Найти

Результаты поиска

• ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДХОДОВ К УНИФИКАЦИИ СВЯЗУЮЩЕГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОЙ ПЛАТФОРМЫ «ЭЛЬБРУС»

  Н.А. Бочаров , К.А. Суминов , М.А. Кирилюк , Н.Б. Парамонов

  2026-04-29

  Аннотация ▼

  Импортозамещение аппаратно-программных систем управления является одним из ключевых факторов развития современной отечественной робототехники. Ограниченность программной экосистемы российских вычислительных платформ затрудняет их применение в составе бортовых вычислительных систем (БВС) робототехнических комплексов (РТК), несмотря на появление современных отечественных многоядерных процессоров, например, семейства «Эльбрус», обеспечивающих конкурентоспособные характеристики по производительности и энергоэффективности. ROS (Robot Operating System) и его развитие — ROS 2 — широко используются для разработки программного обеспечения РТК, однако их официальная поддержка ограничена архитектурами x86 и ARM под управлением распространённых Linux-дистрибутивов. Сохранение значительного объёма прикладного программного обеспечения на ROS, несмотря на прекращение его официальной поддержки, а также активное развитие ROS 2 обусловливают потребность в обеих версиях, функционирующих на отечественной аппаратно-программной платформе (АПП). Целью работы является исследование подходов к унификации связующего программного обеспечения робототехнических комплексов на базе ROS и ROS 2 для АПП «Эльбрус». Авторами выполнено портирование с использованием бинарной трансляции на уровне приложений и полностью нативной сборки, включающей адаптацию архитектурных зависимостей, модификацию архитектурно-зависимого кода и формирование deb-пакетов. Проведены экспериментальные исследования в различных конфигурациях запуска, включая совместную работу ROS и ROS 2. Результаты тестирования подтверждают возможность интеграции АПП «Эльбрус» в экосистему современной робототехники и демонстрируют преимущество нативной реализации по показателям производительности по сравнению с использованием бинарного транслятора. Практическая значимость работы заключается в расширении инструментальной базы разработки РТК на отечественной АПП и снижении технологической зависимости при создании систем управления РТК

• ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ КВАНТОВЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ ДЛЯ БОРТОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

  Н.А. Бочаров , Н.Б. Парамонов

  229-239

  2025-12-30

  Аннотация ▼

  Современные робототехнические комплексы решают всё более сложные задачи, что предъявляет повышенные требования к быстродействию и эффективности бортовых вычислительных систем. Традиционные методы наращивания производительности (масштабирование аппаратуры, параллельные вычисления и др.) уже приближаются к своим пределам, поэтому возникает необходимость поиска принципиально новых подходов. Квантовые вычисления рассматриваются как перспективное направление, способное значительно превзойти классические вычислительные мощности в ряде задач. В этой связи целью данного исследования является изучение применимости квантовых вычислений для бортовых вычислительных систем робототехнических комплексов (РТК). Для достижения поставленной цели проведён всесторонний анализ требований (производительность, энергопотребление, массогабаритные показатели, надёжность и др.), предъявляемых к бортовым вычислительным системам РТК. Оценён потенциал квантовых алгоритмов в решении типовых задач робототехники, в том числе оптимизационных задач и задач машинного обучения, и проведено их имитационное моделирование с последующим сравнением результатов с классическими методами. Кроме того, рассмотрены текущие ограничения современных квантовых компьютеров (например, ограниченное число кубитов и проблемы декогеренции) и на основе тенденций развития технологий сделан прогноз их совершенствования в ближайшие годы. Проведённое исследование подтверждает перспективность применения квантовых вычислений для решения задач оптимизации и машинного обучения, которые являются ключевыми для интеллектуальных РТК. Однако текущие технологические ограничения (габариты, требования к условиям работы и нестабильность квантовых процессоров) пока не позволяют использовать квантовые компьютеры непосредственно на борту. Тем не менее, предложены направления дальнейших исследований и рассмотрены возможные сценарии постепенного внедрения квантовых вычислений в архитектуру РТК в ближайшие 5–15 лет, например, по мере миниатюризации квантовых процессоров и развития методов их интеграции в бортовые системы. Таким образом, по мере устранения существующих барьеров квантовые вычислители могут со временем стать неотъемлемой частью бортовых систем управления РТК, обеспечивая качественный скачок в их производительности.

• ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МОДУЛИ COM-EXPRESS НА БАЗЕ МИКРОПРОЦЕССОРОВ ЭЛЬБРУС ДЛЯ БОРТОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

  Н.А. Бочаров , А.В. Глухов , Н. Б. Парамонов

  2022-04-21

  Аннотация ▼

  Исследования в области создания специализированных вычислительных комплексов
  для роботов ведутся во многих мировых научных центрах и в том числе в нашей стране.
  Развитие возможностей сенсорных систем, систем глобальной навигации, рост вычисли-
  тельной мощности и совершенствование алгоритмов позволяют создавать бортовые вы-
  числительные комплексы, обладающие широкими интеллектуальными возможностями.
  Важной, но нерешенной проблемой остается оснащение таких вычислительных комплек-
  сов микропроцессорами отечественного производства. Необходимость учета предельных
  массогабаритных характеристик, требований к системе охлаждения вычислительного
  комплекса, требований к бортовой электросети и потребляемой мощности, требований к
  производительности и к внешним интерфейсам обуславливают сложность и дороговизну
  разработки бортовых вычислительных комплексов. Отсутствие унификации вычисли-
  тельных модулей при разработке создает дополнительные сложности для разработчиков
  робототехнических комплексов, повышает конечную стоимость робототехнических ком-
  плексов и усложняет его модернизацию. Использование стандартизированного форм-
  фактора типа COM-Express позволяет разделить бортовой вычислительный комплекс на
  универсальную высокотехнологическую системную часть и плату-носитель. Микропроцес-
  сор, контроллер периферийных интерфейсов, оперативная память и жесткий диск разме-
  щаются на системном модуле, который выпускается большим тиражом и может быть
  заменен на более новый при появлении новых поколений отечественной вычислительной
  техники. Плата-носитель в свою очередь проста в разработке и дешева в производстве, а
  по своим характеристикам может быть скомпонована для конкретного робототехниче-
  ского комплекса. В данной статье рассмотрены вычислительные модули в формате COMExpress
  на базе отечественных микропроцессоров Эльбрус. Показана их применимость для
  создания перспективных бортовых вычислительных комплексов. Полученные авторами
  результаты говорят о перспективах импортозамещения в области робототехники.

• ЖИВУЧЕСТЬ БОРТОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ НАЗЕМНЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

  Н.А. Бочаров , И.Н. Бычков , П.В. Коренев , Н. Б. Парамонов

  2024-04-16

  Аннотация ▼

  Исследования в области создания специализированных вычислительных комплексов для
  робототехнических комплексов (РТК) ведутся во многих мировых научных центрах и в том
  числе в нашей стране. Развитие возможностей сенсорных систем, систем глобальной навигации, рост вычислительной мощности и совершенствование алгоритмов позволяют созда-
  вать бортовые вычислительные комплексы, обладающие широкими интеллектуальными
  возможностями. Важной, но нерешенной проблемой остается оснащение таких вычисли-
  тельных комплексов микропроцессорами отечественного производства. Актуальным направ-
  лением развития перспективных систем управления PTK является разработка производи-
  тельных бортовых вычислительных систем (БВС), обладающих свойством живучести. Су-
  щественным, но нерешенным вопросом остается оснащение таких БВС средствами вычис-
  лительной техники отечественной разработки. Появление современных отечественных мик-
  ропроцессоров Эльбрус-2С3 и Эльбрус-8СВ открывает новые возможности перед разработ-
  чиками РТК. Появление таких аппаратных технологий, как сторожевой таймер и модуль
  привязки времени, позволяет создавать БВС, обладающие высокой живучестью в условиях
  боевых действий. Для РТК специального назначения, можно разделить период нормальной
  эксплуатации робота на сегменты по аналогии со степенями боевой готовности вооружен-
  ных сил, для каждого из которых РТК будет работать в специальном режиме. Режимы
  характеризуются согласно сложившейся обстановке и соответствующим потоком отказов.
  В работе представлена модель угроз для самого жесткого из режимов работы. В данной
  работе представлен метод обеспечения живучести БВС РТК за счет использования адап-
  тивного резервирования. Метод заключается в переключении между схемами резервирования
  для обеспечения высокой производительности при сохранении достаточной надежности в
  зависимости от текущего уровня потока отказов. С использованием разработанной авто-
  рами модели проведено экспериментальное исследование по оценке эффективности разрабо-
  танного метода при работе на отечественном БВС на базе микропроцессора «Эльбрус».
  Использование разработанного метода позволило увеличить среднюю функциональность
  РТК на 23-43% по сравнению с режимом с постоянным резервированием.