Рассмотрено использование метода нелинейного программирования при решении задачи восстановления сигналов. Предполагается, что входной сигнал представлен в виде взвешенной суммы элементов заданного базиса, после чего коэффициенты разложения определены методами численной оптимизации из условия наилучшего соответствия выходам системы. Решена задача восстановления перегрузок летательного аппарата, для которого известны углы ориентации и проекции скорости в нормальной земной системе координат. Проведено сравнение полиномов Чебышева и эрмитовых кубических сплайнов в качестве базиса для представления сигналов, приведены их преимущества и недостатки при численном решении выбранной задачи. Применен модифицированный метод Ньютона для определения коэффициентов разложения. Оценено влияние различных видов погрешностей измерений на точность решения. Рассмотрены погрешности в оценках проекций скоростей, распределенные по нормальному закону, постоянные погрешности при определении скоростей и углов рыскания, граничных условий для перегрузок. Предлагаемый метод не подвержен влиянию постоянных погрешностей в проекциях скорости, а погрешности граничных условий перегрузок оказывают ограниченное влияние на точность решения, в основном сконцентрированное в начале и конце участка. Качество решения ухудшается при внесении случайных шумов в проекции скорости и постоянных погрешностей в угол рыскания, что позволило сравнить выбранные способы аппроксимации сигналов. Численный эксперимент показал, что полиномы Чебышева в общем случае позволили добиться более точной аппроксимации сигнала, чем эрмитовы кубические сплайны, несмотря меньшее число параметров
Приведен численный метод оценки птицестойкости остекления кабин летательных аппаратов, основанный на использовании аппарата теории планирования эксперимента и регрессионного анализа. Приведены результаты оценки птицестойкости остекления (изделий конструкционной оптики) в виде полиномиальной зависимости численного значения напряжения растяжения материала остекления от комплекса входных независимо действующих факторов (скорости полета летательного аппарата, массы птицы и угла встречи с преградой). Опыт разработки, создания, испытаний и эксплуатации изделий остекления самолетов подтверждает необходимость исследований в таком научно-практическом направлении. Численно соударения птиц с элементами самолетных конструкций, выступающих в набегающий воздушный поток, исследуются давно и успешно. В “машинном” эксперименте, в соответствии с теорией планирования эксперимента, воспроизведено одновременное изменение всех факторов. Проведено исследование о пригодности методического и алгоритмического обеспечения процедур оценки птицестойкости остекления кабин летательных аппаратов на всех этапах испытаний, включая государственные, а также возможности использования указанного метода, позволяющего оптимизировать сам процесс испытаний при выполнении критериев ротатабельного центрального композиционного планирования эксперимента. Наличие значимых коэффициентов при взаимодействиях факторов и квадратичных значениях факторов указывает на правильность выбора формы аппроксимирующего уравнения и ротатабельного центрального композиционного планирования второго порядка в качестве плана эксперимента. Предложено использовать аппроксимационную модель соударения птицы с остеклением кабин летательных аппаратов для решения задач оценки птицестойкости конструкции и рекомендовать ее заинтересованным предприятиям и организациям к практическому применению
Предложена имитационная компьютерная модель гетерогенного транспортного потока, основанная на подходе клеточных автоматов. В модели присутствуют три типа агентов — участников дорожного движения: транспортные средства, управляемые человеком, беспилотные и девиантные транспортные средства. В основе динамики движения лежат правила поведения, сформулированные в усовершенствованной модели S-NFS. Предложены и проанализированы три правила поведения девиантных агентов: два правила связаны с перестроением, и одно — с намеренным снижением скорости. Показано, что при средней плотности транспортного потока на него в основном влияют девиантные транспортные средства. Рассмотрена задача выявления девиантного поведения в транспортных потоках с использованием нейронных сетей. Исследование проводилось на созданной обучающей выборке, которая получена с помощью разработанной имитационной модели. Наблюдения в выборке включали в себя данные о скорости отслеживаемого транспортного средства, относительных положениях и скоростях соседних транспортных средств, а также информацию о перестроениях. Эти данные организованы в виде матриц, что позволило эффективно внедрить их в архитектуру нейронной сети. Полученные результаты демонстрируют, что нейронные сети, даже с относительно простой архитектурой, эффективно классифицируют транспортные средства в потоке и выявляют их девиантное поведение, что подчеркивает перспективность применения нейронных сетей в интеллектуальных транспортных системах
Проанализированы результаты разбора нештатных ситуаций, возникающих при передаче информации по магистральному последовательному интерфейсу при летно-конструкторских испытаниях ряда современных космических аппаратов. Предложены общие требования к протоколам взаимодействия. Выявлено, что к нештатным ситуациям приводит отсутствие в бортовых вычислительных системах следующих функций: установки признака “Абонент занят”, проверки командного слова на допустимость, работы с командами управления “Передать ответное слово”, “Установить оконечное устройство в исходное состояние”, с контрольными суммами, сбором и накоплением диагностической информации, локализацией места отказа. Рассмотрены неисправности, возникающие при взаимодействии бортовых вычислительных систем и центрального бортового компьютера по магистральному последовательному интерфейсу, описаны их проявления. Приведен перечень сообщений взаимодействия по магистральному последовательному интерфейсу, необходимых для локализации и устранения неисправностей. Определены требования по сбору и накоплению диагностической информации, взаимодействию центрального бортового компьютера с вычислительными системами бортового комплекса управления. Отмечено, что при контроле на заводах-изготовителях бортовых вычислительных систем необходима проверка устойчивости на пороговых значениях сигналов и взаимодействия бортовых вычислительных систем и центрального бортового компьютера при наличии неблагоприятных факторов (сбоев и отказов), возникающих при работе по магистральному последовательному интерфейсу
Современное развитие оптических неинвазивных методов диагностики в медицине требует разработки рабочих мер, имитирующих свойства реальных биотканей, хранящих и воспроизводящих единицы измеряемых величин для калибровки приборов и обеспечения единства измерений. Разработана рабочая мера, имитирующая пульсирующий кровоток в коже, для настройки и калибровки приборов оптической флоуметрии и фотоплетизмографии. Основу рабочей имитационной меры составляет полимердиспергированная жидкокристаллическая пленка с функциями электрооптического модулятора. Принцип работы пленки заключается в выравнивании жидких кристаллов при подаче на нее напряжения, уменьшении рассеивающих свойств и увеличении тем самым коэффициента пропускания. Это позволяет моделировать переменную составляющую фотоплетизмографического сигнала, обусловленную пульсацией крови. На основе классической двухпотоковой модели Кубелки — Мунка проведен теоретический расчет оптических потоков, вышедших с поверхности рабочей имитационной меры и регистрируемых приборами. Показано, что оптический поток, обратно рассеянный от рабочей имитационной меры, сопоставим с оптическим потоком от реальной кожи, а диапазон изменения глубины модуляции воспроизводимого сигнала превышает таковой для сигналов от кожи. Разработан электронный блок управления модулятором, программируемый в среде LabView на компьютере. Показана способность меры воспроизводить сигналы на разных гармониках в диапазоне значений частоты 0…10 Гц для имитации разных форм пульсовых волн, что делает ее пригодной для калибровки датчиков диагностических приборов
Рассмотрена возможность создания оптической схемы приемного канала лазерного локатора, работающего в широком спектральном диапазоне с высоким разрешением. В целях минимизации влияния хроматических аберраций и аберраций других типов на качество изображения выбрана модификация зеркальной системы Грегори — схема Корша с асферическими главным, вторичным и третьим зеркалами, обеспечивающая высокие оптические показатели в широком спектральном диапазоне. Приведены расчеты конструктивных параметров и оптических характеристик. Выполнена оценка качества изображения, соответствующего поставленной задаче, — получить размеры пятна рассеяния в плоскости изображения, близкие к дифракционному пределу. Оптимизация полученной оптической схемы позволила существенно уменьшить значения ее основных аберраций — кривизны поля и дисторсии. Высокое качество изображения и оптические характеристики полученной оптической схемы позволяют расширить функции лазерного локатора для оценки температуры факела летательных аппаратов методом анализа стоксовой и антистоксовой компонент излучения, рассеянного от пламени, в спектральных диапазонах колебательных переходов основных углеводородов, содержащихся в авиационном топливе. Полученные значения температуры являются дополнительными параметрами идентификации объекта при его обнаружении бортовым лазерным локатором Просьба ссылаться на эту статью следующим образом: Аникьев А. А., Барышников Н. В., Якубовский С. В. Приемный оптический канал лазерного локатора с функцией дальномера и спектроанализатора.
Проанализированы статистические данные по авиационным инцидентам, возникающим в зоне аэродрома, и исследования современных программных решений, предназначенных для предотвращения конфликтных ситуаций при рулении в зоне аэродрома. Приведен обзор технологий для бортового оборудования, таких как функции “Движущаяся карта аэропорта” (Airport Moving Map, AMM), “Оповещение на поверхности” (Surface Alerting Function, SAF), система предупреждения о положении относительно взлетно-посадочной полосы (Runway Awareness and Advisory System, RAAS), система предотвращения выкатывания за пределы взлетно-посадочной полосы (Runway Overrun Prevention System, ROPS). Определены ключевые функции рассматриваемых технологий, которые направлены на повышение ситуационной осведомленности, снижение рабочей нагрузки и оперативное информирование о возможных угрозах безопасности пилотов (экипажа). В результате проведенного анализа выявлены перспективы разработки нового программного обеспечения, способного уменьшить рабочую нагрузку в условиях интенсивного воздушного и наземного трафиков, а также неблагоприятных погодных условий. Решения ориентированы на снижение рисков, обусловленных воздействием человеческого фактора, таких как несанкционированные выезды на взлетно-посадочную полосу и выкатывание за ее пределы, потеря ориентации на аэродроме
Рассмотрены влияние модуля имитации сетчатки глаза человека на возможность распознавания образов нейронной сетью, существующие программные модели сетчатки и их применение в задаче распознавания образов. Разработан модуль имитации сетчатки глаза человека. Модуль состоит из трех слоев. Первый слой имитирует рецепторы сетчатки глаза человека, предложены варианты расположения на этом слое программных рецепторов. Второй и третий слои модуля имитируют слои биполярных и ганглиозных клеток сетчатки. Для этих слоев разработан вариант организации рецептивных полей нейронов. Выполнена оценка качества работы модуля сетчатки глаза человека на задаче распознавания образов. Тестирование проведено на полносвязной нейронной сети. Создано две модели с одинаковыми параметрами. Одна обучалась на выборке изображений фруктов, сфотографированных с разных ракурсов, в оттенках серого, другая — на той же выборке, но предварительно обработанной с помощью модуля имитации сетчатки глаза человека. Приведены графики обучения нейронной сети на обеих выборках, результаты распознавания образов нейронной сетью и рекомендации по использованию описанного модуля
Стремительное развитие технологий глубокого обучения и их широкое внедрение в различных областях требует эффективных решений для аппаратного ускорения вычислительно сложных моделей нейронных сетей. В качестве аппаратной платформы для акселерации задач глубокого обучения особый интерес представляют программируемые пользователем вентильные матрицы, сочетающие гибкость перепрограммирования и эффективность аппаратной реализации. Вентильные матрицы обеспечивают возможность тонкой настройки вычислительных конвейеров и совершенствования иерархии памяти, что позволяет достичь существенного снижения латентности и повышения энергоэффективности при выполнении фазы обучения и логического вывода. Приведены теоретические и практические достижения в усовершенствовании компонентов и архитектуры программируемых пользователем вентильных матриц для эффективного ускорения алгоритмов глубокого обучения. Рассмотрены различные подходы к построению акселераторов: от структурно-фиксированных ускорителей до программно-конфигурируемых аппаратных ускорителей, обеспечивающих баланс между производительностью и адаптивностью ускорителя. Особое внимание уделено усовершенствованию компонентов программируемых пользователем вентильных матриц и их специализации для эффективной реализации базовых операций глубокого обучения, включая матричные вычисления и операции умножения с накоплением различной точности Отдельные результаты работы получены в рамках выполнения государственного задания (FSFN-2024-0086)
Оценка функционального состояния человека выполняется при оптимизации производственных процессов, распределении трудовых ресурсов, определении соответствующей физической и нервно-психической нагрузки, повышении нервно-психической устойчивости и проведении профилактических мероприятий против различных заболеваний. Рассмотрены подходы к оценке функционального состояния человека, а также данные, используемые для оценки состояния, и методы их сбора. Описаны метрики состояния человека и способы их интерпретации в контексте таких аспектов состояния, как вовлеченность и стресс. Предложен метод автоматизированной оценки состояния как свертки показателей, определяемых на основе разнородных данных, собираемых в процессе деятельности человека, что позволяет учитывать различные аспекты состояния и повышать степень уверенности в результатах его оценки. Из-за сложности интерпретации и интеграции разнородных данных обобщенная оценка состояния проводится с использованием механизма нечеткого вывода. Приведена архитектура интеллектуальной системы, включающая в себя подсистему оценки состояния, интерфейс прикладного программирования (API) и подсистему сбора данных. Разработана подсистема сбора данных пользователя, работающего за компьютером. Определены направления дальнейших исследований, связанные с расширением набора оцениваемых состояний человека и модификацией показателей оценки
Проведено сравнение методик контроля цифровых высокоскоростных интерфейсов передачи данных. Для оптимизации времени проверок применен параметрический контроль ключевых характеристик высокоскоростного интерфейса передачи данных, для отладки программного обеспечения — функциональный контроль с добавлением искажений передаваемых данных. Рассмотрены особенности контроля интерфейсов с учетом скорости передачи данных, их архитектур и функциональных особенностей. Для систематизации проверок интерфейса применен вариант разбиения методов контроля с привязкой к уровням сетевой модели OSI-интерфейса. Приведены рекомендации по выбору средств измерений для анализа сигналов. Рассмотрены аспекты методик параметрического контроля. Разрабатываемые методики параметрического контроля высокоскоростных интерфейсов позволяют контролировать параметры скоса и джиттера сигнала. Такие измерения представляют собой более сложную задачу, чем измерение времени нарастания сигнала и амплитуды. Приведены результаты сравнения параметров интерфейсов мультиплексного канала информационного обмена, SpaceWire и Serial RapidIO применительно к задаче контролепригодности — важного фактора, влияющего на стоимость и сложность такой разработки
Рассмотрены диссипативные процессы, протекающие в типовых внутренних неразъемных (клеевых и паяных) соединениях волновых твердотельных гироскопов, реализуемых при сборке резонатора с основанием и установке пьезоэлементов на его поверхность. Часть энергии колебаний резонатора рассеивается за счет объемных и термоупругих процессов в материале соединительных слоев, что существенно ухудшает характеристики прибора. Этот эффект можно уменьшить путем балансировки резонатора, увеличения площади соединения, уменьшения толщины соединительного слоя и подбора материала слоя с малым объемным внутренним трением. Осевая асимметрия такого соединения приводит к зависимости вносимых потерь от окружного угла. В соединении пьезоэлемент–резонатор, кроме объемного внутреннего трения, следует учитывать возникающие при изгибных колебаниях термоупругие потери. Определено, что использование паяных соединений предпочтительнее по сравнению с клеевыми при толщине слоя менее ~ 20 мкм, тиксотропные свойства клеев приводят к гистерезису их неупругих свойств при нагреве и охлаждении, и, следовательно, к погрешностям волновых твердотельных гироскопов. Проанализировано влияние конфигурации внутренних неразъемных соединений и свойств материала соединительного слоя на рассеяние энергии колебаний