Том 57 № 3 2021 (МАЙ – ИЮНЬ)
СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ
1. Громилин Г. И., Косых В. П. Межкадровая обработка последовательности изображений, формируемых сканирующим ФПУ с пространственно-неравномерной чувствительностью
Аннотация:
Для улучшения эксплуатационных характеристик многоэлементных фотоприёмников, обладающих пространственно-неравномерной чувствительностью, применяется выравнивание чувствительности, основанное на их калибровке, которая в процессе эксплуатации время от времени должна повторяться из-за временного дрейфа параметров приёмника. Особый интерес специалистов привлекают методы калибровки и коррекции, не требующие применения источников эталонного освещения фотоприёмника. Предлагаемый метод оценки и коррекции неравномерной чувствительности сканирующего фотоприёмного устройства ориентирован на ослабление влияния этой помехи при межкадровой обработке и основан на анализе пары изображений, формируемых в процессе взаимного смещения фотоприёмного устройства и регистрируемой сцены. При известном смещении изображений по столбцам, находящимся в зоне перекрытия изображений, строится недоопределённая система уравнений, для решения которой применяется метод наименьших квадратов. Приводится способ коррекции ошибки решения, обусловленной недоопределённостью системы. Численным экспериментом подтверждена эффективность метода в применении к межкадровому подавлению фона и обнаружению подвижных малоразмерных объектов.
Страницы: 3-9
DOI: 10.15372/AUT20210301
2. Мурасев А. А., Спектор А. А. Пространственно-временные сигналы и их фильтрация в радиотехнических системах с антенными решётками в условиях активных помех
Аннотация:
Предложен метод подавления активных помех, основанный на различии спектральных характеристик пространственно-временных сигналов и помех в радиотехнических системах с антенными решётками. Получено выражение для спектра пространственно-временного сигнала на линейной антенной решётке. Представлены результаты экспериментального исследования разработанного алгоритма для различного числа источников активных помех.
Страницы: 10-18
DOI: 10.15372/AUT20210302
3. Мигов Д. А., Волжанкина К. А., Родионов А. С. Генетические алгоритмы оптимальной по критерию надёжности расстановки стоков в беспроводных сенсорных сетях
Аннотация:
Рассматриваются задачи структурной оптимизации сетей в целях получения наиболее надёжных топологий в условиях случайных отказов элементов. В качестве надёжности приведены несколько показателей, отказам при этом подвергаются узлы сети. Для ускорения поиска оптимальных решений используется подход с кумулятивным уточнением границ надёжности сети, позволяющий отсекать ненадёжные варианты на ранних этапах. В рамках этого подхода предлагается на промежуточных этапах оптимизации давать оценку надёжности по тренду для заведомо надёжных вариантов. Приводятся результаты численных экспериментов.
Страницы: 19-29
DOI: 10.15372/AUT20210303
4. Лихачев А. В., Табанюхова М. В. Оценка расстояния от заданной точки до максимума интерференционной полосы
Аннотация:
Ставится задача определения расстояния от произвольной точки до центра интерференционной полосы с известным профилем по данным, искажённым случайными помехами. В разработанном алгоритме на финальной стадии получения оценки используется фильтрация Винера — Колмогорова. Численное моделирование показало, что усреднённая ошибка оценки, вычисленной предлагаемым методом, на 50–75 % меньше той, которая получается в предположении отсутствия шума. Результаты обработки экспериментальных данных также подтвердили эффективность предложенного метода.
Страницы: 30-38
DOI: 10.15372/AUT20210304
5. Байбикова Т. Н., Доморацкий Е. П. Метрологические аспекты импульсной оптической томографии микрообъектов ядерного топлива
Аннотация:
Рассмотрены созданные и апробированные методы динамического контроля микрообъектов (МО) ядерного топлива, основанные на реконструкции пространственных геометрических характеристик МО по контурам двумерных теневых проекций. Для описания размеров МО выбраны габаритные размеры и средний проектированный диаметр, для описания их формы используется коэффициент несферичности, определяемый как отношение максимального габаритного размера объекта к минимальному. Приведены метрологические характеристики методов контроля.
Страницы: 39-47
DOI: 10.15372/AUT20210305
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
6. Боровик В. С., Шидловский С. В. Обучение с подкреплением в системах управления объектами с транспортным запаздыванием
Аннотация:
Обсуждается возможность применения систем обучения с подкреплением для решения задач регулирования в условиях недостатка априорной информации об объекте управления. Представлено решение проблемы обучения системы методом Deep Deterministic Policy Gradient для объектов с транспортным запаздыванием, а также сравнение эффективности предлагаемого решения с классическим методом на основе ПИД-регулирования, параметры которого рассчитаны с применением метода расширенных амплитудно-фазочастотных характеристик и метода Циглера — Никольса.
Страницы: 48-57
DOI: 10.15372/AUT20210306
7. Жученко Е. И., Червонюк В. В., Стасевич А. А. Исследование возможности идентификации касания вентиляторных лопаток корпуса газотурбинного двигателя в полёте
Аннотация:
В работе представлено обоснование опасности задевания лопаток рабочего колеса вентилятора о корпус газотурбинного двигателя (ГТД), установлены факторы, влияющие на величину радиального зазора в полёте, выявлены основные причины задевания, проведён анализ современных средств определения радиального зазора ГТД, предложен метод выявления задевания рабочих лопаток вентилятора корпуса ГТД в полёте, основанный на комплексной обработке сигнала вибраций корпуса вентилятора и датчиков пульсаций давления за вентилятором. Внедрение метода идентификации, основанного на обработке сигналов вибраций и пульсаций давления, повысит безопасность полётов, особенно опытных ГТД на первых стадиях лётных испытаний, без необходимости дополнительного препарирования и установки сложных систем контроля зазора. Этот метод можно применять для идентификации задевания при чрезмерном уменьшении радиального зазора, что позволит своевременно принять решение о понижении режима (если это возможно на этапе полёта, в котором оно произошло) для предотвращения нанесения значительных повреждений задеваниями.
Страницы: 58-65
DOI: 10.15372/AUT20210307
8. Будников К. И., Курочкин А. В. Программное моделирование устройства обработки сетевого трафика в информационной системе
Аннотация:
Представлен метод имитационного компьютерного моделирования сетевого устройства с использованием его цифрового эмулятора, для которого создаётся виртуальное окружение, предназначенное для генерации сетевого трафика. В процессе эмуляции моделируемые объекты задаются множеством функциональных и интерфейсных потоков, взаимодействующих через виртуальные линии связи, в роли которых выступают общие области памяти. Предложенный подход позволяет минимизировать временные издержки передачи пакетов между цифровыми объектами и сосредоточить внимание на алгоритмической составляющей моделируемого устройства. В качестве иллюстрации метода показано имитационное компьютерное моделирование работы устройства фильтрации протокола HTTP в составе информационной Web-системы.
Страницы: 66-74
DOI: 10.15372/AUT20210308
9. Chakravarthi M. V. N., Chandramohan B. Компенсация погрешностей АЦП с временным чередованием каналов для приёмника с ортогональным частотным разделением с помощью алгоритма дифференциальной эволюции
Аннотация:
Аналого-цифровые преобразователи с временным чередованием каналов (АЦПВЧК) используются, если требуется высокая частота дискретизации. Однако сигнал АЦПВЧК включает в себя погрешности усиления, смещения нуля и сдвига фазы. Из-за этих погрешностей реконструированный сигнал от АЦПВЧК содержит ошибки. Такие погрешности должны быть оценены, а затем исправлены. Предлагаемая работа сосредоточена на оценке и корректировке погрешностей. Для оценки погрешностей используется алгоритм дифференциальной эволюции и применяется коррекция сигнала с использованием расчётных погрешностей. Ошибка оценивается путём нахождения частоты ошибочных битов и отношения сигнал/шум плюс искажение. Оценка и коррекция осуществляются для 7- и 8-канальных АЦПВЧК в системе мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing) и квадратурной фазовой модуляцией. Техника коррекции погрешностей оценивается приложением синусоидальных сигналов и их образов к системе OFDM.
Страницы: 75-84
DOI: 10.15372/AUT20210309
10. Багинский И. Л. Предельная удельная мощность ёмкостных электростатических двигателей со структурой металл—тонкоплёночный сегнетоэлектрик
Аннотация:
Определена величина предельной удельной мощности ёмкостных электростатических двигателей со структурой металл—тонкоплёночный сегнетоэлектрик с большой величиной удельной ёмкости—нанозазор—подвижный электрод. Была проведена оценка предельно возможной частоты преобразования энергии для таких двигателей. Используя определённую ранее величину предельной плотности энергии для преобразователей энергии на основе таких структур, было показано, что предельная мощность достигает 5 ·108 Вт/кг и превышает мощность индуктивных моторов на 5 порядков величины.
Страницы: 85-91
DOI: 10.15372/AUT20210310
ОПТИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
11. Алантьев Д. В., Борзов С. М., Жуков С. Н., Потатуркин О. И., Узилов С. Б., Чихонадских А. П. Оптико-электронная система обнаружения световозвращающих объектов на основе зондирования импульсным лазерным излучением
Аннотация:
Работа посвящена созданию и исследованию макета системы лазерной импульсной локации (ЛИЛ) без применения электронно-оптического преобразователя (ЭОП) в качестве внешнего затвора. Система предназначена для обнаружения световозвращающих объектов (СВО), в том числе оптических и оптико-электронных приборов наблюдения. Представлено описание аппаратной части и возможностей созданного специального программного обеспечения. Приведены результаты измерения зависимости величины сигнала от угла поворота СВО относительно направления оптической оси системы ЛИЛ, от дальности до объекта и от значения диафрагмы его объектива. Экспериментально определены показатели световозвращения (ПСВ) типичных приборов видеосъёмки в реальных условиях. Предложена и продемонстрирована методика расчёта максимальной дальности обнаружения СВО при наличии информации об их ПСВ путём измерения информативного сигнала на заведомо меньших дальностях при увеличенной степени диафрагмирования.
Страницы: 92-101
DOI: 10.15372/AUT20210311
12. Чугуй Ю. В. Формирование в когерентном свете изображений асимметричного абсолютно отражающего края 3D-объекта
Аннотация:
В аналитическом виде исследованы особенности формирования изображений граней объёмного асимметричного края объекта с абсолютно отражающей внутренней поверхностью применительно к размерному контролю. Получены формулы для расчёта полей в изображениях граней объекта в идеальных и дифракционно-ограниченных системах в зависимости от величины скоса объекта c, сдвига фазы ϕ волны, отражённой от внутренней поверхности объекта, и угловой апертуры 2θ0 когерентно-оптической системы формирования и фильтрации изображений. Установлено, что для металлических трёхмерных (3D) объектов (ϕ = π) значение поля в изображении задней грани в точке x˜1 = c, соответствующей положению её границы, пренебрежимо мало при глубине фокусировки системы много меньше толщины объекта. Показано, что при скосах c объекта, много меньшего размера зоны Френеля δd ~ √λd (λ — длина волны света, d — толщина объекта) и большего глубины фокусировки ∆z, смещение профиля интенсивности в изображении передней грани пропорционально c/δd и зависит от фазы ϕ. При больших скосах, когда c ≥ δd и ∆z ≥ d, смещение границы передней грани обратно пропорционально величине c/δd. Указанные смещения могут приводить к систематическим погрешностям измерений положения границ граней 3D-объекта и их нужно учитывать при прецизионном размерном контроле.
Страницы: 102-116
DOI: 10.15372/AUT20210312
13. Новоселов А. Р., Алдохин П. А., Добровольский П. П., Гусаченко А. В., Новгородов Б. Н., Шатунов К. П., Чурилов С. М. Исследование отражения диафрагмами ИК-излучения в тепловизионных приборах
Аннотация:
Исследовано отражение инфракрасного излучения покрытиями диафрагм в фотоприёмных устройствах тепловизионных приборов: чёрной полимерной краской, анодным окислом, травлёным коваром, взвесью графита или окиси титана в криогенностойком лаке и др. Выяснены спектры и интегральные коэффициенты отражения покрытиями диафрагм в диапазоне длин волн 2–14 мкм при углах падения излучения 15 и 45◦. Также изучены в спектральных диапазонах 3,4–4,8 и 7,5–13,5 мкм уровни отражённого инфракрасного излучения в широком диапазоне углов от 0 до 80◦ при угле падения излучения около 15◦. По результатам исследований определено, что наименьший уровень отражения ИК-излучения имеет покрытие из взвеси графита в криогенностойком лаке (разработанном в филиале ИФП СО РАН «КТИПМ», г. Новосибирск). Интегральные коэффициенты отражения для данного покрытия составили 3,98 % (в спектральном диапазоне 3–5 мкм) и 5,69 % (в диапазоне 8–12 мкм).
Страницы: 117-125
DOI: 10.15372/AUT20210313
