени обработки и недостаточной точности совмещения. Решение этой проблемы позволит снизить требования к вычислительному оборудованию (процессорам) и повысит оперативность принятия решений. В работе рассматривается задача оценивания смещений для сигналов, описывающих состояние железнодорожных путей, на примере параметра «ширина колеи».

Цель исследования: сокращение вычислительной сложности за счет уменьшения количества проверяемых гипотез (оцениваемых смещений) с помощью преобразования пирамиды для совмещения сигналов. Для этого были использованы метод оптимизации при поиске экстремума, соответствующего смещению, на базе преобразования пирамиды, а также модифицированный метод Lucas–Kanade, учитывающий аддитивное и мультипликативное отклонение сигнала.

В ходе решения рассматриваемой проблемы была предложена метрика для сравнения сигналов с пропусками, был разработан двухэтапный алгоритм, в котором на первом этапе оценивается смещение с точностью до шага дискретизации на основе преобразования пирамиды, а на втором – смещение с субдискретной точностью на основе алгоритма Lucas–Kanade. Представлены рекомендации о количестве проверяемых смещений для определения глобального экстремума. Разработанный алгоритм по сравнению с существующим характеризуется уменьшением времени обработки в 10 раз с аналогичной точностью совмещения.

Новизна исследования заключается в модификации методов обработки на основе преобразования пирамиды для сигналов, содержащих пропуски.

Практическая значимость: полученные в работе результаты могут быть использованы в направлении сокращения вычислительной сложности при совмещении одномерных сигналов, а также для изображений, отличающихся масштабом и поворотом для систем технического зрения реального времени. Внедрение алгоритмов с низкой вычислительной сложностью в системы технического зрения, используемые для диагностики железнодорожных путей, позволят повысить оперативность принятия решений при обеспечении безопасности движения транспорта.

Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки программно-определяемых приемников, способных динамически адаптироваться к изменениям в навигационных системах без модификации аппаратной части, поскольку традиционные приемники на основе жестко заданных алгоритмов обладают ограниченной адаптивностью к изменениям структуры сигналов и появлению новых сервисов. Цель исследований: разработка алгоритма совместной обработки навигационных сигналов с частотным и кодовым разделением, обеспечивающего универсальность программного приемника в условиях разнообразия сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. Научная задача заключается в экспериментальной верификации алгоритмов цифровой обработки сигналов, позволяющих унифицировать обработку различных типов навигационных сигналов в единой программной среде.

Методы исследования: алгоритмическое моделирование, корреляционная обработка на основе быстрого преобразования Фурье, а также экспериментальная отработка на макете программного приемника.

Результаты: представлены возможные подходы к совместной обработке сложных сигналов с частотным и кодовым разделением; изложена концепция развития технологии построения навигационной аппаратуры потребителя; приведены результаты экспериментальной отработки алгоритма приема и обработки навигационных сигналов с кодовым разделением; предложен алгоритм совместной обработки сигналов с частотным и кодовым разделением в едином программном приемнике. Научная новизна работы заключается в экспериментальном подтверждении возможности унификации алгоритмов приема для сигналов с частотным и кодовым разделением в рамках единого вычислительного ядра.

Теоретическая значимость: получение нового знания о принципах построения универсальных алгоритмов обработки навигационных сигналов.

Практическая значимость: предложенный алгоритм позволяет создавать универсальные навигационные приемники с программной адаптацией к изменениям в глобальных навигационных спутниковых системах, что снижает затраты на модернизацию аппаратуры, а его реализация на базе высокопроизводительных процессоров позволит обеспечить обработку в реальном масштабе времени в перспективных образцах аппаратуры.

Сегодня появляется большое количество услуг, ориентированных на передачу трафика дополненной реальности в режиме реального времени. Это приводит к сложной задаче формирования показателей, оказывающих наибольшее влияние на оценку качества предоставления услуг дополненной реальности, которая проникла во все сфера человеческой жизни и уверенно занимает все возрастающую долю рынка телекоммуникаций. Она позволяет отображать дополнительную информацию о существующих в физическом мире объектах с помощью различных идентификаторов. ЕЕ область применения начинается от образования и медицины, и продолжается применением при предоставлении услуг тактильного Интернета вещей, а также беспилотного транспорта и услуг телеприсутствия. В данном исследовании для разных беспроводных технологий, используемых для предоставления услуги дополненной реальности через мобильное приложение, проведена комплексная оценка качества восприятия субъективными и объективными методами. Проанализированы разные устройства и области применения дополненной реальности в сетях связи. Выделено приложение, географически распределенное по разным городам. Выполнен анализ параметров сети и получены результаты расчетов параметра Хёрста и субъективной оценки качества для различных беспроводных технологий и разной плотности пользователей. Установлена взаимосвязь между субъективными и объективными оценками качества предоставления услуг дополненной реальности. Актуальность работы обусловлена необходимостью определения субъективных оценок и  параметра Хёрста в зависимости от используемых беспроводных технологий дополненной реальности.

Используемые методы: анализ графика изменения дисперсии для обработки результатов эксперимента.

Результаты обоснованы и могут быть добавлены к характеристикам сети для оценки работы мобильного приложения дополненной реальности.

Новизна полученных результатов заключается в том, что рассмотрен подход к оценке качества предоставления услуг дополненной реальности, основанный на установленной взаимосвязи субъективных оценок и коэффициента Хёрста.

Практическая значимость: выделено мобильное приложение дополненной реальности, географически распределенное по городам с разной плотностью населения. Выполнен анализ сети в разные временны́е периоды и получены результаты расчетов для беспроводных технологий Wi-Fi и 4G с целью определения зависимости коэффициента временно́го ряда и средней интенсивности размера пакетов. Проведена комплексная оценка качества восприятия субъективными и объективными методами. Проведена комплексная оценка качества восприятия субъективными и объективными методами ACR. Разработана структура экспериментального стенда и алгоритм проведения эксперимента.

В статье рассматривается математическая модель и аналитический метод получения верхних граничных оценок сквозных задержек трафика eCPRI среднего приоритета в переднем транспортном сегменте Fronthaul на базе технологии TSN Ethernet сетей 4G / 5G с использованием кредитного формирователя.

Актуальность исследования обусловлена тем, что в связи с бурным развитием перспективных инфокоммуникационных приложений Индустрии 4.0 возникла необходимость в передаче разнообразного трафика, требующего высокого качества обслуживания. Для этих целей можно использовать транспортные возможности сетей 4G / 5G, однако при условии, что их сегмент Fronthaul реализован на базе перспективной технологии чувствительных ко времени сетей TSN Ethernet. Для обслуживания апериодического трафика eCPRI в сети TSN для повышения пропускной способности Fronthaul целесообразно использовать специальный кредитный формирователь трафика CBS. Требования к граничным задержкам передачи различного вида трафика Fronthaul регламентируются стандартом IEEE 802.1CM, однако в нем отсутствует методика их определения.

Цель исследования заключается в разработке модели и метода оценки граничных задержек в сегменте Fronthaul на базе технологии TSN Ethernet в сетях 4G / 5G с использованием теории сетевого исчисления.

Методы включают получение аналитических выражений для кривых поступления трафика сегмента Fronthaul и кривых его обслуживания в коммутируемой сети TSN Ethernet с использованием кредитного формирователя трафика CBS на основе базовых подходов теории сетевого исчисления.

Результаты. Разработана модель обслуживания разнородного трафика eCPRI в сегменте Fronthaul на базе TSN Ethernet. Предложен метод получения граничных значений задержек для трафика среднего приоритета, обслуживаемого кредитным формирователем CBS, на базе теории сетевого исчисления.

Новизна. Проведенное исследование является первой попыткой получения методики оценки верхних границ сквозных задержек трафика eCPRI среднего приоритета, учитывающей требования IEEE 802.1CM.

Теоретическая значимость работы заключается в разработке математической модели и метода оценки граничных задержек трафика среднего приоритета в сегменте Fronthaul сетей 4G / 5G на базе технологии TSN Ethernet, обслуживаемого с использованием кредитного формирователя, с применением математического аппарата теории сетевого исчисления.

Актуальность. Бесконтактный контроль разновысотности головок тепловыделяющих сборок является важной задачей обеспечения безопасной и эффективной эксплуатации атомных электростанций, поскольку отклонения пространственного положения тепловыделяющих сборок могут свидетельствовать о деформации элементов активной зоны и приводить к ухудшению условий дальнейшей работы реакторной установки. Применение метода параллакс-сдвига на основе последовательных кадров одной телевизионной камеры позволяет отказаться от механического контакта с объектом контроля и использовать естественное перемещение камеры для формирования квазистереопар. Однако практическое внедрение такого подхода требует количественной оценки влияния параметров телевизионных средств и геометрии съемки на итоговую точность определения разновысотности.

Цель настоящего исследования состоит в установлении количественных зависимостей между параметрами телевизионной камеры, геометрией формирования квазистереопар и погрешностью определения разновысотности головок тепловыделяющих сборок методом параллакс-сдвига, а также в определении рациональных диапазонов параметров измерительной системы.

Результаты. Установлено, что определяющим фактором итоговой погрешности является ошибка определения диспарантности. Показано, что устойчивость метода обеспечивается не отдельным параметром телевизионной системы, а согласованным выбором фокусного расстояния, базиса квазистереопары, высоты подвеса камеры и условий субпиксельной локализации центров головок тепловыделяющих сборок. Определены рациональные диапазоны параметров измерительной системы. Новизна заключается в комплексной оценке влияния параметров телевизионных средств и геометрии съемки на точность метода параллакс-сдвига применительно к задаче бесконтактного контроля головок тепловыделяющих сборок.

Теоретическая и практическая значимость: развитие расчетной модели метода параллакс-сдвига и установление аналитических зависимостей, связывающих ошибку определения диспарантности с погрешностью восстановления относительной высоты объектов регулярной структуры, а также возможность использования полученных диапазонов параметров при настройке телевизионных средств контроля тепловыделяющих сборок и при обосновании требований к бесконтактной измерительной системе, предназначенной для работы в условиях ограниченного пространства активной зоны реактора без применения дополнительных контактных устройств.

Актуальность. Для функционирования активно развивающегося в последние годы промышленного интернета вещей необходимо обеспечение обмена данными в режиме реального времени. Решить эту задачу оптимальным образом позволяет применение технологии построения сетей, чувствительных ко времени, которая является расширением классического Ethernet и призвана обеспечить более высокое качество передачи трафика, для которого задержки в сети недопустимы. Качественные параметры передачи определяются точностью временно́й синхронизации сетевых устройств, которая, в свою очередь, зависит и от их числа в домене, увеличение числа сетевых устройств в синхронизационном домене обычно ее снижает, поэтому исследование влияния количества потребителей на точность синхронизации является актуальной научно-практической задачей.

Цель: исследовать влияния количества потребителей на точность временно́й синхронизации в сетевых доменах и рассмотреть зависимость параметров качества синхронизации от количества ее потребителей в домене.

Методы: зависимость качества синхронизации шкалы времени от количества ее потребителей в домене оценивается по результатам имитационного моделирования процессов временно́й синхронизации в среде AnyLogic.

Результат. В работе показано, что точность синхронизации напрямую влияет на качественные параметры передачи данных, а увеличение нагрузки в виде количества запросов изначально ведет к заметному росту длительности цикла синхронизации. При этом дальнейшее увеличение нагрузки ведет к изменению характера функции распределения времени обработки, вплоть до проявления характера равномерного распределения на всем диапазоне значений.

Новизна: разработанные имитационные модели процессов сведения шкал времени позволяют оптимизировать соотношение количества потребителей синхронизации в домене с ее качественными параметрами.

Практическая значимость: описанные модели позволяют оценивать предельное количество потребителей в домене, при котором сохраняется заданное качество синхронизации, а также позволяют оценить время, которое необходимо на корректировку локальных часов рассматриваемого устройства, а изучение влияния количества потребителей на точность синхронизации позволяет разрабатывать более надежные и эффективные сетевые решения, адаптированные к современным требованиям к производительности и надежности.

Актуальность. В последние годы интеллектуальные транспортные системы играют важную роль в управлении городом и снижении транспортных рисков, став одной из инфраструктурных технологий для будущих городских сетевых вселенных. Одной из ключевых задач является повышение эффективности систем в части точного прогнозирования транспортного трафика в реальном времени. Традиционные централизованные модели глубокого обучения страдают от задержек в сети и уязвимости центрального сервера как по безопасности, так и по вычислительной нагрузке.

Целью работы является разработка децентрализованной облачной структуры на основе динамических туманных вычислений и федеративного машинного обучения для прогнозирования трафика в ИТС, устраняющей зависимость от центрального сервера и обеспечивающей отказоустойчивость системы. В интересах достижения цели исследования в работе используются методы анализа существующих публикаций в предметной области, математического моделирования и программного моделирования (верификация модели на реальных данных) для оценки результатов. Предлагаемая облачная структура объединяет три технологии: децентрализованное федеративное обучение, туманные вычисления и адаптивные графовые сверточные рекуррентные сети.

Результат. Предложенная структура эффективно работает без центрального сервера. На наборах PeMSD4 и PeMSD7(M) потребность в сетевых ресурсах снижена на 48 % по сравнению с традиционными методами FL, скорость сходимости выше на 17,8 %, точность прогноза сопоставима с моделями, использующими центральный сервер. Предложена новая децентрализованная архитектура, полностью исключающая центральный сервер при сохранении баланса между точностью, эффективностью и потреблением сетевых ресурсов.

Теоретическая значимость. Подтверждена обоснованность интеграции динамических туманных вычислений с децентрализованным федеративным обучением. Применение AGCRN на уровне туманных узлов обеспечивает точное моделирование пространственно-временны́х зависимостей без передачи сырых данных и без участия центрального сервера.

Практическая значимость. Результаты экспериментов подтверждают применимость решения в масштабных ИТС умных городов, особенно при ограниченной пропускной способности сети, разрывах соединения с облаком и перегрузке центрального сервера.

Актуальность. Уязвимость систем глобального позиционирования стимулирует к развертыванию и практической эксплуатации локальных радионавигационных систем в интересах решения частных навигационных задач беспилотных авиационных систем. Прагматизм такого подхода базируется на успешности эксплуатации таких радиосистем ближней навигации, как TACAN и VOR / DME. Вместе с тем применение беспилотных летательных аппаратов в качестве платформ для аппаратуры комплексов несанкционированного радиомониторинга и постановки помех делает локальные радионавигационные системы уязвимыми к деструктивным воздействиям. Поэтому необходима разработка комплекса мероприятий по оценке разведзащищенности линий радионавигационной информации и, в перспективе, – методов повышения их помехозащищенности.

Цель: создание математической модели для исследования и оценки разведзащищенности элементов локальных радионавигационных систем на основе совпадения импульсных потоков. Для этого использовались методы энергетического расчета линий радиосвязи, теория вероятностей, формализации процедур поиска сигналов на основе теории импульсных потоков. 

Результаты: разработана частная модель функционирования локальной радионавигационной системы обслуживания беспилотных авиационных платформ; уточнен аналитический аппарат для модели радиомониторинга сигналов источников радиоизлучений с учетом пространственного, частотного и временно́го совпадения диаграмм направленности антенн приемника поиска и излучаемого в импульсном режиме радионавигационного сигнала; получены зависимости вероятности электромагнитной доступности источников радиоизлучений от дистанции мониторинга при различной ширине диаграмм направленности антенны приемника поиска; формализованы процедуры поиска навигационных сигналов в виде импульсного потока; рассчитаны зависимости вероятности и времени совпадения импульсных потоков, характеризующих процедуры поиска и функционирования локальных радионавигационных систем.

Практическая значимость: результаты работы могут использоваться при развертывании локальных радионавигационных систем для обеспечения их разведзащищенности в зависимости от потенциальной дальности мониторинга при различной ширине диаграммы направленности антенны приемника поиска.

Актуальность. Современные информационные системы функционируют в условиях перманентного действия гибридных дестабилизирующих факторов, природа которых – от целенаправленных кибератак до стохастических технических сбоев, саботажа, ухода ключевого персонала, введения санкций – часто априорно неизвестна. Существующие методы управления информационными системами в условиях дестабилизирующих факторов фрагментарны: они либо сосредоточены на узких технических аспектах, либо ограничены административными регламентами, не обеспечивая целостного охвата всех иерархических уровней системы.

Цель. Разработка универсальной архитектурной модели управления ONYX, представляющей информационную систему как вычислимое пространство состояний и обеспечивающей верифицируемую адаптацию к дестабилизирующим факторам произвольной природы для сохранения ее функционала.

Методы. Состояние информационной системы представлено как атрибутированный мультиграф. Для иерархических систем введен Постулат иерархической организованности с делением на уровни: обеспечивающий, персонала, аппаратного и программного обеспечения. Валидность и легитимность состояний определяется соответственно предикатами IsValid(s) и IsIntended(s) на основе логики первого порядка. Управление системой реализуется оператором R на базе верифицированных шаблонов.

Результаты. Разработана модель ONYX, представляющая информационную систему в виде мультиграфа с оператором управления. Доказаны теоремы о критерии существования решения (X-адаптивность), разрешимости восстановления оператором R, инвариантности безопасности и относительной полноты оператора. Выведены следствия: эффект «Конуса влияния» и принцип уровневой нейтрализации угроз. Научная новизна заключается в универсальности формализма для иерархических и роевых систем, определении необходимых и достаточных условий разрешимости задачи восстановления, доказательстве следствий иерархии, обосновании кросс-уровневой восстанавливаемости и введении инварианта валидности автоматического управления.

Теоретическая значимость: создание математического аппарата для управления структурной динамикой сложных систем в условиях дестабилизирующих факторов произвольной природы. Практическая значимость – в формализации требований ИБ-стандартов (ISO/IEC 27001, ГОСТ Р ИСО/МЭК 270xx, NIST CSF) для построения систем SOAR нового поколения, объединяющих организационные и технические меры.

Актуальность исследования обусловлена тем, что, с одной стороны, развитие искусственного интеллекта и информационных технологий в целом открывает новые перспективы внедрения в процессы дорожного регулирования инновационных методик и алгоритмов управления трафиком, а с другой – в большинстве существующих решений присутствует ряд ограничений: статические модели не адаптивны к изменениям интенсивности потока автомобилей и не рассчитаны на эффективную работу в условии пиковых нагрузок, а динамические обладают медленной реакцией на непредсказуемые ситуации, например, возникновение аварий или массовые мероприятия, а также их применение ограничено особенностями регионов.

Целью данной работы является выбор граничных параметров разработанного алгоритма и анализ его эффективности по сравнению с другими методами управления дорожным трафиком. В ходе исследования были использованы методы теории массового обслуживания и теории графов для модели дорожного движения, мультиагентный подход и обучение с подкреплением для алгоритма управления фазами светофоров, для оценки эффективности системы ‒ имитационное моделирование.

Решение научной задачи: сформированы функциональные требования разработанного программного обеспечения; проведена серия экспериментов по имитационному моделированию процесса управления дорожным трафиком при различных сценариях; реализована имитационная модель участка дороги Невского района Санкт-Петербурга; проведен ряд экспериментов по моделированию дорожной ситуации и оптимизации длительности фаз светофора, а также выявлению граничных параметров эффективно функционирования системы; проведен сравнительный анализ методов управления дорожным трафиком.

Научная новизна работы определяется авторским подходом к комбинированию способов управления дорожным трафиком и формировании алгоритма, выявляющего наиболее подходящие методы для текущей дорожной ситуации.

Практическая значимость разработанного решения состоит в том, что оно более эффективно по сравнению с другими, рассматриваемыми в статье, алгоритмами и может быть использовано для управления автомобильным трафиком и анализа эффективности дорожной сети.