АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ

Резник А.Л., Тузиков А.В., Соловьев А.А., Торгов А.В. Анализ случайных точечных изображений с использованием программ для символьных вычислений и обобщённых чисел Каталана

Аннотация:
Представлены оригинальные программные и комбинаторно-геометрические вычислительные схемы, разработанные и применённые при нахождении точных аналитических формул, описывающих вероятность безошибочного считывания случайных точечных изображений, регистрируемых с помощью сканирующей апертуры с ограниченным числом пороговых уровней. Сформулированы и решены комбинаторные задачи, встретившиеся в ходе исследований и связанные с новым обобщением чисел Каталана. Проведена работа по отысканию явного аналитического вида этих чисел, что, с одной стороны, является необходимым этапом при решении основной исследовательской задачи, с другой стороны, носит вполне завершённый самостоятельный характер.
DOI: 10.15372/AUT20160601

3

Клочко В.К., Кузнецов В.П. Методы восстановления изображений и оценивания аппаратной функции по прореженной матрице наблюдений

Аннотация:
Предлагаются методы восстановления изображений объектов и оценивания аппаратной функции в радиометрической системе миллиметрового диапазона, работающей с большим шагом сканирования по углу места. Эти методы обобщают известные подходы к восстановлению изображений в пространственной и частотной областях в условиях прореженной матрицы наблюдений, а также содержат новые способы оценивания аппаратной функции. Приводятся результаты экспериментальных исследований.
DOI: 10.15372/AUT20160602

Артюшенко В.М., Воловач В.И. Измерение информационных параметров сигнала в условиях воздействия аддитивных негауссовских коррелированных помех

Аннотация:
Рассмотрены вопросы, связанные с измерением информационных параметров обрабатываемого сигнала, отражённого от лоцируемого объекта, на фоне аддитивных негауссовских коррелированных помех. Показано, что в случае воздействия негауссовской коррелированной помехи увеличение коэффициента корреляции способствует росту обобщённого отношения сигнал/помеха, что, в свою очередь, повышает точность измерения параметров сигнала. Полученные зависимости подтверждают, что на погрешность измерения информационных параметров сигнала влияет не только величина обобщённого отношения сигнал/помеха, но и учёт негауссовского характера воздействующей аддитивной помехи, которая приводит к значительному улучшению точности измерения этих параметров.
DOI: 10.15372/AUT20160603

Соболев В.С., Кащеева Г.А., Журавель Ф.А. Сравнительный анализ качества лазерных доплеровских систем методами максимального правдоподобия и приращений фазы

Аннотация:
Представлен сравнительный анализ погрешностей двух альтернативных методик, предназначенных для получения оценок центральной частоты сигналов лазерных доплеровских систем, одна из которых работает по критерию максимального правдоподобия, а вторая - на основе так называемой пульспарной технологии. Путём компьютерного моделирования определены значения среднеквадратичных отклонений частоты доплеровского сигнала от её истинных значений для обеих методик и построены графики отношений этих отклонений как мера выигрыша в точности одной из них. Результаты позволят разработчикам соответствующих систем выбрать оптимальный алгоритм обработки сигналов, исходя из компромисса между точностью и быстродействием систем, а также трудоёмкостью вычислений.
DOI: 10.15372/AUT20160604

Нос О.В., Брованов С.В., Дыбко М.А. Синтез алгоритмов активной фильтрации высших гармоник в силовых электрических цепях

Аннотация:
Представлены результаты синтеза алгоритмов управления активным силовым фильтром, функционирующим в режиме безынерционного источника тока, практическое применение которых позволяет существенно улучшить качество потребляемой электрической энергии в случае нелинейной нагрузки произвольного вида с одновременной возможностью генерации реактивной мощности по основной гармонике.
DOI: 10.15372/AUT20160605

Климов А.В., Главный В.Г., Бакакин Г.В., Меледин В.Г. Спектральный метод обработки сигнала лазерного дальномера повышенной точности

Аннотация:
Предложен спектральный метод определения частоты сигнала и показаний лазерного дальномера с частотной модуляцией опорного канала, основанный на предварительной обработке сигнала окном Гаусса и вычислении центра масс его спектральной плотности мощности. На базе численного моделирования и экспериментов с шириной полосы частотной модуляции 5-20 МГц показано, что этот метод обеспечивает на порядок лучшую точность в сравнении с классическими методами спектрального анализа.
DOI: 10.15372/AUT20160606

ОПТИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Чугуй Ю.В. Расчёт положения границы объекта при его проецировании в пространственно-неинвариантной когерентно-оптической системе

Аннотация:
Изучены особенности формирования изображения полуплоскости в когерентно-оптической пространственно-неинвариантной (безаберрационной) системе типа 2F-2F телецентрического типа с ограниченной апертурой проекционного объектива (в условиях отсутствия пространственно-частотного фильтра). В аналитическом виде на основе аппроксимации френелевских функций элементарными найдена зависимость поведения интенсивности света в точке, соответствующей границе полуплоскости в её изображении, от положения объекта. Показано, что в случае приближения полуплоскости к границе поля зрения системы, определяемой диаметром апертуры объектива, имеет место значительное отклонение интенсивности света от случая осевого расположения полуплоскости, что может приводить к заметным погрешностям измерения при контроле геометрических параметров объектов проекционным методом в проходящем свете.
DOI: 10.15372/AUT20160607

Коршунов М.А., Шабанов В.Ф. Бозонный пик в низкочастотных спектрах комбинационного рассеяния света полиметилметакрилата

Аннотация:
Изучена роль локального поля, ангармонизма, степени неупорядоченности в формировании бозонного пика. Рассчитан спектр комбинационного рассеяния света малых частот модельного кристалла полиметилметакрилата с элементами неупорядоченности с использованием метода атом-атом потенциалов при учёте влияния локальных полей на спектр. Расчёты проводились для кристалла, содержащего жёсткие молекулы олигомера изотактического полиметилметакрилата, и для структуры с гибкими молекулами.
DOI: 10.15372/AUT20160608

Атутов С.Н., Микерин С.Л., Симанчук А.Э., Сорокин В.А., Плеханов А.И. Измерение характеристик сверхвысокочастотных модуляторов излучения с помощью сканирующего интерферометра

Аннотация:
Представлены результаты исследования оригинального метода анализа спектра модулированного оптического излучения и апробирования простого детектора на основе интерферометра Фабри - Перо. Приведено сравнение результатов теоретического рассмотрения работы детектора и модельного эксперимента. Отмечена возможность использования данного анализатора для измерения характеристик сверхвысокочастотных модуляторов оптического излучения, функционирующих на частотах модуляции от 10 до 100 ГГц и выше.
DOI: 10.15372/AUT20160609

Flores-Fuentes W., Sergiyenko O., Rodriguez-Quiñonez J.C., Rivas-López M., Hernández-Balbuena D., Básaca-Preciado L.C., Lindner L., González-Navarro F.F. Модернизация оптоэлектронной сканирующей системы с использованием методов локализации центра импульса

Аннотация:
Рассмотрена проблема модернизации оптоэлектронной системы с цифровой постобработкой, основанной на соответствующих методах локализации центра импульса и на улучшенной методике динамической триангуляции в приложении к обнаружению дефектов промышленных объектов. Представлена модификация ранее предложенного нами метода локализации центра импульса в оптоэлектронном сигнале и показано применение алгоритма искусственного интеллекта для компенсации погрешности определения угловой координаты при вычислении пространственного местоположения методом динамической триангуляции. Разработаны и протестированы пять различных методов для определения наилучшего способа локализации центра импульса. После использования этих методов и проведения цифровой компенсации погрешности статистический анализ показал непараметрический характер полученных данных. Для последующего улучшения результата был использован критерий знаковых рангов Уилкоксона. Для оптической сканирующей системы применение метода локализации импульса обусловлено получением пространственной координаты источника света, закреплённого на исследуемом объекте.
DOI: 10.15372/AUT20160610

Дубнищев Ю.Н., Сотников В.В., Арбузов В.А., Арбузов Э.В., Шибаев А.А. Измерение скорости движения гильберт-визуализированных фазовых структур путём динамической пространственной фильтрации временной последовательности их изображений

Аннотация:
Обсуждается метод измерения скорости движения фазовых структур путём эмулирования двумерной пространственной фильтрации их изображений, сформированных на фотоматрице цифровой камеры. В качестве примера рассматриваются визуализированные поля фазовой оптической плотности в конвективных течениях, индуцированных в сильновязкой жидкости. Такие течения имитируют поведение мантии Земли на больших глубинах.
DOI: 10.15372/AUT20160611

НАНОТЕХНОЛОГИИ В ОПТИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ

Кучьянов А.С., Плеханов А.И. Лазерная генерация в опалоподобных монокристаллических и гетероструктурных фотонных кристаллах

Аннотация:
Проведено исследование лазерной генерации родамина 6Ж в искусственных опалах, представляющих собой монокристаллические и гетероструктурные плёнки. Изучены спектральные и угловые особенности излучения, пороговые характеристики генерации. В случае, когда родамин 6Ж находился в объёмном опале, наблюдалась так называемая случайная лазерная генерация. В противоположность этому в фотонно-кристаллических опаловых плёнках возникала лазерная генерация, вызванная распределённой обратной связью внутри структуры фотонной запрещённой зоны.
DOI: 10.15372/AUT20160612

Жаркова Г.М., Стрельцов С.А. Жидкокристаллические композиты, модифицированные неорганическими наночастицами, для записи поляризационных голографических решёток

Аннотация:
Рассмотрены свойства поляризационных голографических решёток, сформированных в полимерно-жидкокристаллических композитах, допированных неорганическими наночастицами (SiO₂, ZnO, Al₂O₃, Y₂O₃). Показано влияние этих добавок на температуру фазового перехода жидких кристаллов, дифракционную эффективность и управляющее электрическое поле решёток.
DOI: 10.15372/AUT20160613

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Хоменко М.Д., Дубров А.В., Мирзаде Ф.Х. Стратегии декомпозиции в задачах моделирования процессов аддитивных лазерных технологий

Аннотация:
Развитие аддитивных технологий и их применение в промышленности связано с возможностью прогнозирования финальных свойств закристаллизовавшегося добавленного материала. Исследуется задача, которая характеризуется динамической и пространственно-неоднородной вычислительной сложностью, что при равномерной декомпозиции расчётной области приводит к несбалансированной нагрузке на вычислительные ядра. Использована стратегия разбиения расчётной области, минимизирующая потери процессорного времени при проведении серийных расчётов аддитивного технологического процесса. Выбранная стратегия является оптимальной с точки зрения распределения динамической вычислительной нагрузки неизвестной априори. Определена масштабируемость вычислительной задачи на кластере Института проблем лазерных и информационных технологий РАН, использующем интерконнект InfiniBand. В результате применения параллельного кода с оптимальной декомпозицией удалось значительно сократить время расчёта (до нескольких часов), что важно в контексте реализации проекта разработки пакета программного обеспечения поддержки инженерной деятельности в области аддитивных технологий.
DOI: 10.15372/AUT20160614

Демьяненко М.А., Козлов А.И., Марчишин И.В., Овсюк В.Н. Создание аналого-цифровых кремниевых мультиплексоров сигналов фотоприёмников инфракрасного диапазона

Аннотация:
Рассмотрены особенности построения аналого-цифровых интегральных схем считывания фотосигналов гибридных многоэлементных инфракрасных фотоприёмников (кремниевых мультиплексоров). Проведена оценка эквивалентной шуму разности температур инфракрасных фотоприёмников на базе мультиплексоров с кадровым и построчным накоплением сигналов фоточувствительных элементов спектральных диапазонов 8-14 и 3-5 мкм. Разработаны кремниевые мультиплексоры для инфракрасных фотоприёмников, создаваемых с применением фотодиодов на основе соединения кадмий-ртуть-теллур и фотодетекторов на многослойных структурах с квантовыми ямами. Изготовленные мультиплексоры обеспечивают возможность использования матричных и линейчатых фотоприёмных кристаллов, в том числе имеющих повышенные темновые токи, для производства инфракрасных фотоприёмников с температурным разрешением, соответствующим уровню мировых образцов.
DOI: 10.15372/AUT20160615

Указатель статей, опубликованных в журнале «Автометрия» в 2016 году