Анотація до роботи:

Піза Н.Д. Програмно-алгоритмічні засоби моделювання та візуалізації руху космічних апаратів на паралельних обчислювальних системах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи. – Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України, Київ, 2004.

Дисертація присвячена розробленню й дослідженню методів та засобів підвищення ефективності паралельних обчислювальних систем та мереж для вирішення задачі моделювання й візуалізації руху космічних апаратів (КА).

Досліджено характеристики (точність та швидкодію) паралельних блочних методів інтегрування для моделювання руху КА в реальному та прискореному часі. Розроблено методику експериментальної оцінки точності комп’ютерного моделювання руху КА. Запропоновано методику подання рівнянь КА у вигляді паралельної програмної моделі. Розроблено методику оцінки прискорення та ефективності паралельних програмно-алгоритмічних засобів. Проведено експериментальне дослідження розроблених засобів, отримано оцінки ефективності використання паралельних обчислювальних систем для задачі моделювання КА. Результати експериментів підтверджують ефективність запропонованого підходу вирішення поставлених задач з використанням паралельних обчислювальних систем. Досліджено, що із зростанням складності моделі зростає ефективність використання паралельних обчислювальних систем. Розроблено методологічні основи візуалізації орбітального та обертального руху КА при їх моделюванні на паралельних обчислювальних системах. Результати роботи впроваджено у конкретних проектах загальнодержавної космічної програми України – «Січ-1М» та «Мікросупутник».

У дисертаційній роботі запропоновано новий підхід до підвищення ефективності моделювання та візуалізації руху КА, який ґрунтується на використанні паралельних обчислювальних систем. Підхід дозволяє скоротити витрати часу і забезпечити реалізацію моделювання та візуалізації в реальному та прискореному часі. Дисертаційна робота є завершеною науково-технічною роботою, яка демонструє можливості впровадження паралельних обчислювальних систем у ННМК та КС.

В процесі наукових досліджень вирішено такі задачі:

1. проведено аналіз методів і засобів комп’ютерного моделювання та візуалізації динамічних систем з урахуванням особливостей задачі моделювання руху КА при відпрацюванні їх систем керування;

2. розроблено методику експериментальної оцінки точності паралельного інтегрування рівнянь руху КА. Методика може застосовуватись при виборі параметрів методів інтегрування диференційних рівнянь в реальному і прискореному часі, а також для перевірки правильності програмної реалізації методів інтегрування і моделі руху КА;

3. досліджено паралельні блочні методи інтегрування для моделювання руху КА. Показано можливості їх застосування для моделювання в реальному і прискореному часі;

4. розроблено методику подання рівнянь руху КА у вигляді паралельної програмної моделі з використанням паралельних блочних методів інтегрування для організації моделювання на паралельних обчислювальних системах;

5. розроблено методику оцінки прискорення і ефективності паралельних програмно-алгоритмічних засобів, яка може бути використана для визначення умов ефективності застосування паралельних обчислювальних систем для моделювання складних динамічних об’єктів;

6. проведено експериментальні дослідження розроблених паралельних програмних моделей руху КА з використанням вищенаведених методик на декількох типах паралельних обчислювальних систем. Результати експериментів свідчать, що моделювання руху КА на паралельних обчислювальних системах за допомогою паралельних блочних методів є ефективним за точністю та швидкодією при певних значеннях продуктивності процесорів, комунікаційних засобів і складності моделі. Отримано оцінки ефективності використання паралельних обчислювальних систем для моделювання руху КА в залежності від складності моделі, характеристик процесорів і швидкодії комунікаційного середовища системи;

7. розроблено методологічні основи візуалізації орбітального та обертального руху КА, які впроваждені в програмно-апаратному комплексі визначення орієнтації КА «Січ-1М».

Публікації автора:

1. Пиза Н.Д. Исследование эффективности применения параллельных вычислительных систем для моделирования движения космического аппарата // Радіоелектроніка. Інформатика. Управління. – 2003. – №1. – С. 98-104.

2. Пиза Н.Д., Кудерметов Р.К. Применение параллельных блочных методов для моделирования движения космического аппарата // Вісник технологічного університету Поділля. – 2003. – №3, Т.1. – С. 93-96.

3. Белецкий В.М., Ефименко Н.В., Кудин Н.И., Пиза Н.Д., Швец К.В. Комплекс определения параметров ориентации космического аппарата «Січ-1М» // Космічна наука і технологія. – 2003. – №1, Т.9. – С. 8-14.

4. Пиза Н.Д., Швец К.В. Подсистема визуализации параметров ориентации космического аппарата // Вісник технологічного університету Поділля. – 2002. – №3, Т.2. – С. 113-117.

5. Пиза Н.Д., Хохлов Н.Н., Кудерметов Р.К. Система моделирования и визуализации динамических объектов // Автоматизація виробничих процесів. – 2001. – №2. – С. 100-108.

6. Пиза Н.Д., Хохлов Н.Н., Кудерметов Р.К. Концепция построения системы моделирования и визуализации динамических объектов // Труды Одесского политехнического университета. Научный и производственно-практический сборник по техническим и естественным наукам.– 2001. –Вып. 4(16). – С. 141-143.

7. Кудерметов Р.К., Пиза Н.Д. Применение параллельных систем для моделирования в реальном масштабе времени // Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах. Материалы третьего международного научно-практического семинара / Под ред. проф. Р.Г. Стронгина. – Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета. – 2003. – С. 89-93.

8. Шелудяков А.А., Пиза Н.Д. Распараллеливание задачи моделирования движения космического аппарата // Збірка тез доповідей учасників міжнародної науково-практичної конференції студентів, аспірантів, молодих вчених “Комп’ютери. Програми. Інтернет – 2003” (21-23 квітня 2003р., м.Київ) / Уклад.: Є.А. Дрок. –К.: ІВЦ «Видавництво «Політехніка»», 2003. – С. 67-68.

9. Пиза Н.Д., Кудерметов Р.К. Применение кластерных систем для моделирования движения космического аппарата // Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах. Материалы третьего международного научно-практического семинара / Под ред. проф. Р.Г. Стронгина. – Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета. – 2003. – С. 127-135.

10. Кудерметов Р.К., Пиза Н.Д., Хохлов Н.Н. Параллельные вычисления на кластерных системах (Краткий обзор) // Збірник наукових праць за результатами міжнародної науково-практичної конференції «Мікропроцесорні пристрої та системи в автоматизації виробничих процесів» (15-17 травня 2003р., м. Хмельницький). –Хмельницький, 2003. – С. 58-63.

11. Пиза Н.Д., Швец К.В. Визуализация динамики движения космического аппарата // IV міжнародна молодіжна науково-практична конференція “Людина і космос”: Збірник тез. – Дніпропетровськ: НЦАОМУ. – 2002. – С. 87.

12. Кудерметов Р.К., Пиза Н.Д. Применение параллельных блочных методов интегрирования для моделирования в реальном масштабе времени // Материалы Х семинара «Моделирование в прикладных научных исследованиях» (3-4 сентября 2003г., Одесса). – Одесса, 2003. – С. 65-67.

13. Пиза Н.Д., Хохлов Н.Н., Кудерметов Р.К. Вопросы организации подготовки специалистов по параллельным вычислениям // Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах. Материалы второго международного научно-практического семинара / Под ред. проф. Р.Г. Стронгина. – Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского госуниверситета. – 2002. – С. 239-241.

14. Piza N.D., Kudermetov R.K. Visualization of Simulation for Spatial Distributed Processes on Parallel Computing Systems // Матеріали міжнародної конференції з управління “Автоматика-2002”. – Том 2. – Донецьк: ДонНТУ. – 2002. – С. 141-142.

15. Пиза Н.Д., Хохлов Н.Н., Кудерметов Р.К. Концепция построения системы моделирования и визуализации динамических объектов // Матеріали міжнародної конференції з управління “Автоматика-2001”. – Том 2. – Одеса: ОДПУ. – 2001. – С. 118-119.