Архив статей журнала
Представлена конструкция излучателя Вивальди кардиоидной формы с прямоугольными импедансными вставками по краям его металлизации. Исследовано влияние импедансных вставок от их расположения и параметров на характеристики излучателя. Приведены частотные характеристики коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН), коэффициента усиления (КУ), коэффициента полезного действия (КПД) и уровня кроссовой поляризации излучателя без импедансных вставок и с ними. Разработанный излучатель является электрически компактным (электрическая высота на верхней рабочей частоте равна 0,740 λ, а на нижней - 0,127 λ) и сверхширокополосным (СШП) с коэффициентом перекрытия (КП) 5,809:1 в рабочей полосе частот 127,3-739,5 МГц. Ширина импедансных вставок изменялась от 5,0 мм до 25,5 мм. При этом, увеличение ширины приводит к небольшому расширению рабочей полосы частот и увеличению КП. А вот КУ практически не изменяется, так как излучатель является слабонаправленным и его КУ зависит в основном от размера апертуры. Численные значения КПД и уровня кроссовой поляризации при увеличении ширины вставок также практически не изменяются. Оптимальное значение ширины импедансных вставок равно 25,5 мм. Высота импедансных вставок отсчитывалась от верхней части излучателя. Рассмотрено влияние импедансных вставок высотой 60, 100, 140, 145 и 160 мм. Определено, что с увеличением их высоты ширина рабочей полосы увеличивается, однако средний уровень КСВН в полосе частот 180-280 МГц плавно растет. КУ, КПД и уровень кроссовой поляризации при увеличении высоты вставок также практически не изменяются. Оптимальное значение высоты импедансных вставок равно 25,5 мм. Таким образом, введение импедансных вставок позволяет добиться расширения рабочей полосы частот излучателя.
Рассмотрены вопросы, связанные с автоматизацией процедуры синтеза систем прикладной фотограмметрии. Такие системы служат для измерения и учета объектов по изображениям и в настоящее время широко применяются в различных областях деятельности, таких как картографирование, археология и аэрофотосъемка. Широкому применению также способствует повышение доступности и мобильности устройств для получения изображений. Все это обусловило проведение активных исследований, направленных на разработку методического обеспечения для систем прикладной фотограмметрии. Отслеживание в ручном режиме появления новых методов и алгоритмов фотограмметрической обработки информации для широкой номенклатуры областей применения достаточно затруднительно, что делает актуальной автоматизацию данной процедуры. Предлагаемое в статье решение основано на использовании базы знаний о методах обработки информации в системах прикладной фотограмметрии, основными элементами которой являются нечеткая онтология предметной области и база данных, что логично, т.к. информация о предметной области может быть достаточно легко структурирована. В качестве основы для онтологии было взято существующее решение, которое было дополнено на основе результатов анализа текущего состояния предметной области. Полученная онтология далее использована для поиска и классификации методов обработки информации в системах прикладной фотограмметрии и заполнения базы знаний. В связи с активизацией разработки новых методов обработки информации в системах прикладной фотограмметрии возникает необходимость модификации онтологии и пополнения базы данных, т. е. пополнения базы знаний. Важным источником информации для этого является Интернет. Для автоматизации поиска данных о методах обработки информации и пополнения базы знаний целесообразно использовать большие языковые модели, благодаря которым упрощается решение нескольких задач в области обработки естественного языка, которые включают кластеризацию и формирование новых сущностей для классификации. Соответствующий метод описан в статье. Для метода приведены результаты тестирования его работоспособности. В рамках решения задач проведён сравнительный анализ больших языковых моделей, в результате которого была вобрана модель RoBERTa.
Цель данного исследования заключается в создании компьютерной модели, которая будет использоваться для улучшения системы пассивного отвода тепла от бассейна выдержки с двухфазным кольцевым термосифоном. Данная модель позволит провести анализ работы системы, определить набор квазиоптимальных решений для ее параметров и улучшить эффективность отвода тепла. Разработка такой модели может помочь улучшить процессы теплообмена и повысить эффективность работы системы в целом. Метод. Для решения поставленной задачи использовались методы математического и компьютерного моделирования, производилось изучение механизмов передачи тепла в системе и определение оптимальных параметров для эффективного отвода тепла, а также сравнение различных вариантов конструкции и параметров системы для выбора наиболее эффективного решения. Использование данных методов обеспечил комплексный подход к разработке и совершенствованию системы пассивного отвода тепла с двухфазным кольцевым термосифоном.
Результат. Разработана компьютерная модель совершенствования системы пассивного отвода тепла от бассейна выдержки с двухфазным кольцевым термосифоном. Эта модель позволяет проводить анализ работы системы, усовершенствовать ее параметры и улучшить эффективность отвода тепла. Создание такой модели является важным шагом в развитии и совершенствовании системы, позволяя более точно прогнозировать ее работу и вносить необходимые улучшения.
Вывод. Разработанная компьютерная модель может быть использована для дальнейших исследований, усовершенствования процессов отвода тепла и повышения эффективности работы системы в целом. Она позволяет более детально изучить процессы отвода тепла и настроить работу системы. Модель предоставляет возможность проводить численные расчеты, анализировать различные сценарии и оценивать эффективность изменений параметров системы.
Рассмотрены методы навигации БПЛА, основанные на данных дистанционного зондирования Земли: аэро- или космо- фотоснимках высокого разрешения, обработанных специальным образом. Для видеонавигации используются ортонормированные фотоснимки местности, для навигации по микрорельефу - фотоснимки, обработанные методом стереофотограмметрии. Методы видеонавигации основаны на выделении и сопоставлении характерных точек на текущем и опорном изображениях. В зависимости от наличия эталонных данных в виде фотоснимков видеонавигация подразделяется на одометрическую и по привязке изображений к местности. Одометрическая навигация не требует эталонных данных, что является её положительной чертой, однако в её принципы работы заложено нарастание ошибок определения навигационных параметров. Видеонавигация по привязке изображения обеспечивает более высокие точностные характеристики, но требует предварительной подготовки эталонных данных и использования бортовых вычислителей с большим объемом памяти. Разработанные методы видеонавигации проверены путем математического моделирования, результаты которого показали, что целесообразно комбинировать эти два метода. В этом случае ожидаемая точность навигации БПЛА с использованием предложенных методов сопоставима с точностью СНС. Реализация методов видеонавигации в бортовом вычислителе на базе одноплатного модуля NVIDIA Jetson TX2 показала их работоспособность в реальном масштабе времени. Методы навигации по микрорельефу основываются на поисковом оценивании координат БПЛА в пределах доверительного квадрата. Результаты математического моделирования навигации по микрорельефу показали, что метод работоспособен с высокой (3-8 м) точностью как при полете БПЛА над антропогенной местностью, так и при полете над естественным объектовым составом. Реализация навигации по микрорельефу в бортовом вычислителе, построенном на модуле Салют-ЭЛ24ПМ2 РАЯЖ.441461.031, показала её работоспособность в реальном масштабе времени. Предложенные методы видеонавигации и навигации по микрорельефу были успешно апробированы на стенде полунатурного моделирования. В ближайшее время предполагаются их летные испытания. Для практической реализации разработанных методов высокоточной навигации необходимо решить вопрос с обеспечением потребителя эталонными данными, полученными на основе оперативной обработки актуальных космо- или аэро- фотоснимков местности высокого разрешения.
Работа относится к области радиосвязи и посвящена анализу функционирования квадратурного стробоскопического преобразователя частоты, который в настоящее время широко применяется в системах программно-определяемого радио, реализованных по принципу приемника прямого преобразования. Такая структура приемника сочетает в себе ряд важных для практической реализации достоинств, таких как высокая адаптивность, простота изменения конфигурации демодулятора, простота аппаратной части приемника и низкая стоимость компонентов. Несмотря на сравнительно широкое распространение квадратурных стробоскопических преобразователей, вопросы их теоретико-сигнального анализа и оптимизации параметров по критериям, характерным для типовых задач радиосвязи, недостаточно освещены в открытых источниках. Известные сложности имеются также и в выборе терминологии, в связи с чем в работе приводится несколько наиболее распространенных в литературе наименований устройств рассматриваемого типа. В основной части работы предлагается достаточно простая математическая модель квадратурного стробоскопического преобразователя частоты, основанная на ряде упрощающих допущений. В то же время, указанные допущения не уменьшают общности полученных результатов. На основе предложенной модели выполняется оценка коэффициента передачи преобразователя частоты. Помимо исследования идеализированной математической модели, в которой переключения считаются мгновенными, производится исследование влияния конечного времени коммутации на коэффициент передачи преобразователя частоты. Для выполнения анализа используется математический аппарат теории сигналов. Предложенная в работе модель стробоскопического преобразователя частоты допускает дальнейшее усложнение и использование для исследования влияния дополнительных факторов на характеристики радиотехнических систем, имеющих рассматриваемую архитектуру. В частности, возможно исследование влияния кратковременной нестабильности (джиттера) периода переключений ключа, а также влияния неидентичности параметров квадратурных каналов. Полученные аналитические выражения и приведенные графики исследованных зависимостей могут быть полезны при проектировании систем радиосвязи различного назначения, в которых используется квадратурный стробоскопический преобразователь частоты.
Статья посвящена актуальной проблеме представления и классификации длинных текстовых документов с использованием трансформеров. Методы представления текста, основанные на трансформерах, не могут эффективно обрабатывать длинные последовательности из-за их процесса самовнимания, который масштабируется квадратично с длиной последовательности. Это ограничение приводит к высокой вычислительной сложности и невозможности применения таких моделей для обработки длинных документов. Для устранения этого недостатка, в статье разработан алгоритм на основе трансформера SBERT, который позволяет построить векторное представление длинных текстовых документов. Ключевая идея алгоритма заключается в применении двух различных процедур к созданию векторного представления: первая основана на сегментации текста и усреднении векторов сегментов, а вторая - на конкатенации векторов сегментов. Такая комбинация процедур позволяет сохранить важную информацию из длинных документов. Для проверки эффективности алгоритма был проведен вычислительный эксперимент на группе классификаторов, построенных на основе предложенного алгоритма, и группе известных методов векторизации текста, таких как TF-IDF, LSA и BoWC. Результаты вычислительного эксперимента показали, что классификаторы на основе трансформеров в целом достигают лучших результатов по точности классификации по сравнению с классическими методами. Однако, это преимущество достигается за счет более высокой вычислительной сложности и, соответственно, более длительного времени обучения и применения таких моделей. С другой стороны, классические методы векторизации текста, такие как TF-IDF, LSA и BoWC, продемонстрировали более высокую скорость работы, что делает их более предпочтительными в случаях, когда предварительное кодирование не допускается и требуется работа в режиме реального времени. Предложенный алгоритм обработки и представления длинных документов доказал свою высокую эффективность и привел к увеличению точности классификации набора данных BBC на 0,5% по критерию F1.
Рассматриваются вопросы современного состояния исследований и тенденции в области защиты передаваемых данных передовыми криптографическими методами. Приведено описание процесса шифрования и дешифрования информации при помощи абсолютно стойкого метода одноразового блокнота - шифра Вернама. В статье представлены типичные примеры задач, реализованные в области квантовой криптографии. Последнее включает в себя такие элементы, как неопределенность исходов, запутанность на квантовом уровне и принцип неопределенности Гейзенберга. Обсуждается подход к шифрованию данных с использованием симметричных алгоритмов и выдвигаются критерии для ключей шифрования, которые гарантируют полностью конфиденциальную передачу информации. Приводится краткий обзор истории развития квантовых коммуникационных систем и криптографии, подчеркивается важность дальнейших исследований в этой сфере. Отмечается, что в криптографии ключевым аспектом безопасности является распределение ключей шифрования среди авторизованных пользователей. Квантовая криптография предлагает решение для создания и распределения ключей с помощью методов, основанных на принципах квантовой механики, которые применяются в системах квантового распределения ключей. Современные реализации систем КРК всесторонне исследуются, в том числе на предмет различного рода атак, но подавляющее большинство исследований сосредоточено на поиске уязвимостей в работе квантовых протоколов, например, через техническое несовершенство компонентов систем КРК. В работе рассматривается способ осуществления несанкционированного доступа к системе КРК в процессе калибровки аппаратуры детектирования. Исследован способ получения несанкционированного доступа к работе системы квантового распределения ключей в режиме калибровки и предложен метод противодействия. Приведены результаты натурных исследований, которые показывают, что системы квантового распределения ключей имеют уязвимости не только при работе квантового протокола, но и в других жизненно важных стадиях функционирования системы. Описанный тип атаки позволяет несанкционированно получить данные о квантовом канале связи и осуществлять управляемую помеху процессу работы системы. Предложен способ построения автокомпенсационных систем оптической связи, обеспечивающий защищенность процесса калибровки от несанкционированного доступа. Показано влияние ослабленных до фотонного уровня синхроимпульсов на вероятность верного обнаружения отрезка времени с оптическим сигналом. В статье описаны результаты экспериментов, демонстрирующие различия между теоретическими данными и фактическими характеристиками отдельных элементов системы квантовой связи.
Исследованы способы определения размера популяции в генетическом алгоритме и изучена зависимость между количеством особей и скоростью работы алгоритма. Описываются методы определения оптимального количества особей в популяции разными методами: в зависимости от размера хромосом, для древовидного типа хромосом, при наличии фактора зашумленности и по методу соседнего элемента с выставлением максимальной и минимальной границы. Данные, полученные по выполнении каждого метода, отличаются между собой, по причине этого произведена оценка с целью проверить точность теоретических данных, сравнив их с экспериментальными. Для проведения экспериментов была разработана программа на графической платформе «Unity» с возможностью изменения количества особей в популяции. После получения результатов было проведено сравнение экспериментальных данных с данными, полученными на основе методов определения размера популяции в генетическом алгоритме из первой части работы. Эксперимент показал, что оптимальный размер популяции лежит в диапазоне 100-160 особей. При уменьшении их количества время выполнения поставленной задачи начинает существенно увеличиваться, а при увеличении за расчетный предел - сокращение времени выполнения не соответствует затрачиваемым вычислительным ресурсам. Сами полученные экспериментальные данные имеют наименьшую погрешность с методом, используемым древовидное представление хромосом. Результаты исследования могут быть использованы для выбора размера популяции при обучении для достижения лучшего соотношения затрачиваемой вычислительной мощности к скорости обучения, а определенный в процессе работы метод может помочь в теоретических расчетах.
В современных системах видеонаблюдения, в которых широко распространено использование технологии компьютерного зрения, наиболее важной информацией на изображении являются данные о контурах объектов и выделение мелких деталей. К системам предъявляются жесткие требования, такие как: высокая скорость обработки информации с большого количества камер одновременно, работа в условиях плохого освещения объекта и под воздействием внешних шумов (электромагнитных полей, коротких помех от высоковольтных линий передач). Поэтому совершенствование методов обработки изображения с применением устройств распараллеливания вычислений и построения многопоточной системы является актуальной задачей. В данной работе для обработки изображения на ПЛИС разработан и смоделирован анизотропный фильтр высоких частот 3x3. Описан алгоритм его построения в виде разделимого векторного представления. Дано подробное описание о разработке эффективного разделимого двумерного цифрового фильтра для повышения резкости и выделение границ объектов RGB-изображений. Фильтр основан на синтезе предложенного анизотропного фильтра высоких частот 3x3 и градиентного фильтра Собеля. Спроектирована соответствующая структурная схема фильтра. По результатам обработки искаженного изображения можно сделать вывод о том, что разработанный фильтр обладает свойством более равномерной детализации и выделения объектов на изображении и менее подвержен гауссовскому шуму по сравнению с градиентным фильтром Собеля и фильтром высоких частот Лапласа. Разработана схема конвейера фильтра на ПЛИС для обработки одной плоскости RGB изображения. За счет использования разделимых фильтров предложенная реализация практически в 2 раза оптимальнее по числу выполняемых операций сложения/вычитания, чем прямая реализация градиентного фильтра Собеля 3х3 и анизотропного фильтра высоких частот 3х3.
При возникновении чрезвычайной ситуации необходимо принять эффективные экстренные меры. Известно, что аварийное событие обладает характеристиками ограниченности времени и информации, вредоносности и неопределенности, а лица, принимающие решения, часто ограничены в рациональности в условиях неопределенности и риска. Психологическое поведение людей следует учитывать в реальных процессах принятия решений. Принятие решений в чрезвычайных ситуациях является актуальной задачей и предметом исследовательских интересов. В этой статье представлен новый подход к принятию экстренных решений с использованием нечетких колеблющихся множеств. Для определения весов критериев строится математическая модель, которая позволяет преобразовать значения критериев в совместимую шкалу и исключить влияние различных шкал для их измерений. Чтобы отобразить психологическое поведение лиц, принимающих решения, вводится функция степени группового удовлетворения и функция ценности воспринимаемой полезности альтернативы. Вычисляется и ранжируется полезность альтернатив, приводится пример исследования чрезвычайной ситуации. По сравнению с существующими методами предлагаемый метод к принятию решений в условиях чрезвычайной ситуации имеет следующие особенности: расширяются возможности для определения весов критериев принятия решений, когда критерии имеют различную шкалу; метод учитывает психологию ЛПР, в отличие от известных подходов, предполагающих рациональность решений ЛПР; по сравнению с теорией проспектов метод не требует субъективной оценки уровня ожиданий, использует меньшее количество параметров, что расширяет область его применения. Предложенный метод также имеет некоторые ограничения: требуются определенные вычислительные затраты при большом количестве альтернативных решений и характеризующих их атрибутов. Однако это ограничение преодолевается при использовании программного обеспечения, такого как MATLAB. Интересной представляется возможность в будущем применить предлагаемый метод для задач оценки риска при принятии решений в условиях нечеткой информации, если значения атрибутов являются случайными величинами.
Современные технологические требования и развивающаяся городская инфраструктура ставят задачу разработки методов распознавания и классификации пожароопасных ситуаций. Быстрое и эффективное распознавание начальных признаков возгорания становится жизненно важным аспектом обеспечения безопасности людей, а также материальных ценностей. В связи с этим разрабатываются, реализуются, тестируются и внедряются системы, способные автоматически распознавать и классифицировать пожароопасные ситуации. Классификации пожароопасных ситуаций позволяет определить степень опасности обнаруженных отклонений, что способствуют к принятию более эффективных решений по предотвращению последствий пожаров и их признаков таких как, однократное кратковременное повышение температуры и уровня задымленности которое может указывать на выход из строя электрических компонентов, расположенных возле датчиков. Алгоритм классификации пожароопасных ситуаций разработан для комплекса взаимосвязанных датчиков, который в свою очередь, за счет своей структуры, позволяет обнаруживать даже малейший признака пожара. В рамках данного исследования приводится алгоритм классификации пожароопасных ситуаций на основе нейросетевых технологий. Приведено описание существующих классов пожароопасных ситуаций, а также критерии, по которым размечались данные по указанным классам. Проведено моделирование алгоритма на обучающей и тестовой выборках с приведением используемых параметров точности, формулой их расчетов, результатами классификации пожароопасных ситуаций. Проведено исследование влияния шага отсчета в выборке базы данных на параметры точности и время обучения нейронной сети. Разработанный алгоритм реализован на языке программирования Python в IDE PyCharm. Датасет для обучения и тестирования получены из реальных источников, содержащих информацию об обнаруженных пожароопасных ситуациях в метрополитенах, в которых установлен комплекс взаимосвязанных датчиков. Результаты моделирования алгоритма показали, что предложенный алгоритм обладает высокой точностью для предиктивной классификации пожароопасных ситуаций на реальных объектах.
Предложен двухэтапный алгоритм синхронизации на основе выбора смежной пары сегментов с максимальным суммарным отсчётом в системе КРК. В основе алгоритма известный подход к уменьшению времени вхождения в синхронизм - анализ смежных пар временных сегментов. Отличительной особенностью предложенного алгоритма является обеспечение вероятности успешного поиска и тестирования не хуже требуемого уровня. Необходимо отметить, благодаря этапу тестирования производится отбраковка ошибочных решений, принятых на этапе поиска, что позволяет минимизировать вероятность ложной синхронизации вследствие регистрации шумовых импульсов. На этапе поиска аппаратура последовательно регистрирует суммарные отсчёты со всех смежных пар сегментов. Далее выбирается пара сегментов с максимальным суммарным отсчётом, причём отсчёт в одной из пар сегментов надёжно превышает значения отсчётов со всех других пар сегментов, и аппаратура переходит к этапу тестирования. Тестирование состоит в опросе фотодетектора в течение импульса стробирования для повторной регистрации отсчёта. В случае положительного тестирования процесс «грубой» оценки момента приёма синхроимпульса считается успешно завершённым, в противном случае - аппаратура возвращается к поиску в следующем кадре. Отметим, этапам поиска и тестирования соответствуют предельно допустимые числа кадров и тестов соответственно. Получены аналитические выражения для расчёта временных и вероятностных характеристик этапов поиска и тестирования предложенного алгоритма обнаружения на основе выбора смежной пары сегментов с максимальным суммарным отсчётом, в том числе для расчёта допустимого числа кадров и тестов при обеспечении требуемых вероятностей успешного поиска и тестирования соответственно. Установлено, при увеличении среднего числа фотонов в синхроимпульсе средние числа кадров и тестов, а также среднее время успешного поиска и тестирования значительно снижаются. Например, при увеличении среднего числа фотонов в синхроимпульсе в 5 раз среднее число тестов для успешного тестирования и среднее время успешного тестирования уменьшаются в 1,5 раза, а допустимое число тестов - в 5 раз.