EIRNUZP – Електронний інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка»
Інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка» – це електронний архів, що накопичує, систематизує, зберігає та забезпечує довготривалий відкритий доступ до електронних публікацій та електронних версій документів наукового та навчально-методичного призначення, авторами яких є співробітники, аспіранти, докторанти та студенти Національного університету «Запорізька політехніка».
Communities in DSpace
Select a community to browse its collections.
Recent Submissions
Avalanche characteristics of cryptographic functions of ternary logic
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2019) Sokolov, A. V.; Zhdanov, O. N.; Соколов, А. В.; Жданов, О. Н.
EN: Context. The development and aplication of cryptographic algorithms based on many-valued logic functions makes it important to research their cryptographic properties and develop effective criteria for the cryptographic quality of their components. The development of efficient methods for the synthesis of high-quality cryptographic primitives based on the functions of many-valued logic is also an important task. The object of this research is the process of improving the efficiency of cryptographic algorithms based on many-valued logic functions.
Objective. The purpose of this paper is to generalize the error propagation criterion and the strict avalanche criterion for the case of functions of three-valued logic.
Method. The emergence of cryptography based on many-valued logic functions led to the understanding that today’s dominant cryptographic algorithms based on binary algebraic constructions are only a special case of more general trends. Numerous researches show that the use of cryptographic constructions based on many-valued logic functions leads to the creation of cryptoalgorithms that more fully implement the principles of diffusion and confusion. One of the most important cases of many-valued logic functions are 3-functions, which are also used in quantum cryptography. This article is another step towards developing cryptographic constructions based on many-valued logic functions.
Results. The definition of the propagation criterion was extended to the case of functions of three-valued logic. On the basis of the propagation criterion for the functions of three-valued logic, the definition of a strict avalanche criterion was introduced, which describes the stability of cryptographic constructions against differential cryptanalysis attacks. We experimentally determined the number of 3-functions of length N=9, satisfying the strict avalanche criterion. A method based on three constructive rules is proposed, which allows to synthesize a complete set of 864 S-boxes of length N=9 satisfying strict avalanche criterion. This set of S-boxes is basic for the application of Kim’s construction, which allows to recurrently increase the length of the S-box to the required value. The paper shows that using Kim’s construction to increase the length preserves the S-box satisfying to a strict avalanche criterion, while allowing to obtain S-boxes with satisfactory non-linearity value as well as small output and input vectors correlation.
Conclusions. The most important criterion of cryptographic quality, which shows the stability of the cryptographic algorithm to attacks of differential cryptanalysis is the propagation criterion that was generalized to the case of 3-functions. The existence of 3-functions of length N=9 satisfying the strict avalanche criterion is shown, and their full set is found. On the basis of the proposed constructive method, a complete set of S-boxes of length N=9 that satisfy the strict avalanche criterion was synthesized. It is shown that the Kim scheme can be applied to recurrently increase the length of S-boxes based on many-valued logic functions. As an actual direction for the continuation of the research, the development of regular and constructive methods for the synthesis of full sets of 3-functions and S-boxes of lengths N=27, 81, 243..., satisfying the strict avalanche criterion can be noted.
UK: Актуальність. Розробка і впровадження криптоалгоритмів на основі функцій багатозначної логіки робить актуальною задачу поглибленого вивчення їх криптографічних властивостей, розробки ефективних критеріїв криптографічної якості компонентів, з яких вони складаються. Важливим завданням є також розробка ефективних методів синтезу високоякісних криптографічних примітивів, заснованих на функціях багатозначної логіки. Об’єктом даного дослідження є процеси підвищення ефективності криптоалгоритмів на основі функцій багатозначної логіки.
Мета. Метою статті є узагальнення критерію поширення помилки і суворого лавинного критерію на випадок функцій тризначної логіки.
Метод. Поява криптографії на основі функцій багатозначної логіки привела до розуміння, що домінуючі сьогодні криптографічні алгоритми, засновані на двійкових алгебраїчних конструкціях, є лише окремим випадком більш загальних тенденцій. Численні дослідження показують, що використання криптографічних конструкцій на основі функцій багатозначної логіки веде до створення криптоалгоритмів, що більш повно реалізують принципи дифузії і конфузії. При цьому, найважливішим випадком функцій багатозначної логіки є 3-функції, які застосовуються також у квантовій криптографії. Ця стаття є ще одним кроком на шляху освоєння криптографічних конструкцій на основі функцій багатозначної логіки.
Результати. Визначення критерія поширення було узагальнене на випадок функцій тризначної логіки. На основі критерію поширення для функцій тризначної логіки було введено визначення суворого лавинного критерію, який описує стійкість криптографічних конструкцій до атак диференціального криптоаналізу. У статті експериментально визначено кількість 3-функцій довжини N=9, що задовольняють суворому лавинному критерію. Запропоновано метод, заснований на трьох конструктивних правилах, що дозволяє синтезувати повну множину з 864 S-блоків довжини N=9, які задовольняють суворому лавинному критерію. Дана множина S-блоків є базовою для застосування конструкції Кіма, що дозволяє рекурентно збільшити довжину S-блоку до необхідного значення. У статті показано, що використання конструкції Кіма для збільшення довжини зберігає відповідність S-блоку суворому лавинному критерію, при цьому дозволяє отримати S-блоки з задовільними показниками нелінійності та кореляційного зв’язку векторів виходу і входу.
Висновки. Найважливіший критерій криптографічної якості, який показує стійкість криптоалгоритму до атак диференціального криптоаналізу – критерій поширення помилки узагальнено на випадок 3-функцій. Показано існування 3-функцій довжини N=9, що задовольняють суворому лавинному критерію, а також знайдено їх повну множину. На основі запропонованого конструктивного методу синтезовано повну множину S-блоків довжини N=9, які задовольняють суворому лавинному критерію. Показано, що для рекурентного збільшення довжини S-блоків на основі функцій багатозначної логіки може бути застосована схема Кіма. В якості актуального напрямку продовження проведених досліджень можна зазначити побудову регулярних і конструктивних методів синтезу повних множин 3-функцій та S-блоків довжин N=27, 81, 243..., які відповідають суворому лавинному критерію.
Метод покращення видимості на затуманених цифрових зображеннях та його реалізація у комп’ютерній системі обробки зображень
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2019) Сердюк, М. Є.; Беркут, В. Г.; Сірик, С. Ф.; Serdiuk, М. Е.; Berkut, V. G.; Sirik, S. F.
UK: Актуальність. Присутність на цифрових зображеннях туману та димки може спричиняти проблеми у процесах розпізнавання, відстеження, класифікації об’єктів. Тому методи видалення туману та покращення розрізнюваності об’єктів на зображеннях, отриманих в умовах поганої видимості, є затребуваними в багатьох задачах комп’ютерного зору. У туманних погодних умовах контраст та колір зображення різко погіршуються. Видалення туману часто супроводжується появою артефактів на зображенні та спотворенням кольорів. Отже актуальним є пошук способів правильної оцінки присутності та видалення туману зі збереженням деталей та кольорів зображення та розробка відповідних методів обробки затуманених зображень.
Мета. Метою роботи є пошук ефективних підходів до розв’язання задачі видалення туману та димки з цифрових зображень та реалізація їх в комп’ютерній системі обробки цифрових зображень [1].
Методи. Основні етапи обробки зображення виконуються на каналі інтенсивності, що сприяє збереженню кольорів. Запропоновано підхід для утримання значень пікселів, які обробляються, у допустимому діапазоні, що дозволяє краще зберегти деталі зображення. Для оцінки карти пропускання використовуються частотні фільтри. В модифікованому методі оцінка щільності туману виконується з використанням нейронної мережі.
Результати. Запропоновано метод видалення туману та димки з одиночних зображень, який ефективно покращує видимість об’єктів, зберігає деталі та кольори на зображенні, а також його модифікація з іншим способом оцінки щільності туману. Представлені методи були реалізовані в комп’ютерній системі [1].
Висновки. Запропонований метод та його модифікація ефективно видаляють туман та димку з одиночних зображень, покращуючи розрізнюваність об’єктів на них. Реалізація цих методів у комп’ютерній системі обробки зображень [1] розширила функціонал системи та збільшила її можливості по підвищенню якості зображень, отриманих в умовах поганої видимості. Система може бути застосована для попередньої обробки зображень з метою запобігання помилкам в подальшій роботі алгоритмів комп’ютерного зору.
EN: Context. Presence of fog and haze on digital images may cause problems in processes of recognition, tracking, classification of objects. Thus methods for removing fog and improving visibility of objects in images obtained under poor visibility conditions are in demand in many computer vision problems. In foggy weather, contrast and color of an image get worse. Fog removal is often accompanied by artifacts in the image and color distortion. Therefore, it is relevant to seek methods for correct assessing presence and removal of fog while preserving image details and colors and developing appropriate methods for blurred images processing.
Objective. The purpose of this research is to find effective approaches to solving the problem of removing fog and haze from digital images and implementing them in a digital image processing computer system [1].
Method. Main stages of image processing are performed on the intensity channel, which helps to preserve colors. The proposed approach keeps the values of the processed pixels in an acceptable range, which allows better preservation of image details. Frequency filters are used to evaluate the transmission map. In a modified method, fog density is estimated using a neural network.
Results. The method of removing fog and haze from single image is proposed. This method effectively improves the objects visibility, preserves details and colors in the image. A modification of the method with another fog density estimation method is also proposed. The presented methods were implemented in a computer system [1].
Conclusions. The proposed method and its modification effectively remove fog and haze from single image and improve the objects distinguishability in them. The implementation of these methods in a computer image processing system [1] has expanded the functionality of the system and increased its ability to improve the quality of images obtained under poor visibility conditions. The system can be used for preliminary image processing to prevent errors in further operation of computer vision algorithms.
Модернізація лабораторного стенда дослідження асинхронного електропривода
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2014) Крисан, Юрій Олексійович; Krysan, Yu.
UK: Модернізовано лабораторний стенд для дослідження режимів роботи асинхронного електропривода з використанням сучасного мікропроцесорного реле фірми Moeller.
EN: The worked out stand is based on the basis of existed laboratory equipment for research of the different modes of asynchronous electric drive. For a management the modes of starting and braking with the Moeller microprocessor relay is used.
The offered solution of modernization allows simultaneously to investigate work of electromechanical control system, realized on classic to the relay – contact base of management, and system, realized on a modern microprocessor equipment, and also to conduct the necessary tuning of stand constituents and investigate the transient of current slip-ring induction motoring.
An equipment allows to put right and test the next modes: rheostat starting slip-ring induction motoring in the functions of time, reverses, dynamic braking.
The worked out course of laboratory works allows to conduct timing of switching of degrees of resistances and construction of electromechanical descriptions slip-ring induction motoring and also to design his work using the SimPowerSystems libraries of МATLAB Simulink package. Creation of program algorithm and its realization as a EASYSOFT program environment are performed. Verification of rightness of the program writing and tuning of all program elements parameters are done. It is shown that the removal of the real current is in the phase of rotor (by means of digital oscillograph) and it is don’t the design comparison of its results.
Computer modeling of accuracy characteristics of strapdown inertial navigation system
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2019) Mukhina, M. P.; Filyashkin, M. K.; Мухіна, М. П.; Філяшкін, М. К.
EN: Context. The problem of correction for operation of strapdown inertial navigation system used for unmanned aerial vehicle is urgent because of further increased requirements to autonomous flight in blackout zones. The object of the study was to simulate the accuracy characteristics of strapdown inertial navigation system based on known (or given) instrument errors of its sensors.
Objective. The goal of the work is to develop a mathematical and computer model of the strapdown inertial navigation system and estimate its accuracy characteristics based on given values of sensor errors.
Method. The mathematical and computer models of the strapdown inertial navigation system based on slow, medium and fast cycles are developed. For the simulation of accuracy characteristics, the strapdown inertial navigation system is represented as a set of dynamic and kinematic equations in local tangent plane coordinate system with the Earth’s model taking into account components of gravity acceleration. The models of sensors are developed based on characteristics of low-cost microelectromechanical sensors used onboard. Data fusion algorithms were previously considered and include modified Kalman filter or, for some cases, complimentary filter by compensation scheme, but not considered here in details. Direction cosine matrix for strapdown inertial navigation system algorithms is found by Poisson’s method.
Results. The developed models have been realized and simulated in MATLAB+Simulink. Initial parameters (errors of the primary information sensors and the flight conditions) during simulation have been varied: medium, high and low latitudes; direction of flight (along and across the meridian; on and against the direction of rotation of the Earth).
Conclusions. The developed models and their simulations have been compared with actual testing results of strapdown gyrovertical СБКВ-П2А and confirmed the validity. It allow us to recommend them for use in designing strapdown inertial navigation system of unmanned aerial vehicle, as well as for experimental study of innovative data fusion algorithms for integrated satellite and inertial navigation system.
UK: Актуальність. Розглядається задача корекції роботи безплатформенної інерціальної навігаційної системи, що використовується на борту безпілотного літального апарату. Завданням дослідження було моделювання точнісних характеристик безплатформенної інерціальної навігаційної системи на основі відомих (або заданих) інструментальних похибок її датчиків.
Мета роботи – розробити математичну та комп’ютерну модель безплатформенної інерціальної навігаційної системи та оцінити точнісні характеристики на основі заданих значень похибок датчика.
Метод. Розроблено математичну та комп’ютерну моделі безплатформенної інерціальної навігаційної системи на основі повільних, середніх та швидких циклів обчислення. Для моделювання точнісних характеристик безплатформенна інерціальна навігаційна система подається у вигляді системи динамічних та кінематичних рівнянь у місцевій геотопічній системи координат із обраною моделлю Землі з урахуванням компонентів прискорення сили тяжіння. Моделі датчиків розроблені на основі характеристик недорогих мікроелектромеханічних датчиків, що використовуються на борту. Алгоритми синтезу даних раніше вже були розглянуті і включають модифікований фільтр Калмана або, в деяких випадках, компліментарний фільтр за схемою компенсації, але тут детально не розглядаються. Матриця напрямних косинусів для алгоритмів числення шляху інерціальної навігації знайдена за методом Пуассона.
Результати. Розроблені моделі були реалізовані та змодельовані в середовищі MATLAB + Simulink. Початкові параметри (похибки первинних датчиків інформації та умови польоту) під час моделювання були різноманітними: середні, високі та низькі широти; напрям польоту (вздовж і проти меридіану; за та проти напрямку обертання Землі).
Висновки. Розроблені моделі та їх випробування були порівняні з фактичними результатами тестування безплатформенної курсовертикалі СБКВ-П2А та підтвердили свою обґрунтованість. Це дозволяє рекомендувати їх для використання при проектуванні інерціальної навігаційної системи безпілотного літального апарату, а також для експериментального вивчення інноваційних алгоритмів синтезу обробки даних для інтегрованої супутникової та інерціальної навігаційної системи.
Метод визначення ймовірнісно-часових характеристик рівня серверів сервісів та додатків IMS
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2019) Князєва, Н. О.; Шестопалов, С. В.; Сіренко, О. І.; Kniazieva, N. O.; Shestopalov, S. V.; Sirenko, O. I.
UK: Актуальність. Стаття присвячена розробці методу визначення ймовірнісно-часових характеристик рівня серверів сервісів та додатків IMS. Показано, що завдяки постійно зростаючій різноманітності сервісів, котрі спроможна надати IMS, та збільшенню попиту на них серед користувачів, а також тому, що з розвитком телекомунікацій все більша увага приділяється якості надання сервісів – QoS, задача оцінки якості надання сервісів обумовлює актуальність розробки методу визначення ймовірнісно-часових характеристик рівня серверів сервісів та додатків IMS.
Мета. Розробити метод визначення ймовірнісно-часових характеристик рівня серверів сервісів та додатків IMS з урахуванням різних видів сервісів, котрі спроможна надати IMS.
Метод. Розглянуто архітектуру IMS. Основна увага приділена рівню серверів сервісів та додатків. Для розробки методу визначення ймовірнісно-часових характеристик рівня серверів сервісів та додатків IMS запропоновано скористатися підходами теорії телетрафіку та тензорним аналізом мереж. Запропонований метод являє послідовність етапів, виконання яких дозволяє: визначити структурні блоки рівня серверів сервісів та додатків IMS, які відповідають за надання сервісів різних видів; представити блок управління сеансами зв’язку та рівня серверів сервісів та додатків у вигляді окремої накладної мережі – вихідної мережі масового обслуговування; для використання контурного методу ввести уявну гілку, котра створює замкнутий контур; ввести контурні інтенсивності та визначити їх напрямки; визначити матрицю переходу від вихідної мережі до примітивної мережі; представити інваріантне рівняння для вихідної мережі; визначити контурні інтенсивності та на їх основі розрахувати інтенсивності надходження заявок на сервіси та завантаження серверів в вихідній мережі. В результаті – отримати вирази для розрахунку ймовірнісно-часових характеристик рівня серверів сервісів та додатків.
Результати. Запропоновано метод визначення ймовірнісно-часових характеристик рівня серверів сервісів та додатків IMS на основі підходів теорії телетрафіку та тензорного аналізу мереж, який надає можливість ураховувати різні видів сервісів, котрі спроможна надати IMS.
Висновки. Метод визначення ймовірнісно-часових характеристик рівня серверів сервісів та додатків IMS надасть можливість проектувальникам IMS на ранніх етапах проекту розрахувати ймовірнісно-часові характеристики, що дозволить визначити потрібні мережні ресурси для забезпечення необхідного значення якості надання сервісів різних видів. В подальшому, при розвитку запропонованого методу, при дослідженні рівня серверів сервісів та додатків IMS з метою визначення ймовірнісно-часових характеристик доцільно урахування самоподібного характеру потоку заявок на сервіси та обмеження буферної пам’яті серверів.
EN: Context. Article is devoted to development of a method of definition of probability-time characteristics of layer of services and applications servers of IMS. It is shown that constantly growing a variety of services which IMS, and increase in demand for them among users is capable to provide and also the fact that with development of telecommunications the increasing attention is paid to quality of providing services – QoS, the problem of assessment of quality of providing services causes relevance of development of a method of definition of probability-time characteristics of layer of services and applications servers of IMS.
Objective. Develop a method of definition of probability-time characteristics of layer of services and applications servers of IMS taking into account different types of services which IMS is capable to provide.
Method. It is considered architecture of IMS. The main attention is paid to the layer of services and applications servers. For development of a method of definition of probability-time characteristics of layer of services and applications servers of IMS it is offered to use approaches of the queuing theory and the tensor analysis of networks. The offered method represents the sequence of stages which execution allows to define structural blocks of layers of services and applications servers of IMS which are responsible for providing services of different types; present call session control function and the layer of services and applications servers in the form of separate laid on network – initial queuing network; for use of a planimetric method to enter the imagined branch which creates the closed circuit; enter planimetric intensity and define their directions; define a transition matrix from initial network to primitive network; present the invariant equation for initial network; define planimetric intensity and on their basis to calculate intensity of receipt of requests for services and loadings of servers in initial network. As a result – to receive expressions for calculation of probability-time characteristics of layer of services and applications servers.
Results. The method of definition of probability-time characteristics of layer of services and applications servers of IMS on the basis of approaches of the queuing theory and tensor analysis of networks which allows to consider different types of services which IMS is capable to provide is offered.
Conclusions. The method of definition of probability-time characteristics of layer of services and applications servers of IMS will allow designers IMS to calculate probability-time characteristics at early stages of the project that will allow to define the necessary network resources for ensuring required value of quality of providing services of different types. Further, at development of the offered method, at a research of layer of services and applications servers of IMS for the purpose of definition of probability-time characteristics accounting of self-similarity of a flow of requests for services and restrictions of a buffer memory of servers is reasonable.