Том 59 № 2 2023 (МАРТ – АПРЕЛЬ)
СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ
1. Сай С. В. Способ адаптивного квантования коэффициентов дискретного вейвлет-преобразования
Аннотация:
Предлагается метод адаптивного квантования коэффициентов дискретного вейвлет-преобразования в стандарте JPEG2000, основанный на алгоритме поиска и идентификации мелких структур изображения, которые различаются зрением человека. Описываются способ классификации блоков изображения по структурным признакам и алгоритм идентификации коэффициентов трансформации блоков в субдиапазонах дискретного вейвлет-преобразования. Приводятся описание алгоритма адаптивного квантования и рекомендации по настройке параметров квантователя на высокую чёткость изображения. Даны экспериментальные оценки эффективности сжатия фотореалистичных изображений с различной детальностью, в результате которых получены выводы о преимуществах нового способа перед с аналогами и рекомендации по его дальнейшему развитию в интеллектуальных видеосистемах.
Страницы: 6-16
DOI: 10.15372/AUT20230201
2. Иваненко Б. П., Клестов С. А., Сырямкин В. И. Сравнение нейросетевых методов предобработки данных при решении задач анализа, диагностики и классификации дефектов радиоэлектронной аппаратуры
Аннотация:
Рассматриваются вопросы предобработки данных, полученных с рентгеновского 3D- микротомографа, при решении задач анализа, диагностики и классификации дефектов радиоэлектронной аппаратуры. Предлагается при решении поставленной задачи использовать нейросетевые методы и регуляризирующие сплайны. Проводится сравнительный анализ нейросетевых и сплайн-методов при решении задач восстановления сильно зашумлённых сигналов. Эффективность предложенного подхода исследована методами численного моделирования и при обработке реальных данных.
Страницы: 17-24
DOI: 10.15372/AUT20230202
3. Михайленко Д. А. Сравнительный анализ алгоритмов определения эталонного объекта на изображении
Аннотация:
Проведено сравнение максимальной дальности обнаружения внутренних углов квадратов шахматной доски различными алгоритмами поиска угловых пикселей. Определены требования к минимальному размеру стороны квадрата для обнаружения внутренних углов шахматной доски. Предложены формулы расчёта определения максимального расстояния до шахматной доски известного размера и наименьшего обнаруживаемого размера шахматной доски для заданного расстояния.
Страницы: 25-32
DOI: 10.15372/AUT20230203
4. Лапко А. В., Лапко В. А. Быстрый выбор коэффициентов размытости непараметрической оценки плотности вероятности двухмерной случайной величины с зависимыми компонентами
Аннотация:
Предложена методика быстрого выбора коэффициентов размытости ядерных функций в непараметрической оценке двухмерной случайной величины с зависимыми компонентами. Методика основана на результатах анализа асимптотических свойств ядерной оценки плотности вероятности Розенблатта — Парзена. Исследованы свойства быстрого алгоритма выбора коэффициентов размытости в рассматриваемой непараметрической оценке плотности вероятности.
Страницы: 33-40
DOI: 10.15372/AUT20230204
5. Шипко В. В. Алгоритм коррекции геометрических искажений гиперспектральных изображений, формируемых в условиях угловых колебаний беспилотного летательного аппарата
Аннотация:
Рассматривается модель формирования гиперспектрального изображения сканирующей по пространству системой за счёт поступательного движения беспилотного летательного аппарата, на котором она установлена. Определена связь углового отклонения летательного аппарата по крену с характером геометрических искажений формируемых строк гиперспектрального изображения. Представлен алгоритм коррекции вносимых искажений по данным инерциальной навигационной системы. Результаты моделирования и обработки реальных изображений показали приемлемое качество коррекции и вычислительную простоту разработанного алгоритма.
Страницы: 41-48
DOI: 10.15372/AUT20230205
УПРАВЛЯЮЩИЕ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
6. Соколов С. В., Погорелов В. А., Полякова М. В., Ломтатидзе К. Т. Робастное позиционирование подвижных объектов на аналитических траекториях с использованием спутниковых навигационных измерений
Аннотация:
Предложен новый метод высокоточного позиционирования подвижных объектов, движущихся по программным траекториям, на основе обработки спутниковых навигационных измерений с помощью алгоритмов робастной фильтрации. В основу метода положены как возможность аппроксимации (в частности, с помощью электронных карт) программной траектории объекта набором траекторных интервалов с известными аналитическими зависимостями навигационных параметров, так и применение методов робастной стохастической фильтрации, учитывающих характерную динамику объекта и неопределённый характер вида распределений помех доплеровских и кодовых спутниковых измерений.
Комплексирование информации электронных карт, обеспечивающей высокую точность привязки к траектории, и алгоритмов робастной нелинейной фильтрации спутниковых измерений, которые оптимальны по критерию минимума нелинейной функции от невязки измерений, определяемой классом распределений помех доплеровских и кодовых измерений, позволило существенно сократить вычислительные затраты при одновременном существенном повышении точности позиционирования объекта.
Эффективность предложенного метода проиллюстрирована численным примером.
Страницы: 49-61
DOI: 10.15372/AUT20230206
7. Прохоров М. Е., Захаров А. И., Кузнецова И. В. Симметрия между некоторыми методами автономной навигации космических аппаратов и методами определения их положения с земли
Аннотация:
Обнаружено, что для некоторых неавтономных методов навигации в космосе существуют «симметричные» им автономные методы, в которых все измерения проводятся только с борта самого космического аппарата, положение которого определяется. При этом воспроизводятся результаты измерений, полученных в соответствующих неавтономных методах. С момента получения однотипных измерений обработка в обоих «симметричных» методах ведётся по единому алгоритму. Рассмотрены две пары подобных методов. Обсуждаются различие в степени «симметрии» и возможности использования промежуточных данных обработки наблюдений.
Страницы: 62-70
DOI: 10.15372/AUT20230207
8. Булычев Ю. Г. Однопозиционная пассивная локация движущейся цели с учётом эволюции периода и уровня импульсного радиосигнала
Аннотация:
Развит однопозиционный гибридный метод беспеленговой пассивной локации источника излучения импульсного периодического радиосигнала с учётом временных и энергетических измерений стационарного наблюдателя. Метод справедлив для любых направлений движения цели как для прямолинейных, так и криволинейных траекторий, не требует текущего оценивания частоты Доплера, а в качестве измеряемых параметров выступают временной набег и относительная мощность, обусловленные эволюцией периода и уровня сигнала в точке наблюдения. Рассмотрены вопросы, связанные с исследованием характера эволюции временного набега, построением алгоритмов определения дальности и других параметров движения, вычислительной корректностью и точностными характеристиками этих алгоритмов. Даны практические рекомендации и численный пример.
Страницы: 62-70
DOI: 10.15372/AUT20230208
9. Чостковский Б. К., Рагазин Д. А. Построение цифровых управляемых систем производства радиочастотных кабелей
Аннотация:
Разработанная ранее методология построения автоматизированных систем управления технологическими процессами производства коаксиальных кабелей связи распространяется на решение задач синтеза цифровых управляемых систем автоматизации технологических процессов изготовления радиочастотных кабелей, в том числе кабелей передачи данных, на которых строятся структурированные кабельные системы проводки для реализации локальных компьютерных систем. Описана методология нового подхода к оптимизации управления многоуровневых систем «снизу вверх», реализуемых на внутриконтурных и межконтурных цифровых регуляторах, обеспечивающих глобальную оптимизацию по обобщённым показателям качества управления, которые в отличие от типовых критериев оптимизации позволяют достигать наилучших эксплуатационных характеристик выпускаемой кабельной продукции, что обеспечивается оптимальной настройкой цифровых регуляторов по имитационной модели управляемой системы.
Страницы: 79-88
DOI: 10.15372/AUT20230209
ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИЗМЕРЕНИЙ
10. Лавринов В. В., Антошкин Л. В., Лавринова Л. Н., Селин А. А. О стабилизации оптического излучения в турбулентной атмосфере
Аннотация:
Для изучения особенностей стабилизации оптического излучения в турбулентной атмосфере создана модель дрожания изображения, формируемого излучением в фокальной плоскости. Изображение характеризуется наклонами волнового фронта. Обозначены подходы к моделированию наклонов волнового фронта и способы оценки изображения, сформированного излучением в фокальной плоскости регистрирующего устройства. Статистические исследования включают в себя вычисление координат энергетического центра тяжести фокального пятна разными алгоритмами в зависимости от параметров случайного фазового экрана, задающего турбулентные неоднородности, их интенсивности и расположения на трассе распространения излучения. Представлены результаты экспериментов по стабилизации оптического излучения на стенде адаптивной оптической системы.
Страницы: 89-102
DOI: 10.15372/AUT20230210
11. Насыров К. А. Особенности магнитооптических спектров флуоресценции при поглощении поляризованного излучения на переходе на второй резонансный уровень в атомах щелочных металлов
Аннотация:
Теоретически изучается роль дополнительных каналов распада возбуждённого уровня при формировании когерентных состояний основного уровня в атомах щелочных металлов при взаимодействии с поляризованным излучением. На примере атома 39К расчётами показано, что эти когерентные состояния не могут быть полностью разрушены из-за дополнительных каналов распада.
Страницы: 103-109
DOI: 10.15372/AUT20230211
12. Васильев В. В., Вишняков А. В., Сидоров Г. Ю., Стучинский В. А. Использование частотно-контрастной характеристики инфракрасных КРТ-матриц для определения объёмной длины диффузии фотогенерированных носителей заряда в материале абсорбера
Аннотация:
Предложен способ оценки объёмной длины диффузии (Ldif ) фотогенерированных носителей заряда в материале абсорбера фотоприёмных КРТ-матриц, основанный на анализе частотно-контрастной характеристики (ЧКХ) фотоприёмных устройств в нормальном режиме их работы и в режиме работы с пониженным затворным напряжением входных пиксельных транзисторов, когда имеет место многократное переиспускание взаимно наведённых токов соседних фотодиодов (ФД) матрицы. Предложенная математическая модель для ЧКХ КРТ-матриц с перезахватом эмитированных электронов ближайшими пикселями хорошо описывает поведение ЧКХ при переходе ко второму режиму работы, что проиллюстрировано на примере матриц с периодом 30 мкм, размером диодов ~10×10 мкм и толщиной слоя абсорбера 6 мкм. Фигурирующий в модели коэффициент передачи тока инжекции прямосмещённого ФД на соседний пиксель зависит от геометрических параметров матрицы и Ldif и может быть использован для определения последней.
Страницы: 110-120
DOI: 10.15372/AUT20230212
13. Новоселов А. Р., Демьяненко М. А., Марчишин И. В., Гусаченко А. В., Морозов А. О., Рогова И. В., Новгородов Б. Н., Алдохин П. А., Чурилов С. М. Исследование систем дистанционного диагностирования температур промышленных электроустановок
Аннотация:
Представлены результаты исследования систем дистанционного измерения температур промышленных электроустановок на основе болометрических фотоприёмников. Рассмотрены фотоприёмные тепловизоры «смотрящего» типа и специализированный радиометрический тепловизор с внутренними датчиками температур и калибровочными шторками. Определено наилучшее покрытие для калибровочных шторок с минимальным уровнем отражения ИК-излучения от их поверхности (интегральный коэффициент отражения в спектральном диапазоне 8–14 мкм составляет не более 5,8 %). Дано математическое описание процесса калибровки тепловизора «смотрящего» типа в широкой области изменения температур его компонент и окружающей среды. Проанализированы требования к тепловизору для систем дистанционного диагностирования температур промышленных установок.
Страницы: 121-132
DOI: 10.15372/AUT20230213
Том 56 № 3 2020 (МАЙ – ИЮНЬ)
СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
1. Nasimi A. A., Saadat S., Mansouri B. Измерение временной задержки между магнитными диагностическими катушками в токамаке с использованием кросс-спектрального анализа
Аннотация:
Задержка в определении положения плазмы усиливает нестабильность и снижает точность управления в токамаке. Предложены две методики, называемые периодограммой и кросс-спектральным анализом для количественного подхода к вычислению временной задержки между данными, полученными двумя разнесёнными катушками от одного источника: флуктуации плазмы в токамаке IR-T1. Для анализа данных после преобразования Фурье были получены: периодограмма, квадрат когерентности и фазовая диаграмма в трёх различных временных интервалах. В интервале времени 29000 < τ < 30000 мкс, когда ток плазмы почти постоянен, с помощью анализа фазового спектра получен средний фазовый сдвиг между частотными компонентами данных. Временная задержка между данными катушек Роговского и Мирнова на частоте наибольшей когерентности составила τd = 1,831 мкс.
Страницы: 3-11
DOI: 10.15372/AUT20200301
2. Канев Ф. Ю., Аксенов В. П., Макенова Н. А., Веретехин И. Д. Сравнение точности определения координат оптических вихрей различными методами
Аннотация:
Рассмотрены два алгоритма определения координат оптических вихрей. В первом из них вихрь находится по ветвлению полос интерференционной картины, во втором — в результате обработки распределения градиентов волнового фронта. Показано, что оба алгоритма позволяют регистрировать координаты с высокой точностью, кроме этого, возможным является определение смещений особых точек, возникающих в результате дифракции излучения.
Страницы: 12-19
DOI: 10.15372/AUT20200302
3. Котов К. Ю., Мальцев А. С., Нестеров А. А., Ян А. П. Алгоритмы и архитектура системы управления траекторным движением мультироторного летательного аппарата
Аннотация:
Для решения задачи отслеживания желаемой траектории по целевому положению предложен алгоритм управления на основе требуемых дифференциальных уравнений по отклонениям. Планирование маршрута осуществляется на базе авторского метода расчёта плоской траектории, состоящей из ориентированных отрезков прямых, сопряжённых клотоидами. Представлен программно-аппаратный комплекс системы автоматического управления полётом. Работоспособность системы управления в присутствии шумов измерений и внешних возмущений подтверждается результатами экспериментов по управлению полётом квадрокоптера в помещении.
Страницы: 20-28
DOI: 10.15372/AUT20200303
4. Калиш Е. Н., Стусь Ю. Ф., Носов Д. А., Сизиков И. С. Юстировка измерительного луча интерферометра по вертикали в баллистическом гравиметре
Аннотация:
Представлено описание метода выставления вертикали контроля смещения блика измерительного луча для абсолютных лазерных баллистических гравиметров. Данный метод базируется на регистрации видеокамерой траектории смещения измерительного луча, отражённого от уголкового отражателя в процессе свободного падения тела. Определялись величины и направления угла отклонения измерительного луча от вертикали с помощью покадровой обработки полученной видеозаписи. Экспериментально установлено, что погрешность выставления вертикали не превышает 3 • 10−5 рад.
Страницы: 29-34
DOI: 10.15372/AUT20200304
5. Лемешко Б. Ю., Лемешко С. Б. Влияние округления на свойства критериев проверки статистических гипотез
Аннотация:
Приводятся результаты численных исследований влияния ошибок округления на распределения статистик критериев проверки статистических гипотез. Исследуется влияние округления на распределения статистик различных критериев согласия и критериев однородности. Показано, что при соизмеримости ошибок округления в анализируемых выборках со среднеквадратическим отклонением ошибок измерений распределения статистик критериев могут существенно изменяться. В таких условиях применение критериев в системах обработки данных с использованием классических результатов может приводить к неверным выводам. Предлагаются рекомендации по решению данной проблемы.
Страницы: 35-45
DOI: 10.15372/AUT20200305
6. Варданян В. А. Анализ шума биений между многопозиционными амплитудно-фазовыми поднесущими сигналами при прямом фотодетектировании
Аннотация:
Рассматривается математическая модель, позволяющая оценить среднеквадратическое отклонение шума биений, возникающего при фотодетектировании поднесущих канальных сигналов с форматами модуляции QPSK, M-QAM. На основе теории и результатов компьютерного моделирования выведена формула, которая даёт возможность рассчитать спектральное распределение шума биений в зависимости от количества сигналов и используемых форматов модуляции.
Страницы: 46-57
DOI: 10.15372/AUT20200306
7. Артюшенко В. М., Воловач В. И. Оценка интенсивности движения протяжённых объектов с помощью обобщённого распределения Вейбулла
Аннотация:
Рассмотрена и проанализирована оценка параметра масштаба обобщённой плотности распределения вероятностей Вейбулла по критерию минимума условного риска. Получены оптимальные оценки интенсивности огибающей отражённых от протяжённых объектов сигналов при условии, что интервалы в движении названных объектов являются независимыми случайными величинами. Проведено сравнение названных оценок с наилучшей несмещённой оценкой при различных функциях потерь. Показано, что сходимость риска наилучшей несмещённой оценки с риском оптимальной оценки для функции потерь, равной модулю ошибки, более быстрая по сравнению с квадратичной функцией потерь. Отмечается, что оптимальные оценки для инвариантной и степенной функций потерь совпадают. Получены нижние и верхние ε-доверительные границы и определены условия, при которых данные оценки соответствуют оцениванию параметра распределения Вейбулла.
Страницы: 58-67
DOI: 10.15372/AUT20200307
8. Булычев Ю. Г., Кондрашов А. Г., Раду П. Ю., Ячменёв А. В. Численно-аналитический метод описания и оценивания входных и выходных параметров многомерного динамического объекта. Ч. I
Аннотация:
Развивается метод описания и оценивания состояния многомерного динамического объекта, включающий численно-аналитическое представление общего решения дифференциального уравнения для динамического объекта и его измеряемого выхода с учётом области допустимости значений времени и начального условия, а также параметров неопределённости, фигурирующих в правой части уравнения. Требуемое качество представления достигается использованием семейства заранее построенных высокоточных опорных интегральных кривых (необходимого объёма) и принципа гладкой зависимости решения и измеряемых координат в заданной области допустимости для широкого класса динамических объектов. Даётся оценка погрешностей метода, приводятся рекомендации по выбору его основных параметров.
Страницы: 68-80
DOI: 10.15372/AUT20200308
9. Подрезов Р. В., Райфельд М. А. Непараметрический метод определения числа классов в задаче сегментации изображений
Аннотация:
Важными в задачах автоматической пороговой сегментации изображений по яркости являются вопросы о количестве яркостных классов и, как следствие, необходимом числе порогов. Решение задачи оценивания количества классов на изображении часто базируется на представлении его распределения в виде смеси распределений яркостных классов. Известно, что данная задача (расщепление смеси) имеет решение лишь для некоторых видов распределений, а когда распределения яркостных классов неизвестны, возникают трудности его применения. В данной работе представлен непараметрический метод определения количества классов, основанный на ранговых гистограммах и использующий свойство локальной пространственной группировки элементов каждого яркостного класса на изображении. Сравнение предложенного метода с различными критериями оценки числа классов на изображениях показало эффективность рассматриваемого метода.
Страницы: 81-90
DOI: 10.15372/AUT20200309
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
10. Котов В. Н., Лубков А. А., Попов Ю. А. Подсистема гидирования солнечного телескопа с полем зрения меньше углового размера солнечного диска
Аннотация:
Анализируется методика наведения на цель солнечного телескопа высокого пространственного разрешения, имеющего угловое поле зрения меньше углового размера диска Солнца, с использованием вспомогательного телескопа гидирования, поле зрения которого охватывает весь диск Солнца и его окрестности. Рассмотрены требования к разрешению телескопа гидирования, режимы наведения на цель, структурная схема процесса наведения.
Страницы: 91-100
DOI: 10.15372/AUT20200310
11. Миськив Н. Б., Назаров А. Д., Серов А. Ф., Мамонов В. Н. Автоматизированная система обеспечения исследования структуры течения в многокольцевом потоке Куэтта — Тейлора
Аннотация:
Приведено описание экспериментального стенда и его автоматизации для исследования теплового генератора на основе течений Куэтта — Тейлора между независимо вращающимися многоцилиндровыми роторами. Для исследования структуры течения была использована методика анализа спектров пульсаций момента силы сопротивления вращению роторов теплогенератора. Представлены методики регистрации генерируемой тепловой мощности и исследования частотных характеристик неоднородностей потока в жидкости, находящейся в цилиндрических щелевых пространствах с движущимися стенками. Разработанное оборудование и методики измерения позволили получить экспериментальные данные о влиянии режимов работы теплогенератора и параметров рабочей жидкости на процесс генерации тепловой энергии.
Страницы: 101-109
DOI: 10.15372/AUT20200311
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРО- И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ
12. Кучьянов А. С., Микерин С. Л., Адищев С. В., Алькаиси Адил Х. Ш., Зайцева Ю. В. Возможности создания комплексов «спазеры в липосомах» для применения в тераностике
Аннотация:
Экспериментально исследована возможность формирования комплекса спазеров внутри искусственно создаваемых замкнутых мембранных оболочек (липосом). Локализация комплексов внутри липосом подтверждена с помощью сканирующего конфокального микроскопа. Продемонстрировано, что при этом спазеры сохраняют свою работоспособность. Полученные результаты показывают перспективность инкапсулирования спазеров в липосомы как эффективных агентов тераностики.
Страницы: 110-117
DOI: 10.15372/AUT20200312
13. Грибанов А. В., Яковин Д. В., Яковин М. Д. Режимы импульсной генерации в Nd:YAG-лазере с различными оптическими схемами резонаторов
Аннотация:
Рассмотрены результаты исследования различных схем реализации одновременной синхронизации мод и модуляции добротности резонатора с помощью сферического зеркала и акустооптического модулятора (метод СЗАОМ) бегущей волны в Nd:YAG-лазере. Представлены временные и энергетические выходные характеристики диодно-накачиваемого Nd:YAG-лазера с СЗAOM, а также полученного мощного пикосекундного перестраиваемого излучения в области ~620 нм на основе каскадного преобразования частоты суперлюминесцентного параметрического генератора с накачкой таким лазером.
Страницы: 118-125
DOI: 10.15372/AUT20200313
