Лаборатория «Промышленный интернет вещей» (ПИВ)

Руководитель

Макаров Сергей Борисович доктор технических наук, заведующий лабораторией

 

Ведущие ученые
ФИО	Ученая степень	Индекс Хирша	Возраст	Должность (категория) сотрудника	Количество публикаций Q1/Q2 (всего)	Количество публикаций Q1 / Q2 за последние 2 года
Величко Елена Николаевна	к.т.н.	16	38	ведущий научный сотрудник	29	6
Лиокумович Леонид Борисович	д.ф-м.н.	12	52	ведущий научный сотрудник	24	6
Волвенко Сергей Валентинович	-	10	50	старший научный сотрудник	17	2
Завьялов Сергей Викторович	к.т.н.	10	32	старший научный сотрудник	21	4
Макаров Сергей Борисович	д.т.н.	9	73	заведующий лабораторией	26	5
Лавренюк Илья	к.т.н.	9	37	старший научный сотрудник	8	1
Завьялов Сергей Викторович	-	3	26	инженер	4	2
Овсянникова Анна Сергеевна	-	-	24	инженер	10	2

Общая численность сотрудников лаборатории – 17, из них молодых исследователей (до 39 лет) – 12, иностранных исследователей – 3.

Область научных исследований

Основные компетенции лаборатории ПИВ относятся к области искусственного интеллекта и робототехнических систем. Лаборатория осуществляет разработки в области цифровые решения и устройства для сетей 5G и промышленного интернета вещей.

Направления исследований лаборатории – разработка сигналов и сигнально-кодовых конструкций для систем радиосвязи в диапазонах УКВ и СВЧ. Коллектив обладает уникальными компетенциями в области алгоритмов формирования и обработки спектрально-эффективных сигналов, ведется разработка алгоритмов обработки сигналов разнообразной природы (радиосигналы, фото, видео, акустические сигналы, оптические сигналы и пр.).

Ключевые цели и задачи

Использование нейросетевых технологий позволяет решить большой круг задач в области обработки сигналов. Эффективно решаются задачи обнаружения и классификации в реальном времени радиосигналов, акустических сигналов, объектов в видеопотоке и пр.

Лаборатория ПИВ осуществляет полный цикл разработки новых технологий: аналитическое решение, моделирование, прототипирование (микроконтроллеры, ПЛИС, SDR и т.д.); реализация программных решений (Qt, C/C++, C#, Matlab и пр.), имитационное моделирование систем передачи и обработки информации; работа с передовой аппаратурой для разработки (National Instruments, Keysight и др.); реализация проектов с использованием Суперкомпьютерного центра СПбПУ; разработка программно-аппаратных комплексов радиосвязи на основе технологии SDR.

Использование высокопроизводительных вычислительных платформ, например, серии Jetson NVidia или Raspberry, позволяет реализовать алгоритмы обработки в виде встраиваемых систем для различных производственных объектов.

Примеры исследований

• Разработка узлов системы передачи данных распределенной системы управления двигателя.
• Алгоритмы обработки сигналов навигационных спутниковых систем и источников радиоизлучений.
• Разработка комплекта оборудования сети метеорной связи.
• Оптимизация частотно-временной структуры сигнала для волоконно-оптических телекоммуникационных систем.
• Разработка комплекса синхронизации шкал времени с использованием метеорных каналов связи.
• Алгоритмы обработки видео с беспилотного летательного аппарата.
• Повышение разрешения видеопотока, получаемого с беспилотного летательного аппарата.

Разработан макет цифрового радиомодема, использующего спектрально-эффективные сигналы по технологии SEFDM, реализованный с использованием концепции Software Defined Radio (SDR). Перспективность использования цифрового радиомодема заключается в уменьшении пик-фактора колебаний на 2-3 Дб и за счет этого увеличении средней мощности передаваемых сигналов. За счет применения сигналов SEFDM требуемая полоса частот снижается на 20%.

Разработан макет аппаратно-программного комплекса метеорной связи на базе SDR трансивера. Разработана и внедрена уникальная система помехоустойчивого кодирования на основе полярных кодов. Проведены трассовые испытания, подтверждены заявленные характеристики системы связи.

Реализованы алгоритмы формирования и обработки сигналов для передатчиков сети беспроводной передачи данных в условиях применения сверхширокополосных сигналов. Исследованы варианты схемотехнических решений для реализации передатчика и приемника СШП-сигналов. Разработаны и изготовлены макеты автономного температурного датчика, передатчика и приемника беспроводной сверхширокополосной системы передачи данных. Получены результаты экспериментальных исследований термоэлектрогенераторов на основе технологии МЭМС.

Впервые в мире получена методика измерения деформационных полей в высокотемпературной области сварного шва, следующей за фронтом кристаллизации при лазерной сварке. Это позволяет определить критические значения локальных деформаций, характерных для перехода к режиму образования горячих трещин при сварке различных материалов.

В числе заказчиков и партнеров лаборатории: ООО «Специальный технологический центр», ООО «Техкомпания Хуавэй», АО «РИРВ», АО «ОДК-Климов», АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» и др.

Проводимые исследования

Некоторые публикации

• Bakir N., Pavlov V., Zavjalov S., Volvenko S., Gumenyuk A., and Rethmeier M. Development of a novel optical measurement technique to investigate the hot cracking susceptibility during laser beam welding // Welding in the World, 2019, vol. 63, no. 2. P. 435–441 (Scopus Q2).
• Gelgor A., Montalban J., Tkachenko D., Martin A., Puzko D., Batov Y., and Angueira P. Flexible Satellite Direct-to-Home Services With Layered-Division Multiplexing // IEEE Transactions on Broadcasting, 2020, vol. 67, no. 1. P. 83–95 (Scopus Q1).
• Makarov S.B., Liu M., Ovsyannikova A.S., Zavjalov S.V., Lavrenyuk I.I., Xue W., and Qi J. Optimizing the Shape of Faster-Than-Nyquist (FTN) Signals with the Constraint on Energy Concentration in the Occupied Frequency Bandwidth // IEEE Access, 2020 (Scopus Q1).
• Sadovaya Y., and Zavjalov S.V. Dedicated short-range communications: Performance evaluation over mmwave and potential adjustments // IEEE Communications Letters, 2020, vol. 24, no. 12. P. 2733–2736 (Scopus Q1).
• Solomitckii D., Barneto C.B., Turunen M., Allen M., Zhabko G., Zavjalov S., Volvenko S., and Valkama M. Millimeter-Wave Radar Scheme with Passive Reflector for Uncontrolled Blind Urban Intersection // IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2021, vol. 70, no. 8. P. 7335–7346 (Scopus Q1).