Размер шрифта:
+
Цвет сайта:
Изображения:

ФЦП «Исследования и разработки»

Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 гг.»

«Разработка технологии повышения защищённости сервисов аутентификации и электронной подписи для сервис-провайдеров, предоставляющих услуги дистанционно в электронной форме, с использованием ресурсов инфокоммуникационных систем операторов подвижной связи» (cоглашение № 14.577.21.0172)

Приоритетное направление: информационно-телекоммуникационные системы
Период выполнения: 2015 – 2017 гг
Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Индустриальный партнёр: закрытое акционерное общество «Аладдин Р.Д.» (г. Москва), ведущий российский разработчик и поставщик средств аутентификации, продуктов и решений для обеспечения информационной безопасности и защиты конфиденциальных данных

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 34 миллиона рублей
Внебюджетные средства: 34 миллиона рублей
Руководитель проекта: Шелупанов Александр Александрович

Цель проекта

Реализуемый проект направлен на решение проблемы обеспечения безопасной работы средств аутентификации и электронной подписи в недоверенной мобильной среде.

Основной целью проекта является исследование и разработка научно-технических решений, направленных на создание технологии повышения защищённости сервисов аутентификации и электронной подписи для сервис-провайдеров, предоставляющих услуги дистанционно в электронной форме, с использованием ресурсов инфокоммуникационных систем операторов подвижной связи.

Основные планируемые результаты проекта

  1. Метод организации безопасного функционирования процессов аутентификации и электронной подписи на мобильных устройствах
  2. Архитектура программного обеспечения безопасной аутентификации и электронной подписи на мобильных устройствах
  3. Экспериментальный образец программного обеспечения безопасной аутентификации и электронной подписи на мобильных устройствах

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта

Областью применения ожидаемых результатов проекта является юридически значимый документооборот между пользователями средств подвижной связи и между пользователями и провайдерами услуг, включая государственные услуги, дистанционное банковское обслуживание, платёжные сервисы, интернет-торговлю и т. п.

Использование результатов проекта обеспечит возможность получения гражданами доступных, надёжных и безопасных электронных подписей; доступ к федеральным государственным услугам независимо от адреса регистрации заявителя по месту жительства или пребывания, постановки на налоговый учёт; защиту абонентов от сетевого мошенничества; возможность пользователям получать информацию о штрафах, задолженностях и иных начислениях в режиме активных уведомлений и оплачивать их с мобильного устройства, а также поспособствует решению других задач из плана реализации государственной программы Российской Федерации «Информационное общество (2011 – 2020 годы)».

Предлагаемый способ использования заключается во внедрении разрабатываемой инфраструктуры в деятельность провайдеров услуг подвижной связи и размещении сертифицированных по требованиям безопасности информации аппаратно-программных средств аутентификации и электронной подписи в мобильных устройствах пользователей. Это обеспечит возможность использования средств усиленной квалифицированной электронной подписи при взаимодействии граждан с органами государственной власти, провайдерами услуг и в деловом обороте и, как следствие, приведёт к повышению деловой активности, сокращению издержек на документооборот.

Конечным продуктом является информационная система безопасного электронного взаимодействия при использовании мобильных устройств. В результате выполнения проекта будет создано алгоритмическое и программное обеспечение данной информационной системы, в том числе архитектура программного обеспечения безопасной аутентификации и электронной подписи на мобильных устройствах, которая позволит организовывать взаимодействие разработанных алгоритмов и алгоритмов, реализующих стандартные функции аутентификации и электронной подписи, таким образом, чтобы было обеспечено безопасное функционирование процессов аутентификации и электронной подписи на мобильных устройствах.

Текущие результаты проекта:

  • выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках проекта,
  • проведены патентные исследования по теме проекта,
  • разработан бизнес-план внедрения технологии обеспечения доверенного электронного взаимодействия при использовании мобильных устройств,
  • проведены маркетинговые исследования с целью изучения перспектив коммерциализации РИД.
«Создание на основе собственной СВЧ-элементной базы системы мониторинга верхней полусферы охраняемых объектов для предотвращения несанкционированного проникновения сверхмалоразмерных летательных аппаратов (типа «дрон») в охраняемую зону» (соглашение № 14.577.21.0188)

Приоритетное направление: информационно-телекоммуникационные системы
Период выполнения: 2015 – 2017 гг.
Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Индустриальный партнёр: акционерное общество «Научно-производственная фирма «Микран»» (АО «НПФ «Микран»», г. Томск)

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 34 миллиона рублей
Внебюджетные средства: 41,7 миллиона рублей
Руководитель проекта: Хлусов Валерий Александрович

Цель проекта

Исследование и разработка комплекса научно-технических решений, направленных на создание на основе собственной СВЧ-элементной базы системы мониторинга верхней полусферы охраняемых объектов для предотвращения несанкционированного проникновения сверхмалоразмерных летательных аппаратов (типа «дрон») в охраняемую зону, в том числе:

  • принципов проектирования систем обнаружения и определения координат и параметров движения сверхмалоразмерных летательных аппаратов с эффективной поверхностью рассеяния электромагнитных волн до 0,01 кв. м при параллельном по времени обзоре отдельных секторов верхней полусферы пространства;
  • методов комплексирования радиолокационных и оптических средств при решении задачи предотвращения несанкционированного доступа в охраняемую зону сверхмалых летательных аппаратов.

Задачи проекта и планируемые основные результаты проекта

  1. Математическая модель СМ верхней полусферы охраняемых объектов и результаты математического моделирования задачи радиолокационного обнаружения сверхмалоразмерного объекта на основе результатов оценки и измерения спектральных характеристик отражённого сигнала от летательных аппаратов
  2. Алгоритм функционирования системы мониторинга верхней полусферы охраняемых объектов
  3. Научно-технические принципы решения задачи обнаружения сверхмалоразмерных объектов при использовании собственной элементной базы СВЧ- и цифровых устройств
  4. Технические решения по реализации цифровых малошумящих формирователей сложного СВЧ-сигнала и цифровых малошумящих гомодинных приемников сложных СВЧ-сигналов
  5. Методы комплексирования радиолокационных и оптических средств при решении задачи предотвращения несанкционированного доступа в охраняемую зону сверхмалых летательных аппаратов
  6. Макет системы мониторинга верхней полусферы охраняемых объектов для предотвращения несанкционированного проникновения сверхмалоразмерных летательных аппаратов (типа «дрон») в охраняемую зону
  7. Результаты экспериментальных исследований макета системы мониторинга верхней полусферы охраняемых объектов для предотвращения несанкционированного проникновения сверхмалоразмерных летательных аппаратов (типа «дрон») в охраняемую зону

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции

Современные технологические возможности реализации сверхмалых ЛА типа «дрон» делают их доступными для широкого применения в различных областях человеческой деятельности, в том числе в военных приложениях, а также в противоправных акциях (терроризм). Защита важных объектов от несанкционированного проникновения в прилегающее к ним пространство (верхнюю полусферу) является в настоящий момент актуальной задачей.

Низкие значения показателей эффективности обнаружения и сопровождения сверхмалоразмерных летательных аппаратов (ЛА) сканирующими обзорными РЛС [Ерёмин Г. В., Гаврилов А. Д., Назарчук И. И. Организация системы борьбы с малоразмерными БПЛА/«Арсенал Отечества» № 6 (14), 2014.] объясняются малой (порядка 0,01 кв. м) эффективной поверхностью рассеяния (ЭПР) электромагнитных волн. При этом низкие показатели обнаружения обусловлены следующими факторами:

  • большим временем обзора заданного телесного угла пространства (например, верхней полусферы) в силу последовательного во времени обзора пространства сканирующей РЛС,
  • малым временем облучения объекта в силу последовательного во времени обзора пространства.

Современное состояние техники генерирования сложных радиолокационных сигналов позволяет уже сегодня создавать формирователи сложных непрерывных во времени зондирующих сигналов с малым уровнем шумов, что делает возможным создание РЛС с непрерывным излучением. Примером такой станции может служить РЛС «Река», выпускаемая НПФ «Микран» (г. Томск). При этом достигаются сравнительно высокая средняя мощность и высокая когерентность излучения, что позволяет реализовать приёмо-передающий канал РЛС с малыми массогабаритными характеристиками, малым энергопотреблением и приемлемой стоимостью. Радиолокационные и оптические методы обнаружения и целеуказания объектов постоянно совершенствуются, а в последние годы применяются совместно при решении задачи оперативного обнаружения и определения координат объектов. При этом радиолокатор является средством обнаружения и формирования «грубого» пеленга и дальности до объекта, а оптический канал позволяет сформировать точный пеленг на цель. Совместное применение радиолокатора и видеокамеры позволяет существенно сократить время обнаружения и выдачи координат объекта. Таким образом, учитывая сказанное, существует практическая возможность реализации системы обнаружения и целеуказания сверхмалоразмерных объектов с приемлемыми для широкого применения технико-экономическими характеристиками.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта

Области применения системы мониторинга верхней полусферы охраняемых объектов для предотвращения несанкционированного проникновения сверхмалоразмерных летательных аппаратов: обеспечение безопасности различных объектов, производство радиолокаторов с повышенными требованиями к обнаружению сверхмалоразмерных объектов. Научные результаты будут иметь большое значение для развития методов радиолокации сверхмалоразмерных целей. Практическое внедрение позволит продвигать на рынок новую продукцию как широкого, так и специального назначения.

«Разработка и исследование технологий проектирования и производства сверхвысокочастотных приёмопередающих модулей с цифровой обработкой сигналов для перспективных радиолокационных систем с многоканальными цифровыми фазированными антенными решётками, а также других радиотехнических систем на основе электронной компонентной базы высокой степени интеграции типа «система на кристалле» (соглашение № 14.577.21.0179)

Приоритетное направление: информационно-телекоммуникационные системы
Период выполнения: 2015 – 2017 гг.
Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Индустриальный партнёр: ООО «ЛЭМЗ-Т» (г. Томск), дочернее предприятие АО «НПО «ЛЭМЗ»» (г. Москва)

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 34 миллиона рублей
Внебюджетные средства: 34 миллиона рублей
Руководитель проекта: Бабак Леонид Иванович

Цель и задачи проекта

Создание комплекса научно-технических и технологических решений в области проектирования и производства сверхвысокочастотных приемопередающих модулей (СВЧ ППМ) с цифровой обработкой сигналов (ЦОС) для перспективных радиолокационных систем с многоканальными цифровыми фазированными антенными решётками (ЦФАР), а также других радиотехнических систем на основе электронной компонентной базы (ЭКБ) высокой степени интеграции (ВСИ) типа «система на кристалле» (СнК) с целью:

  • обеспечения технологической возможности построения перспективных радиотехнических систем, основанных на новых принципах и алгоритмах, с использованием специализированных многофункциональных компонентов высокой степени интеграции на базе наногетероструктурной электроники;
  • улучшения тактико-технических характеристик (ТТХ) производимых и вновь разрабатываемых перспективных радиотехнических систем, включая радиолокационные системы (РЛС) с многоканальными ЦФАР, мобильные и сверхминиатюрные системы связи, электронные системы робототехники, космических и малых летательных аппаратов и др.;
  • технологической модернизации существующих и создания новых высокотехнологичных производств;
  • обеспечения технологической независимости отечественной промышленности от импорта в предметной области;
  • подготовки кадров молодых специалистов и повышения квалификации сотрудников в области проектирования и производства современной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).

Планируемые научные и научно-технические результаты проекта

  1. Методика проектирования СВЧ ИС малошумящих усилителей
  2. Методика проектирования СВЧ ИС смесителей с преобразованием частоты вверх и вниз
  3. Методика проектирования СВЧ ИС цифровых аттенюаторов
  4. Технология высокоинтегрированной сборки и компоновки СВЧ-блоков ППМ на основе ЭКБ ВСИ СнК
  5. Алгоритмы ЦОС
  6. Макеты ИС и СнК на базе SiGe технологии, экспериментальные образцы СВЧ-блока, блока ЦОС и ППМ с ЦОС L-, S- и C-диапазонов
  7. Предложения и рекомендации в области проектирования и производства СВЧ-блоков ППМ на основе ЭКБ ВСИ СнК
  8. Предложения по производству и эксплуатации продукции для индустриального партнёра
  9. Рекомендации по реализации (коммерциализации) результатов ПНИЭР, вовлечению их в хозяйственный оборот
  10. Проект технического задания на проведение ОКР по теме «Разработка сверхвысокочастотных приёмопередающих модулей с цифровой обработкой сигналов на основе электронной компонентной базы высокой степени интеграции типа «система на кристалле»».

На 1-м этапе проекта получены следующие результаты

Проведён аналитический обзор научно-технической литературы, посвящённой проектированию СВЧ-блоков ППМ на основе ЭКБ высокой степени интеграции типа «система на кристалле», в том числе проведён патентный поиск по тематике, выбраны направления дальнейших исследований. Разработаны методики автоматизированного проектирования трёх типов СВЧ-устройств, реализуемых в виде МИС.

  1. Отличительной чертой методики проектирования МИС СВЧ малошумящих усилителей (МШУ) каскадного типа является то, что при автоматизированном синтезе МШУ на основе генетического алгоритма использованы идеализированные модели согласующих цепей – идеальные трансформаторы импеданса (ИТИ). Благодаря этому она имеет ряд важных преимуществ по сравнению с исходной методикой, а именно: позволяет осуществить последовательный синтез каждого из усилительных каскадов, сократить время проектирования СВЧ-усилителя в целом, а также получить близкие к оптимальным характеристики каскадов и всего усилителя. Методика предложена и используется впервые как в России, так и в мире.
  2. Главной особенностью методики проектирования МИС управляемого цифрового аттенюатора (ЦАТТ) каскадного типа является применение процедуры автоматического полного перебора и сравнения всех возможных способов включения отдельных секций ЦАТТ. Благодаря этому методика обеспечивает автоматизированное получение оптимального схемотехнического решения ЦАТТ по комплексу показателей. Методика является новой, сведений об аналогичных подходах в отечественной и зарубежной литературе не имеется.
  3. Особенностью методики проектирования МИС СВЧ-смесителей на полевых транзисторах по пассивной балансной схеме включения является выбор типа и оптимизация параметров встроенных (расположенных на подложке МИС) симметрирующих трансформаторов, а также активных элементов. Это обеспечивает расширение диапазона частот смесителя. Работы по проектированию и разработке аналогичных смесителей со сверхширокой полосой частот в России авторам неизвестны.

На основе предложенных методик с использованием полупроводниковой технологии SiGe разработаны макеты ИС функциональных элементов (ФЭ) СВЧ-блока ППМ (приёмная часть) диапазона частот 1 – 4,5 ГГц в составе: СВЧ ИС малошумящего усилителя, СВЧ ИС цифрового аттенюатора, СВЧ ИС смесителя с преобразованием частоты вниз. Согласно результатам моделирования разработанные макеты удовлетворяют требованиям технического задания.

Особенностью СВЧ-блока ППМ и входящих в его состав ФЭ является сверхширокая полоса частот, охватывающая L-, S- и C-диапазоны. Это делает разрабатываемый СВЧ-блок универсальным устройством, которое может быть применено в различных ППМ, работающих в разных частотных поддиапазонах. Отечественных разработок ППМ типа СнК с такой полосой пропускания не имеется. Параметры спроектированных ИС ФЭ находятся на уровне зарубежных коммерческих МИС, выполненных по технологии SiGe.

Макеты ИС изготовлены индустриальным партнёром.

Лабораторные испытания макетов будут проведены на следующем этапе работ. С этой целью на данном этапе был разработан стенд для проведения лабораторных испытаний макетов ИС ФЭ СВЧ-блока ППМ и макета ИС СнК СВЧ-блока ППМ.

«Разработка технологии изготовления силовых коммутационных транзисторов на основе нитрида галлия для создания энергоэффективных источников вторичного электропитания» (соглашение № 14.577.21.0204)

Приоритетное направление: энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Период выполнения: 2015 – 2017 гг.
Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Соисполнитель: научно-производственная фирма «Сибтроника» (г. Томск)
Индустриальный партнёр: акционерное общество «Научно-производственная фирма «Микран»» (АО «НПФ «Микран»») (г. Томск)

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 34 миллиона рублей
Внебюджетные средства: 41,7 миллиона рублей
Руководитель проекта: Ерофеев Евгений Викторович

Цель проекта

Разработка оригинальной технологии изготовления силовых коммутационных GaN-транзисторов при использовании эпитаксиальных гетероструктур нитрида галлия на подложках кремния.

Задачи проекта

  1. Получение новых знаний в области гетероструктурной нитрид галлиевой (GaN) силовой электроники
  2. Исследование и разработка физико-технологических основ формирования трёхмерных наноразмерных элементов с большой периферией на поверхности полупроводниковых структур диаметром до 100 мм методами оптической, лазерной или электронно-лучевой литографии
  3. Исследование и разработка технологии формирования низкотемпературных омических контактов к гетеропереходам AlGaN/GaN
  4. Разработка и создание нормально-закрытых силовых гетероструктурных GaN-транзисторов, а также исследование их статических и динамических электрических характеристик на постоянном и/или импульсном токе
  5. Разработка и создание быстродействующего дискретного драйвера управления силовыми GaN-транзисторами
  6. Разработка и создание макета высокочастотного вторичного источника питания на основе силовых гетероструктурных GaN-транзисторов
  7. Испытания экспериментальных образцов электронной компонентной базы
  8. Подготовка в рамках проекта научных и научно-педагогических кадров высшей квалификации в области гетероструктурной силовой электроники ТУСУРа

Планируемые основные результаты проекта

  1. Экспериментальные образцы силовых гетероструктурных GaN-транзисторов, работающие в режиме обогащения со значением порогового напряжения не менее Uпор = +1 В
  2. Макет дискретного быстродействующего драйвера управления силовыми GaN-транзисторами с уровнем управляющего сигнала на выходе драйвера не более Uвых = +6 В
  3. Макет вторичного источника питания (DC – DC) на основе силовых гетероструктурных GaN-транзисторов с эффективностью преобразования электроэнергии не ниже 90 %
«Создание перспективных программных прототипов, аппаратно-программного комплекса и компонентов ГНСС-приёмников нового поколения на основе собственного арсенид-галлиевого производства для повышения автономности функционирования компонент Национальной информационной спутниковой системы» (соглашение № 14.574.21.0101 от 8 сентября 2014 г.)

Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники&rauo;
Индустриальный партнёр: закрытое акционерное общество «Научно-производственная фирма «Микран»» (ЗАО «НПФ «Микран»»)
Объём средств субсидии, млн. руб.: 19,5 (в т. ч. 2014 – 6, 2015 – 3,5, 2016 – 10)
В/б средства софинансирования, млн. руб.: 14 (в т. ч. 2014 – 4,2, 2015 – 2,8, 2016 – 7)
Руководитель работ по проекту: заведующий кафедрой РТС Г. С. Шарыгин

Цели прикладного научного исследования

  1. Повышение автономности функционирования компонент Национальной информационной спутниковой системы за счёт использования в составе бортовой аппаратуры космического аппарата (КА) многоканальных ГНСС-приёмников, ориентированных на характеристики ГЛОНАСС нового поколения в части использования межспутниковых и беззапросных измерений, а также автономного уточнения параметров вращения Земли, применительно к низким орбитам (НО), геостационарной орбите (ГСО), высоким эллиптическим орбитам (ВЭО)
  2. Снижение нагрузки на наземную инфраструктуру в процессе развёртывания и поддержания компонент Национальной информационной спутниковой системы на НО, ГСО, ВЭО вследствие повышения автономности их функционирования
  3. Повышение эффективности функционирования целевой аппаратуры этих компонент за счёт более высокой по сравнению с достигнутой точности позиционирования, ориентации и стабилизации КА на НО, ГСО, ВЭО вследствие использования ГНСС-приёмников, ориентированных на ГЛОНАСС нового поколения
  4. Создание научно-технического задела в области проектирования, изготовления и испытаний компонентов многоканальных ГНСС-приёмников нового поколения на основе собственного арсенид-галлиевого производства

Планируемые основные результаты проекта

А. Научные

  • Концепция формирования перспективных методов и выбора средств высокоточной навигации и управления движением космических аппаратов на НО, ГСО, ВЭО
  • Методы высокоточной навигации и управления движением КА на НО, ГСО, ВЭО, позволяющие повысить автономность функционирования компонент Национальной информационной спутниковой системы
  • Программа, методики и результаты экспериментальных исследований перспективных методов и средств высокоточной навигации и управления движением КА, реализованных с использованием программного прототипа навигационного приёмника

Б. Технические

  • Программный прототип комплексированного навигационного приёмника
  • Программно-аппаратный комплекс моделирования процессов позиционирования КА
  • Макетные образцы двух видов многоканальных ГНСС-приёмников нового поколения
  • Программа, методики и результаты экспериментальных исследований макетных образцов многоканальных ГНСС-приёмников

В. Конструкторско-технологические

  • Кнструкторско-технологическая разработка и результаты исследований экспериментальных образцов компонентов многоканальных ГНСС-приёмников нового поколения, созданных на основе собственного арсенид-галлиевого производства, в составе двухпозиционного коммутатора и малошумящего усилителя
«Создание электронно-лучевых вневакуумных систем с плазменным эмиттером и разработка на их основе пучковых технологий получения композиционных нанопорошков для электронно-лучевой наплавки износо-, коррозионно- и жаростойких покрытий и конструирования трёхмерных изделий методами послойного спекания» (соглашение о предоставлении субсидии № 14.577.21.0018 от 5 июня 2014 г.)

Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Индустриальный партнёр: общество с ограниченной ответственностью «СИГМА.Томск» (ООО «СИГМА.Томск»)

Общая сумма инвестиций: 93,5 миллиона рублей, в том числе:

  • 43,5 миллиона рублей – субсидия в рамках федеральной целевой программы,
  • 50 миллионов – внебюджетные средства софинансирования.

Руководитель проекта: профессор кафедры физики д. т. н. Н. Г. Ремпе

Цели проекта

  • Создание высокоэффективного конкурентоспособного промышленного оборудование – устройства вывода сфокусированных пучков в атмосферу на основе плазменного эмиттера
  • Создание на базе разработанного устройства основ новых эффективных вневакуумных технологий производства нанопорошков, получение износо-, коррозионно- и жаростойких покрытий методами электронно-лучевой наплавки порошков
  • Создание основ новых вневакуумных электронно-лучевых технологий конструирования треёхмерных изделий методами послойной электронно-лучевой наплавки

Задачи проекта

1. Научные

  • Исследования высоковольтной эмиссии электронов из плазмы в газонаполненный промежуток с высоким градиентом электрического поля
  • Изучение особенностей и условий формирования электронного пучка в электронно-оптической системе с плазменным эмиттером в условиях повышенного давления газа
  • Изучение методов и подходов к созданию систем транспортировки электронного пучка, сформированного высоковольтной пушкой с плазменным эмиттером, в газ атмосферного давления

2. Технические

  • Создание энергоэффективного вневакуумного электронно-лучевого устройства на основе пушки с плазменным эмиттером
  • Создание универсального экспериментального стенда для исследований и отработки режимов работы в вакууме и атмосфере электронно-лучевого оборудования и проведения технологических экспериментов
  • Разработка алгоритмов управления параметрами и режимами работы вневакуумного электронно-лучевого устройства, обеспечивающих автоматизацию технологических экспериментов

3. Технологические

  • Разработка основ вневакуумной электронно-лучевой технологии получения композиционных нанопорошков
  • Разработка основ вневакуумной электронно-лучевой технологии наплавки износо-, коррозионно- и жаростойких покрытий
  • Разработка основ вневакуумной электронно-лучевой технологи создания трёхмерных изделий методами послойного спекания порошковых материалов

В ходе реализации проекта по соглашению о предоставлении субсидии от 05.06.2015 г. № 14.577.21.0018 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы»

На этапе № 1 в период с 05.06.2014 г. по 31.12.2014 г. выполнялись следующие работы:

  • анализ информационных источников (научной, научно-технической, конструкторской литературы),
  • анализ вариантов создания электронных пучков в атмосфере безэлектродного канала транспортировки,
  • проведение патентных исследований,
  • разработка технических заданий на изготовление нестандартных специализированных устройств,
  • разработка эскизной конструкторской документации на макет разрядной камеры макета высоковольтной пушки с плазменным эмиттером,
  • изготовление макета разрядной камеры макета высоковольтной пушки с плазменным эмиттером,
  • проведение модельных расчётов условий формирования электронного пучка в высоковольтной пушке с плазменным эмиттером,
  • материально-техническое обеспечение работ.

На этапе № 2 в период с 01.01.2015 г. по 30.06.2015 г. выполнялись следующие работы:

  • разработка эскизной конструкторской документации на макет высоковольтной пушки с плазменным эмиттером,
  • изготовление макета высоковольтной пушки с плазменным эмиттером,
  • проведение экспериментальных исследований процессов и условий формирования электронного пучка макетом высоковольтной пушки с плазменным эмиттером,
  • разработка компьютерной модели системы дифференциальной откачки,
  • проведение численного моделирования условий течения газа, распределения давления в системе дифференциальной откачки и генерации плазмы,
  • разработка принципов построения и конструкции выводных окон системы дифференциальной откачки,
  • разработка эскизной конструкторской документации на макет системы дифференциальной откачки,
  • изготовление макета системы дифференциальной откачки,
  • проверка результатов численного моделирования условий течения газа и распределения давления в системе дифференциальной откачки, а также генерации плазмы,
  • разработка эскизной конструкторской документации на макет устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера,
  • представление результатов исследований на конференциях и(или) семинарах по пучкам заряженных частиц, пучковым технологиям и плазменной эмиссионной электроники,
  • материально-техническое обеспечение работ,
  • проведение маркетинговых исследований рынка электронно-лучевого оборудования, в том числе для вывода электронного пучка в атмосферу.

На этапе № 3 в период с 01.07.2015 г. по 31.12.2015 г. выполнялись следующие работы:

  • изготовление макета устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера,
  • разработка программы и методики испытаний макета устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера,
  • проведение испытаний макета устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера по разработанным программе и методикам испытаний,
  • подача заявки на патент (изобретение или полезная модель) «Высоковольтная пушка с плазменным эмиттером»,
  • проведение экспериментальных исследований процессов и условий транспортировки электронного пучка в областях с различным давлением системы дифференциальной откачки,
  • выбор и обоснование варианта системы дифференциальной откачки,
  • проведение диагностики параметров электронного пучка макета устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера,
  • представление результатов исследований на конференциях и(или) семинарах по транспортировке электронного пучка в макете устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера,
  • материально-техническое обеспечение работ,
  • создание на площадях индустриального партнёра рабочих мест и их оснащение специализированным оборудованием для проведения технологических экспериментов по проекту.

При этом получены следующие основные научные и технические результаты

  1. Результаты патентных исследований. Определён прототип разрабатываемого макета устройства вывода электронного пучка в атмосферу на основе плазменного эмиттера. Выбранный прототип использует в своём составе термокатодную пушку. Установлена патентная чистота устройства вывода электронного пучка на основе плазменного эмиттера. Подобное устройство не запатентовано и не фигурирует в базах данных публикаций IEEExplore.
  2. Разработана конструкция и изготовлен макет разрядной камеры макета высоковольтной пушки с плазменным эмиттером.
  3. Результаты моделирования и экспериментальных исследований процессов формирования и транспортировки электронного пучка в электронно-оптической системе с плазменным эмиттером. Моделирование проводилось на вычислительном кластере, состоящем из пяти узлов (Intel Core i5, 8 Gb), четыре из которых дополнительно оборудованы графическим ускорителем (GPU Nvidia Tesla C2050/70). Для моделирования применялись программные коды KOBRA3-INP, OOPIC Pro. Кроме получения необходимых для разработки макета высоковольтной (120 кВ) пушки параметров, моделирование позволило впервые выявить существенные особенности электронно-оптической системы с плазменным эмиттером, состоящие в практически полной нейтрализации пространственного заряда электронного пучка в пространстве ускорения электронов. Показано также, что в отдельных режимах эмиссии электронный пучок может оказаться положительно заряженным из-за перекомпенсации пространственного заряда электронов ионами.
  4. Результаты моделирования и экспериментальных исследований течения газа в пушке с плазменным эмиттером и устройстве дифференциальной откачки тракта транспортировки пучка. Отличительная особенность решения газовой задачи состоит в том, что в пушке с плазменным эмиттером необходимо учитывать поток газа, напускаемого в разрядную камеру. Расчёты устройства дифференциальной откачки проведены для давления в области генерации электронного пучка около 0,001 мм рт. ст. Показано, что перепад давления до атмосферного в тракте транспортировки пучка может быть обеспечен двумя ступенями, которые откачиваются насосами с оптимальной производительностью.
  5. Результаты модельных и экспериментальных исследований позволили разработать конструкции и изготовить макеты пушки и системы транспортировки электронного пучка в атмосферу.
  6. Результаты прикладных научных исследований, выполненных на этапе № 1 и № 2 позволили создать макет устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера.
  7. Получено положительное решение на полезную модель «Электронный источник с плазменным эмиттером».

На этапе № 4 в период с 01.01.2016 г. по 30.06.2016 г. выполнялись следующие работы:

  • расчёты тепловых процессов в системе «порошок – подложка» при воздействии электронным пучком, выведенным в атмосферу,
  • разработка лабораторных регламентов вневакуумных электронно-лучевых технологий,
  • термодинамические расчёты, позволившие определить режимы работы электронной пушки и манипуляторов перемещения электронного пучка для СВС-синтеза карбидов титана и хрома и вневакуумной электронно-лучевой наплавки в едином технологическом цикле,
  • технологические эксперименты по получению нанопорошков, электронно-лучевой наплавке износо-, коррозионно- и жаростойких покрытий,
  • разработка программ и методик исследовательских испытаний экспериментальных образцов,
  • проведение исследовательских испытаний экспериментальных образцов,
  • обобщения и выводы по результатам технологических экспериментов испытаниям экспериментальных образцов, составление рекомендаций и предложений по использованию результатов научных исследований,
  • составление промежуточного отчёта о прикладных научных исследованиях,
  • представление результатов тепловых расчётов вневакуумной электронно-лучевой наплавки, технологических экспериментов, и исследований полученных образцов на конференциях и семинарах,
  • материально-техническое обеспечение исследований и технологических экспериментов.

При этом получены следующие основные научные и технические результаты

  1. На основе экспериментальных исследований показана возможность получения нанопорошков ZnO (оксид цинка) и Zn (цинк) электронно-лучевым методом в атмосфере, определены оптимальные режимы испарения мишени вневакуумным электронным пучком.
  2. Методами моделирования тепловых процессов в системе «порошок – подложка» при воздействии выведенным в атмосферу электронным пучком выбрана технология наплавки износо-, коррозионно- и жаростойких покрытий, определены предварительные режимы формирования трёхмерных изделий послойным спеканием.
  3. Разработана методика и выполнены термодинамические расчёты наплавки покрытий с предварительным синтезом карбидов титана и хрома в самораспространяющемся высокотемпературном химическом процессе (СВС).
  4. Из расчётов получены режимы вневакуумной электронно-лучевой наплавки покрытий, получены покрытия карбидов титана и хрома на поверхности конструкционной стали.
  5. Показана возможность «выращивания» изделия электронным лучом методом послойного спекания порошковых материалов вне вакуума.

Все результаты получены при использовании выведенного в атмосферу электронного пучка с энергией 120 кэВ, созданного высоковольтной пушкой с плазменным эмиттером. Энергия электронов в экспериментах на порядок ниже, чем в промышленных ускорителях, которые используются в настоящее время для реализации подобных технологий. Все результаты технологических экспериментов получены впервые.

Результаты работ соответствуют техническим требованиям к выполняемому проекту и демонстрируют перспективность продолжения работ по проекту.

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по соглашению на этапе № 1, № 2, № 3 исполненными надлежащим образом. В настоящее время производится согласование отчётной документации по этапу № 4 проекта.

Партнёры и соисполнители проекта

  • Макет разрядной камеры макета высоковольтной пушки с плазменным эмиттером
  • Макет высоковольтной пушки с плазменным эмиттером
  • Плазмонаполненный канал
  • Макет системы дифференциальной откачки
  • Макет устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера
  • Макет устройства вывода электронного пучка в область с атмосферным давлением на основе плазменного эмиттера
  • Фотография, иллюстрирующая процесс испарения оксида цинка
  • Структура поверхности карбида хрома, наплавленного на нержавеющую сталь
  • Фото нанопорошка окиси цинка
«Разработка энергоcберегающей светодиодной лампы с конвекционным газовым охлаждением излучателей и сферическим светораспределением, адаптированной к традиционной технологии массового производства ламп накаливания» (соглашение о предоставлении субсидии № 14.577.21.0061 от 5 июня 2014 г.)

Приоритетное направление: энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Критическая технология: создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и использования энергии
Период выполнения: 05.06.2014 – 31.12.2016 гг.

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 45 миллионов рублей
Внебюджетные средства: 55,02 миллиона рублей

Исполнитель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Индустриальный партнёр: общество с ограниченной ответственностью «Руслед»
Научный руководитель работ: директор НИИ светдоиодных технологий, заведующий кафедрой РЭТЭМ Туев Василий Иванович

Цель прикладного научного исследования: разработка прототипа светодиодной лампы с конвекционным газовым охлаждением и сферическим светораспределением

Задачи прикладного научного исследования

Разработка энергоэффективного источника света и его составных частей

Текущий этап: этап № 3: «Разработка конструкторской документации (КД) макетных образцов»

Работы, выполняемые в отчётный период

Работы, выполненные (выполняемые) за счёт средств субсидии

В соответствии с пунктами 3.1 – 3.6 плана – графика исполнения обязательств в отчётный период выполнены следующие работы.

  • 3.1 Разработка конструкторской документации (КД) макетных образцов светодиодной лампы по вариантам в соответствии с п. 3.1.4.ТЗ
  • 3.2 Разработка программы и методики испытаний макетных образцов светодиодной лампы
  • 3.3 Изготовление макетных образцов светодиодной лампы по вариантам в соответствии с п. 3.1.4 ТЗ
  • 3.4 Проведение испытаний макетных образцов светодиодной лампы
  • 3.5 Закупка контрольно-измерительного оборудования
  • 3.6 Приобретение материалов и комплектующих для изготовления экспериментальных образцов светодиодной лампы

Работы (мероприятия), выполненные (выполняемые) за счёт внебюджетных средств

В соответствии с пунктами 3.7 – 3.9 плана – графика исполнения обязательств в отчётный период выполнены следующие работы.

  • 3.7 Закупка оборудования и материалов для изготовления приспособлений для изготовления экспериментальных образцов светодиодной лампы
  • 3.8 Обеспечение правовой охраны результатов ПНИ
  • 3.9 Участие в мероприятиях по демонстрации и популяризации результатов ПНИ

Результаты, полученные на предыдущих этапах

Основные результаты, полученные на первом этапе

  1. Получен диэлектрический композиционный материал на основе алюмосиликата, наполненного оксогидроксидом алюминия, с высокой теплопроводностью и большой адгезионной прочностью, который можно использовать для изготовления основания излучающих элементов.
  2. Разработан новый токопроводящий композиционный материал на основе смесей сополимера винилхлорид-малеиновый ангидрид с нано- и микрочастицами серебра, который может быть использован в качестве клея для посадки кристаллов на диэлектрическое основание. Полученный материал обладает низким удельным электрическим сопротивлением (до 3,1·10-8 Ом×м), приближающимся к сопротивлению чистого серебра (1,6·10-8Ом×м).
  3. Получена 3D-модель светоизлучающего элемента ленточной структуры, также проведён инженерный расчёт теплового режима одного светоизлучающего элемента, в результате которого была получена карта распределения температур. Полученные результаты позволяют судить о характере распределения температур по всему объёму исследуемого объекта, определить максимальную температуру, области концентрации повышенных температур.

Основные результаты, полученные на втором этапе

  1. На основе анализа свойств светодиодной лампы с заполнением колбы лампы воздухом и инертным газом методом моделирования установлено, что в качестве газа-наполнителя целесообразно использовать гелий. Давление внутри колбы выбирается, исходя из соображений технологичности.
  2. С использованием результатов испытаний макетных образцов основных узлов светодиодной лампы установлено, что максимальное количество светодиодных светоизлучающих элементов, которое может быть установлено в колбе, исходя из требований теплового режима, равняется четырём.
  3. Установлено, что наиболее выгодной конструкцией является вариант с 4 изогнутыми на 3 мм светоизлучающими элементами, т. к. имеет наиболее равномерную диаграмму кривой силы света и наибольшее абсолютное значение светового потока.
  4. Предложено новое схемотехническое решение устройства питания для цепи из последовательно соединённых светоизлучающих диодов, отличающееся увеличенным световым потоком, уменьшенной эмиссией гармоник в электрическую сеть и увеличенным значением коэффициента мощности.
  5. Проведены патентные исследования, установлена патентоспособность двух технических решений, поданы заявки на патенты на изобретение РФ «Токопроводящая клеевая композиция» и «Схема подключения светодиодного светового прибора в сеть переменного тока».
«Создание программно-аппаратного комплекса для управления стеганографической информацией для мультимедиа потоков в цифровом телевидении» (соглашение о предоставлении субсидии № 14.577.21.0153 от 28 ноября 2014 г.)

Период выполнения: 28.11.2014 г. – 31.12.2016 г.

Плановое финансирование проекта

Бюджетные средства: 14,5 миллиона рублей
Внебюджетные средства: 12,5 миллиона рублей

Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Соисполнитель: общество с ограниченной ответственностью «Элекард-ЦТП»
Индустриальный партнёр: общество с ограниченной ответственностью «Элект»
Научный руководитель работ: проректор по научной работе и инновациям ТУСУРа, заведующий кафедрой безопасности информационных систем Мещеряков Роман Валерьевич

Цель прикладных научных исследований и экспериментальных разработок (ПНИЭР)

Исследование и разработка научно-технических решений, направленных на построение информационной системы управления стеганографической информацией, передаваемой по открытым интернет-сетям в потоках интернет-вещания, обеспечивающей свойства конфиденциальности, целостности и доступности, возможность подтверждения авторства, неотказуемость, а также робастность схем встраивания сообщений в мультимедиаконтент.

Основные полученные результаты

Этап № 1 «Выбор направления исследований» (28.11.2014 г. – 31.12.2014 г.)

  1. Проведён аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИЭР.
  2. Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
  3. Выполнено обоснование и выбор направления исследований.
  4. Подготовлена программно-аппаратная платформа по работе с мультимедиаконтентом.
  5. Разработан бизнес-план внедрения информационной системы.
  6. Проведены маркетинговые исследования с целью изучения перспектив коммерциализации РИД.

В результате проведённого аналитического обзора определено, что разрабатываемые методы встраивания информации в мультимедиаконтент и извлечения информации из мультимедиаконтента должны быть построены на основе классических методов, их комбинаций и вновь предложенных подходов к построению стегоконтейнеров на основе информационных последовательностей мультимедиаданных. В свою очередь метод определения наличия встроенной информации в мультимедиаконтенте, являющийся методом стегоанализа, должен быть гибридным и сочетать в себе аппарат математической статистики и вычислительного интеллекта.

Проведённые патентные исследования показали актуальность и перспективность тематики ПНИЭР и позволили установить, что научно-технические решения, которые должны быть разработаны в настоящем проекте, не повторяют решений, выявленных в ходе анализа патентной документации, позволяют закрыть актуальные современные задачи информационной безопасности и, как следствие, обладают патентоспособностью.

Кроме того, по итогам анализа патентной документации коллективу исполнителей проекта предложены рекомендации по обеспечению патентной чистоты научно-технических результатов, которые ожидается получить в результате выполнения ПНИЭР.

Этап № 2 «Теоретические исследования поставленных перед ПНИЭР задач (очередь 1)» (01.01.2015 г. – 30.06.2015 г.)

  1. Предложен новый подход к использованию цифровых объектов в качестве носителей стегоконтейнеров, основанный на использовании для записи встраиваемых данных фазового спектра дискретного преобразования Фурье, и разработан алгоритм встраивания информации в цифровые изображения на основе данного подхода.
  2. Разработан новый подход к использованию цифровых объектов в качестве носителей стегоконтейнеров, основанный на использовании для записи встраиваемых данных информации о разбиении кадров видеопоследовательности на блоки, и разработан алгоритм встраивания информации в видеопоследовательности на основе данного подхода.
  3. Разработаны новый метод внедрения информации в мультимедиаконтент и парный ему метод извлечения информации, основанные на гибридизации известных стеганографических алгоритмов и их модификаций; для обеспечения применимости разработанных методов к мультимедиаконтенту произвольного типа в их составе были реализованы наборы алгоритмов, предназначенных для работы с цифровыми объектами различного типа; при выборе алгоритмов были учтены сформированные в результате выполнения этапа № 1 работы над проектом рекомендации по обеспечению патентной чистоты ожидаемых результатов проекта.
  4. Разработана и наполнена контентом база данных стеганографических сигнатур, являющая одним из элементов архитектуры комплексной системы управления стеганографической информацией и содержащая вспомогательные данные, необходимые для организации взаимодействия модулей, составляющих систему.
  5. Разработаны требования к стегоконтейнерам в зависимости от условий существования информационных носителей, уточняющие требования технического задания к экспериментальному образцу информационной системы управления стеганографической информацией.

Этап № 3 «Теоретические исследования поставленных перед ПНИЭР задач (очередь 2)» (01.07.2015 г. – 31.12.2015 г.)

  1. Разработан метод определения наличия встроенной информации в мультимедиаконтенте на основе нечёткой классификации и его алгоритмическая реализация.
  2. Разработан новый метод определения наличия цифровых водяных знаков в цифровых изображениях на основе анализа контуров объектов и его алгоритмическая реализация.
  3. Спроектирована архитектура информационной системы управления стеганографической информацией, основанная на использовании облачной технологии для доведения услуг до пользователя посредством веб-интерфейса через сеть Интернет и поддерживающая возможность добавления новых реализаций алгоритмов обработки (плагинов). Спроектированная архитектура описывает построение информационной системы из отдельных программных компонентов, реализующих методы и алгоритмы, разработанные на текущем и предыдущем этапах. Разработанная ранее база данных стеганографических сигнатур является одним из элементов архитектуры и содержит вспомогательные данные, необходимые для организации взаимодействия модулей, составляющих систему.
  4. Разработан бизнес-план по коммерциализации результатов интеллектуальной деятельности, планируемых к получению по итогам выполнения проекта.
  5. Разработаны требования к аппаратной реализации сервера информационной системы управления стеганографической информацией.

Этап № 4 «Экспериментальные исследования поставленных перед ПНИЭР задач» (01.01.2016 г. – 30.06.2016 г.)

  1. Разработаны программные модули информационной системы управления стеганографической информацией, и на их основе создан экспериментальный образец данной информационной системы.
  2. Проведены экспериментальные исследования экспериментального образца информационной системы управления стеганографической информацией.
  3. Проведено комплексное тестирование безопасности экспериментального образца информационной системы управления стеганографической информацией.
  4. Проведена оценка результатов интеллектуальной деятельности.

Экспериментальный образец информационной системы управления стеганографической информацией построен в соответствии с архитектурой, разработанной на этапе 3. В качестве алгоритмического обеспечения программных модулей использованы методы и алгоритмы, полученные на этапах 2 и 3.

По итогам экспериментальных исследований ЭО ИС составлены рекомендации по доработке ЭО ИС в ходе завершающего этапа выполнения проекта.