О.Б. Спиридонов1, Л.П. Милешко2

1,2 Научно-конструкторское бюро моделирующих и управляющих систем
Южного федерального университета (г. Ростов-на-Дону, Россия)

1 oleg.spiridonov@mail.ru, 2 mileshko.leon@yandex.ru

Постановка проблемы. В современном мире наблюдается острая потребность в скорейшем импортозамещении аппаратной и программной частей всех отечественных систем автоматизированного проектирования (САПР) самого различного назначения. Для этого систематизирована и обобщена информация, необходимая для разработки импортозамещающих САПР киберфизических систем (КФС) нового поколения и их разновидностей – программно-аппаратных комплексов (ПАК) и мультисенсорных систем (МС). Эти разработки могут использоваться для решения различных задач, в том числе для экологического (космического) мониторинга, где современные методы наблюдения за состоянием окружающей среды достигли больших успехов. Однако дальнейший прогресс в этом направлении требует обогащения существующего мониторингового арсенала новейшим аппаратурным оснащением, в том числе КФС, ПАК и МС.

Цель. Исследовать текущий уровень и перспективы развития методов построения САПР КФС (ПАК, МС) для дистанционного экологического и космического мониторинга.

Результаты. Проведен анализ исследований, посвященных САПР. Выявлено, что САПР находят широкое применение для решения множества задач. Установлены основные методологические подходы для построения САПР КФС, предназначенной для дистанционного экологического мониторинга с использованием радиоканала и нейронных сетей.

Практическая значимость. Результаты проведенного исследования в дальнейшем позволят разрабатывать инновационные САПР радиотехнических устройств (РТУ), которые значительно сократят сроки, снизят затраты и повысят качество проектирования РТУ.

1. Pyavchenko O.N. Distributed streaming microcomputer systems for collecting and processing data from dynamic objects sensors // World Applied Sciences Journal. 2014. V. 29. № 8. P. 1004–1009. DOI 10.5829/idosi.wasj.2014.29.08.13966.
2. Пьявченко О.Н. Высокопроизводительные распределенные потоковые системы сбора и обработки информации датчиков // Известия ЮФУ. Технические науки. 2014. № 11(160). С. 189–197.
3. Пьявченко О.Н. Параллельно-последовательные схемы распределенных систем сбора и обработки информации датчиков // Известия ЮФУ. Технические науки. 2014. № 4(153). С. 8–14.
4. Спиридонов О.Б., Курейчик В.М., Милешко Л.П., Легкопудов Н.С., Штучный А.М. Перспективы применения методов искусственного интеллекта для синтеза аппаратно-программных комплексов (аналитический обзор) // Материалы XVII Всеросс. науч.-практич. конф. и XIII молодеж. школы-семинара «Перспективные системы и задачи управления». Таганрог: ИП Марук М.Р. 2022. С. 143–153.
5. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. М.: Издательский центр «Академия». 2002. 480 с.
6. Курейчик В.М., Штучный А.М., Спиридонов О.Б. Четырехуровневый метод разбиения графов для решения задачи САПР кибер-физических систем // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2021. № 4(84). С. 183–188. DOI 10.46973/0201-727X_2021_4_183.
7. Глущенко В.В. Концептуальный подход к проектированию САПР киберфизических систем // Современные научные исследования и инновации. 2022. № 12(141).
8. Глущенко В.В., Белоусько А.А. Парадигма управления методами решения задач создания отраслевых САПР киберфизических систем // Современные научные исследования и инновации. 2023. № 5(145).
9. Львович И.Я., Преображенский А.П., Львович Я.Е. Оптимизация принятия структурно-компонентных проектных решений в САПР киберфизических систем // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2024. Т. 12. № 2(45). DOI 10.26102/2310-6018/2024.45.2.022.
10. Спиридонов О.Б., Милешко Л.П. Киберфизические системы: учеб. пособие для вузов. М.: Издательство Юрайт. 2025. 126 с.
11. Спиридонов О.Б., Милешко Л.П., Лобов П.Н. Методология проектирования мультисенсорных систем, аппаратно-программных комплексов и киберфизических систем для экологического мониторинга // Материалы Всеросс. науч.-технич. конф. с междунар. участием им. профессора О.Н. Пьявченко «Компьютерные и информационные технологии в науке, инженерии и управлении». Ростов-на-Дону: Южный федеральный университет. 2024. Т. 1. С. 290–295.
12. Божко А.Н. Структурные модели изделия в автоматизированных системах проектирования // Компьютерные исследования и моделирование. 2024. Т. 16. № 5. С. 1079–1091. DOI 10.20537/2076-7633-2024-16-5-1079-1091.
13. Горева В.А., Тюрин С.Ф. Исследование оптимизации автоматной модели в системе автоматизированного проектирования Quartus // Инновационные технологии: теория, инструменты, практика. 2024. Т. 1. С. 214–222.
14. Курейчик В.М., Милешко Л.П., Спиридонов О.Б., Штучный А.М. Проблема поиска перспективных алгоритмов обучения нейронных сетей // Сб. материалов V Междунар. науч.-практич. конф. «Инновации в информационных технологиях, машиностроении и автотранспорте». Кемерово: Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева. 2021. С. 100–102.
15. Долин Г.А. Разработка системы сквозного автоматизированного схемотехнического проектирования радиотехнических устройств // Материалы VIII Междунар. науч.-практич. конф. «Образовательная среда сегодня и завтра». М.: Московский государственный индустриальный университет. 2013. С. 332–333.
16. Долин Г.А. Разработка интеллектуальной САПР для оборудования и систем инфокоммуникаций // Материалы X Междунар. отраслевой науч.-технич. конф. «Технологии информационного общества». М.: ООО «Издательский дом Медиа паблишер». 2016. С. 271–272.
17. Спиридонов О.Б., Милешко Л.П., Лобов П.Н. Методологические подходы к созданию аппаратно-программных комплексов с применением радиоканалов и нейронных сетей для экологического мониторинга // Сб. науч. статей по материалам Всеросс. науч. конф. «Достижения науки и технологий-ДНиТ-2021». Красноярск: Общественное учреждение «Красноярский краевой Дом науки и техники Российского союза научных и инженерных общественных объединений». 2021. С. 88–92.
18. Милешко Л.П. Фундаментальная теория устойчивости биосферы // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. 2024. № 9. С. 80–91. DOI 10.36535/0235-5019-2024-09-4.
19. Хлыбов А.В., Бондарев М.С., Гиниятуллин В.М., Зарипов Д.М., Салихова М.А., Шаякберов Э.В. Алгоритм обучения нейронных сетей «дельта-правило с усечением» // Информационные технологии. Проблемы и решения. 2024. № 3(28). С. 132–139.
20. Долин Г.А. Автоматизация сквозного схемотехнического проектирования радиотехнических устройств // Автоматизация в промышленности. 2006. № 3. С. 9–11.
21. Нечес И.О., Голубенко М.Е. Построение архитектуры САПР нелинейных радиотехнических устройств с применением объектно-ориентированного подхода // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2007. № 3(27). С. 48–54.
22. Гильмутдинов А.Х., Иванцов В.А., Ушаков П.А. Создание специализированной САПР RC-элементов с распределенными параметрами и устройств на их основе: выбор методов анализа и синтеза, проблемы реализации // Радиотехника. 2008. № 2. С. 65–73.
23. Алексеев В.П. Автоматизация сквозного проектирования термостабильных радиотехнических устройств // Новые исследования в разработке техники и технологий. 2017. № 1. С. 10–16.
24. Долин Г.А., Дорджиев Ж.С. Разработка сквозной интеллектуальной САПР радиотехнических устройств и систем // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2018. Т. 18. № 4. С. 1076–1081.
25. Лихоеденко А.К., Каракулин Ю.В., Серегин Г.М., Сучков В.Б. Инновационная образовательная технология применения современных САПР для формирования профессиональных компетенций студентов радиотехнических специальностей // Сб. трудов Междунар. форума «Цифровые технологии в инженерном образовании: новые тренды и опыт внедрения». М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет). 2020. С. 315–317.
26. Музафаров Д.А., Тагаев Т.И., Поваренкин Н.В., Ермаков А.К. Создание проекта в системе автоматизированного проектирования Pathwave Advanced design System (ADS) // Сб. докл. III Всеросс. науч. конф. «Радиотехнические, оптические и биотехнические системы. Устройства и методы обработки информации». СПб: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения. 2022. С. 75–79.
27. Поваренкин Н.В., Ермаков А.К. Использование систем автоматизированного проектирования в разработке широкополосных радиотехнических устройств // Сб. докл. III Всеросс. науч. конф. «Радиотехнические, оптические и биотехнические системы. Устройства и методы обработки информации». СПб: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения. 2022. С. 83–87.
28. Максимов А.В., Панычев С.А., Панычев А.И., Максимов Д.А. Использование САПР электронных устройств Delta Design в подготовке радиоинженеров // Материалы Всеросс. науч.-технич. конф. с междунар. участием им. проф. О.Н. Пьявченко «Компьютерные и информационные технологии в науке, инженерии и управлении КомТех-2023». Таганрог: Южный федеральный университет. 2023. Т. 2. С. 22–29.
29. Спиридонов О.Б., Милешко Л.П., Юрченко С.П. Методология проектирования киберфизических систем с применением радиоканала и нейросети для космического мониторинга природных ресурсов биосферы // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. 2025. № 3. С. 161–176. DOI 10.36535/0235-5019-2025-03-3.
30. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024614069 от 19.02.2024. Программа для моделирования радиоканала группового управления космическими аппаратами многоспутниковых космических систем с кодовым разделением каналов / Куликов В.С.
31. Спиридонов О.Б., Милешко Л.П., Юрченко С.П. Системы автоматизированного проектирования радиотехнических устройств: состояние и тенденции развития // Сб.. материалов LX Междунар. науч.-практич. конф. «Приоритетные научные направления 2025». М.: Издательство НИЦ «Империя». 2025. С.20–23.