АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ

Бычков И.В., Опарин Г.А., Феоктистов А.Г., Сидоров И.А., Богданова В.Г., Горский С.А. Мультиагентное управление вычислительной системой на основе метамониторинга и имитационного моделирования

Аннотация:
Рассматривается проблема управления вычислениями в распределённой вычислительной среде (РВС) на основе её метамониторинга и имитационного моделирования. Управление вычислениями реализуется мультиагентной системой с заданной организационной структурой. Распределение ресурсов осуществляется агентами с использованием экономических механизмов регулирования их спроса и предложения. Управляющие воздействия на агентов формируются на основе имитационного моделирования процессов функционирования РВС. Сбор информации о ресурсах и процессах РВС, обнаружение и предотвращение нештатных ситуаций в узлах РВС выполняются системой метамониторинга этой среды. Результатами исследований являются методика выбора управляющих воздействий и методы интеллектуальной обработки и эффективного хранения данных.
DOI: 10.15372/AUT20160201

3

Иванов В.А., Киричук В.С., Косых В.П., Синельщиков В.В. Особенности обнаружения точечных объектов в изображениях, формируемых матричным приёмником

Аннотация:
Проведён анализ эффективности обнаружения точечных объектов в изображениях, полученных с помощью фотоприёмной матрицы. Показано, что эффективность обнаружения зависит как от способа обработки изображения, так и от соотношения между размерами элементов матрицы, межэлементных промежутков и функции рассеяния точки оптической системы, формирующей изображение. Приведены результаты вычислительного эксперимента, показывающие существование оптимальных соотношений между этими параметрами.
DOI: 10.15372/AUT20160202

Резник А.Л., Соловьев А.А., Торгов А.В. Программно-комбинаторный подход к решению задач безошибочного считывания случайных точечных изображений

Аннотация:
Предложен оригинальный подход к решению проблемных вероятностных задач, возникающих при изучении надёжности считывания случайных точечных структур. Его суть заключается в сочетании редко используемых в научной практике специализированных программно-аналитических и дискретно-комбинаторных методов исследования. Эффективность разработанного подхода продемонстрирована на примере решения конкретной проблемной задачи, относящейся к двухпороговому считыванию случайных точечных изображений.
DOI: 10.15372/AUT20160203

Лемешко Б.Ю., Блинов П.Ю., Лемешко С.Б. О критериях проверки равномерности закона распределения вероятностей

Аннотация:
Рассмотрено множество критериев, предназначенных для проверки гипотезы о принадлежности наблюдений равномерному закону, которые ранжируются по мощности. Показано, что значительная часть критериев, традиционно используемых при проверке гипотезы о равномерности, являются смещёнными относительно некоторого вида конкурирующих гипотез. Подчёркивается, что специальные критерии, ориентированные только на проверку равномерности, не имеют явных преимуществ перед непараметрическими критериями согласия, применяемыми в этих же целях.
DOI: 10.15372/AUT20160204

Абденов А.Ж., Абденова Г.А. Методика пассивной идентификации коэффициентов уравнения теплопроводности с учётом ошибок оценок состояния объекта и измерительной системы

Аннотация:
Рассматривается задача пассивной идентификации коэффициентов уравнения теплопроводности с учётом шумов поведения модели динамики объекта и шумов модели измерительной системы. Использование метода конечных разностей позволило свести решение уравнений с частными производными к решению системы линейных конечно-разностных и алгебраических уравнений, описанных моделями в форме пространства состояний. Представление уравнения теплопроводности в форме такой модели даёт возможность применять алгоритм фильтра Калмана для достоверного оценивания поведения исследуемого объекта.
DOI: 10.15372/AUT20160205

ОПТИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Борисов Г.М., Гольдорт В.Г., Ковалев А.А., Ледовских Д.В., Рубцова Н.Н. Фемтосекундная кинетика отражения зеркал с насыщающимся поглощением

Аннотация:
Кинетика зеркал с насыщающимся поглощением исследована одночастотным методом накачка-зондирование в отражении фемтосекундного излучения с центральной длиной волны 1040 нм. Метод двойной модуляции с регистрацией пробного излучения на суммарной частоте позволил снизить вклад рассеянного излучения накачки и достигнуть чувствительности по изменению отражения на уровне 10^-5. Кинетика восстановления линейной отражательной способности для зеркала с резонансными квантовыми ямами с наноструктурированными барьерами изучена для поверхностной плотности фотонов в импульсе накачки (0,3-5,8) x 10¹⁴ см^-2. Время электронно-дырочной рекомбинации 7,8 пс существенно короче, чем в образцах с квантовыми ямами с толстыми барьерами; время ионизации локализованных в квантовых ямах экситонов 0,2-0,4 пс увеличивается с ростом интенсивности накачки.
DOI: 10.15372/AUT20160206

Угожаев В.Д. Перестраиваемый вращением двухлучевой интерферометр с неподвижным фоточувствительным элементом. Ч. I. Интерферометр на основе светоделительного кубика

Аннотация:
Предложен двухлучевой интерферометр на основе светоделительного кубика с неподвижным фоточувствительным элементом, предназначенный для создания интерференционных картин с перестраиваемым периодом. Единственным движением, приводящим к изменению периода, является вращение интерферометра относительно источника светового пучка. Наибольшая ширина диапазона перестройки угла схождения близка к 50°, а возможные значения этого угла лежат в интервале от 10 до 180°. Длины плеч интерферометра равны между собой благодаря его симметрии. Отсутствие юстировочных элементов обеспечивает высокую виброустойчивость прибора.
DOI: 10.15372/AUT20160207

Арбузов В.А., Арбузов Э.В., Дворников Н.А., Дубнищев Ю.Н., Нечаев В.Г., Шлапакова Е.О. Оптическая диагностика взаимодействия кольцевых вихрей с пламенем

Аннотация:
Методами гильберт-оптики, сдвиговой интерферометрии и численного моделирования исследовано взаимодействие холодного вихревого кольца с пламенем в осесимметричной конфигурации. Численно моделировалось воздействие на пламя холодного вихревого кольца, образованного импульсом давления из кольцевой области, окружающей источник. Выявлены режимы дробления структуры пламени, отрыва и тушения при различных условиях формирования вихревого кольца. Показано, что и при полном, и при частичном тушении основная часть пламени отрывается вверх. Однако в случае неполного тушения пламени в его нижней части остаётся маленькая зона горения, которая затем восстанавливается до прежней.
DOI: 10.15372/AUT20160208

Строганова Е.В., Галуцкий В.В., Судариков К.В., Рассейкин Д.А., Яковенко Н.А. Определение центрового состава градиентно активированных кристаллов ниобата лития с примесью магния и хрома

Аннотация:
Проведены исследования дефектной структуры градиентно активированного стехиометрического кристалла LiNbO₃: Mg²⁺, Cr³⁺, в котором примесь хрома имеет постоянную концентрацию вдоль оси роста кристалла 0,1 ат. %, а концентрация магния плавно изменяется от 5,5 до 2,0 ат. %. Установлены пороговые значения предельной концентрации ионов Mg²⁺ (2,35 aт. %) в таких кристаллах с концентрационной шириной перестройки центрового состава (оптический центр Cr и его ближайшее окружение) по Mg²⁺ 0,09 aт.%.
DOI: 10.15372/AUT20160209

Паранин В.Д., Хонина С.Н., Карпеев С.В. Управление оптическими свойствами кристалла CaCO₃ в задачах формирования вихревых пучков Бесселя путём нагрева

Аннотация:
Экспериментально исследовано преобразование пучков Бесселя нулевого порядка в вихревой пучок Бесселя второго порядка в c-срезе кристалла CaCO₃. Показана возможность управления преобразованием пучка внутри кристалла при его нагреве. Обосновано влияние термооптического эффекта и эффекта теплового линейного расширения кристалла на преобразование пучка Бесселя.
DOI: 10.15372/AUT20160210

Миронников Н.Г., Корольков В.П., Деревянко Д.И., Шелковников В.В., Витрик О.Б., Жижченко А.Ю. Исследование оптических и термооптических характеристик гибридного фотополимерного материала на основе тиол-силоксановых и акрилатных олигомеров

Аннотация:
Исследованы оптические (коэффициент преломления и показатель поглощения) и термооптические (термооптический коэффициент и коэффициент теплового расширения) характеристики нового гибридного органически-неорганического фотополимерного материала Гибример-ТАТС на основе тиол-силоксановых и акрилатных олигомеров. Изменение соотношения исходных компонентов даёт возможность варьировать термооптический коэффициент от -0,7 x 10^-4 до 0,66 x 10^-4 K^-1, что создаёт предпосылки для синтеза атермализованных оптических компонентов и элементов с повышенной чувствительностью оптических свойств к изменению температуры для использования в термочувствительных датчиках.
DOI: 10.15372/AUT20160211

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Ковадло П.Г., Лубков А.А., Бевзов А.Н., Будников К.И., Власов С.В., Зотов А.А., Колобов Д.Ю., Курочкин А.В., Котов В.Н., Лылов С.А., Лях Т.В., Максимов А.С., Перебейнос С.В., Петухов А.Д., Пещеров В.С., Попов Ю.А., Русских И.В., Томин В.Е. Система автоматизации большого солнечного вакуумного телескопа

Аннотация:
Рассмотрены архитектура, состав, особенности функционирования и технические характеристики автоматизированной системы управления Большим солнечным вакуумным телескопом Байкальской астрофизической обсерватории. Созданная система автоматизировала как процесс наблюдения (автоматическое наведение телескопа на Солнце, выбор участка на изображении солнечного диска, наведение по заданным координатам, гидирование, видеомониторинг основных узлов телескопа), так и вспомогательные операции (вакуумирование, разгрузка зеркала сидеростата, управление куполом).
DOI: 10.15372/AUT20160212

Юркевич В.Д. Синтез многоканальной системы управления роботом-манипулятором на основе метода разделения движений

Аннотация:
Решается задача синтеза регуляторов для нелинейных многоканальных динамических объектов. Предлагаемый метод синтеза рассматривается на примере задачи управления движением многозвенного манипулятора. В основе применяемого подхода к расчёту параметров регулятора лежит преднамеренное формирование разнотемповых процессов в системе управления, где устойчивость быстрых процессов обеспечивается выбором параметров регулятора, а формируемые медленные процессы соответствуют эталонной модели желаемого поведения нелинейной системы. Приведены результаты численного моделирования для манипулятора с двумя звеньями.
DOI: 10.15372/AUT20160213

НАНОТЕХНОЛОГИИ В ОПТИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ

Демьяненко М.А., Козлов А.И., Новоселов А.Р., Овсюк В.Н. О мозаичных неохлаждаемых микроболометрических приёмниках инфракрасного и терагерцового диапазонов

Аннотация:
Синтезирована конструкция матричных мозаичных фотоприёмников (МФП) и предложен ряд схем блоков адресации, уменьшающих «слепую зону». Разработана прецизионная технология изготовления мозаичных фотоприёмников с суммарным размером слепой зоны не более 30 мкм. Рассмотрены некоторые системные вопросы применения мозаичных фотоприёмников. Полученные результаты при создании неохлаждаемых микроболометрических МФП форматом 3072 x 576 на основе субмодулей 384 x 288 с шагом фоточувствительных элементов 17-51 мкм в ИК-диапазоне обеспечивают эффективность преобразования изображений 99 %, а при шаге фоточувствительных элементов 100 мкм в терагерцовом диапазоне - 100 %.
DOI: 10.15372/AUT20160214

Бусурин В.И., Фам А.Т. Микрооптоэлектромеханический преобразователь угловых скоростей на основе оптического туннельного эффекта

Аннотация:
Представлена возможность построения микрооптоэлектромеханического (МОЭМ) преобразователя угловых скоростей на основе оптического туннельного эффекта. Разработана модель МОЭМ-преобразователя. Получены зависимости выходной оптической мощности и выходного напряжения от угловых скоростей. Определён эффективный диапазон измерения угловых скоростей при обеспечении квазилинейности функции преобразования. Рассмотрено влияние конструктивных параметров чувствительного элемента и температуры на характеристики преобразователя.
DOI: 10.15372/AUT20160215

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ

Грузман И.С., Петрова К.Ю. Оценивание координат узлов решётки квазипериодических текстур с использованием характеристик двумерных локальных спектров

Аннотация:
Предложен алгоритм оценивания координат узлов деформированных решёток квазипериодических текстур без предварительного выбора типовых текстурных элементов. Приведены примеры, демонстрирующие высокую вычислительную эффективность алгоритма по реальным полутоновым изображениям, содержащим квазипериодические текстуры.
DOI: 10.15372/AUT20160301

3

Катулев А.Н., Малевинский М.Ф. Вейвлет-нечётные волновые вытянутые сфероидальные функции в задаче сегментации двумерного изображения

Аннотация:
Предложен вейвлет в виде первой нечётной волновой вытянутой сфероидальной функции для вейвлет-преобразования неоднородного 2D-изображения и формирования на нём кластеров вейвлет-коэффициентов. Изложены методы вычисления вейвлет-функции, кластеризации поля вейвлет-коэффициентов и построения соответствующих им оптимальных прямоугольных окон на изображении. Путём моделирования установлена высокая эффективность методов и реализующего их алгоритма при различных реальных условиях функционирования оптикоэлектронного прибора.
DOI: 10.15372/AUT20160302

Назмутдинова А.И., Милич В.Н. Исследование зависимости результатов классификации многозональных изображений лесной растительности от параметров вейвлет-преобразования

Аннотация:
Рассмотрена задача классификации космических многозональных изображений объектов лесной растительности. Исследованы признаки, строящиеся на основе вейвлет-преобразования, и метод классификации, особенностью которого является учёт значимости каждого признака. Приведена зависимость результатов классификации от вейвлет-функции, уровня преобразования и параметра метода классификации - количества сегментов области значений признаков. Даны результаты классификации многозональных изображений шести классов лесной растительности на снимках, полученных с помощью съёмочной системы Rapid Eye.
DOI: 10.15372/AUT20160303

Епифанцев Б.Н., Ложников П.С., Сулавко А.Е., Жумажанова С.С. Идентификационный потенциал рукописных паролей в процессе их воспроизведения

Аннотация:
Проведено сравнение возможностей естественного и искусственного интеллектов в задачах идентификации операторов информационно-вычислительной системы и их функционального состояния по особенностям воспроизведения рукописных паролей. Установлена причина значительного разброса вероятностей ошибок идентификации субъектов. Сделан вывод, что при современном уровне знаний лучший из достигнутых результат решения обозначенной задачи системой искусственного интеллекта приблизился к потенциально возможному. Обоснована целесообразность использования особенностей воспроизводимых рукописных паролей для распознавания функционального состояния операторов человеко-машинных систем в процессе профессиональной деятельности.
DOI: 10.15372/AUT20160304

Дмитриев А.В., Чимитдоржиев Т.Н., Дагуров П.Н. Новый тип поляризационной сигнатуры для радиолокационных изображений земных покровов с фрактальными свойствами

Аннотация:
Предложен новый тип поляризационной сигнатуры для оценки анизотропии пространственной структуры неоднородностей земных покровов с помощью космических радиолокационных поляриметрических изображений. Рассмотрен случай радиолокационного зондирования леса в дециметровом диапазоне длин волн при различных азимутальных углах наблюдения.
DOI: 10.15372/AUT20160305

Бартош В.С., Белаго И.В., Дьяков М.С., Кузиковский С.А., Переверзев А.С. Особенности моделирования визуально-инструментальных наблюдений Земли с борта МКС

Аннотация:
Рассмотрены особенности тренажёрного моделирования для решения задач визуально-инструментальных наблюдений и мониторинга Земли с борта Российского сегмента МКС. Описаны подходы, удовлетворяющие требованию реального времени, к отображению цифровой визуальной модели Земли с разрешением до 15 м/тексел с углами обзора от 2 до 110° при имитации пролёта МКС. Представлено решение, позволяющее имитировать наблюдения через фотоаппарат с использованием системы позиционирования. Приведены характеристики разработанного программно-аппаратного комплекса.
DOI: 10.15372/AUT20160306

Заикин О.С., Петров П.С. Алгоритм восстановления профиля скорости звука в акустическом волноводе мелкого моря по данным модовой дисперсии

Аннотация:
Рассмотрена задача восстановления профиля скорости звука в водном слое волновода мелкого моря методом геоакустической инверсии по данным точечного измерения импульсного сигнала. Разработан и реализован алгоритм решения такой задачи с применением высокопроизводительных вычислительных средств. Численными экспериментами с помощью этого алгоритма показано, что восстановление профиля скорости звука в водном слое можно осуществить, используя достаточно грубые оценки геоакустических параметров дна. Если в спектре сигнала значительная часть энергии приходится на высокие частоты, то применение этих оценочных значений не приведёт к снижению точности восстановления профиля скорости звука.
DOI: 10.15372/AUT20160307

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Ходашинский И.А., Сарин К.С., Черепанов С.А. Об одном методе инициализации нечётких систем типа Такаги — Сугено

Аннотация:
Представлен метод инициализации нечётких систем типа Такаги — Сугено, в котором начальные значения антецедентов нечётких правил сформированы путём динамического разбиения входного пространства, а значения консеквентов - на основе рекуррентного метода наименьших квадратов. Описаны результаты экспериментов на 13 наборах данных из репозитария KEEL. Приведены сравнения с результатами их аппроксимации пятью известными алгоритмами идентификации.
DOI: 10.15372/AUT20160308

Вундер Н.А., Ушаков А.В. Анализ чувствительности к вариации запаздывания систем с последовательным компенсатором, включённым по схеме Смита

Аннотация:
Рассмотрено применение включения последовательного компенсатора в прямую ветвь проектируемой системы по схеме Смита, которая является эффективным способом решения двух задач: наделения системы желаемыми показателями качества процессов и вывода звена чистого запаздывания за пределы замкнутого контура так, что его влияние проявляется только в увеличении длительности переходного процесса на величину запаздывания и не сказывается на величине перерегулирования. Показано, что при использовании схемы Смита необходима осторожность, потому что она как схема аддитивной сигнальной компенсации может оказаться неробастной и требовать для своей корректной реализации точного знания величины запаздывания. Поставлена и решается задача анализа чувствительности процессов в системе к вариации запаздывания.
DOI: 10.15372/AUT20160309

Кочегурова Е.А., Горохова Е.С. Текущее оценивание производной нестационарного процесса на основе рекуррентного сглаживающего сплайна

Аннотация:
Представлен метод восстановления полезного сигнала и его низших производных в реальном масштабе времени на основе рекуррентного сглаживающего сплайна. Приведена расчётная схема сплайна, у которого число измерений каждого звена больше числа узлов, и с помощью вариационного подхода найдены его коэффициенты.
DOI: 10.15372/AUT20160310

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРО- И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ

Рогило Д.И., Рыбин Н.Е., Косолобов С.С., Федина Л.И., Латышев А.В. Зарождение двумерных островков Si вблизи моноатомной ступени на атомно-чистой поверхности Si(111)-(7 x 7)

Аннотация:
Методом in situ сверхвысоковакуумной отражательной электронной микроскопии исследован процесс зарождения 2D-островков вблизи моноатомной ступени на начальной стадии роста Si на поверхности Si(111)-(7 x 7). Зависимость ширины зоны обеднения W вблизи ступени, где островки не зарождаются, от скорости осаждения R подчиняется соотношению W² ∞ R^-χ с показателем χ = 1,18 и χ = 0,63 при температурах 650 и 680 °C соответственно. Показано, что изменение χ связано со структурой ступени, обеспечивающей смену кинетики роста от лимитированной встраиванием адатомов в ступень к лимитированной их диффузией. Конкуренция процессов зарождения и стока в ступень приводит к увеличению размера критического зародыша частицы от i = 1 вдали от ступени до i = 3-5 вблизи неё и i = 6-8 на террасе критической ширины для 2D-зарождения.
DOI: 10.15372/AUT20160311

Родякина Е.Е., Конфедератова К.А. Эффекты близости при формировании фотонных кристаллов литографическими методами

Аннотация:
Рассмотрены эффекты близости при формировании фотонных кристаллов в виде упорядоченных массивов однородных по размеру отверстий радиусом 100 нм методами электронно-лучевой литографии. Экспериментально определены коэффициенты функции близости, характеризующей вклад обратнорассеянных и вторичных электронов в дозу экспонирования. Показано, что минимальное стандартное отклонение от среднего значения радиуса элементов в массиве достигается коррекцией эффекта близости с использованием коэффициентов, полученных экспериментально, и итерационного уравнения с увеличенным вкладом от обратнорассеянных электронов.
DOI: 10.15372/AUT20160312

Агеева Н.В., Иванова С.Р., Комельков А.С., Левина Г.П., Макушина В.А., Михальков Ю.М., Скабалланович Т.А. Тормозящие плёнки для пикосекундных диссекторов нового поколения

Аннотация:
Осуществлён выбор тормозящих плёнок, изготовленных из алюминия различной толщины (300-500 нм) и предназначенных для торможения электронов (c энергией от десятков килоэлектронвольт до десятков электронвольт) в разрабатываемых пикосекундных диссекторах нового поколения. Создаваемые диссекторы должны отличаться повышенным временным разрешением по сравнению с максимально достигнутым (20 пс) в используемых сейчас для диагностики синхротронного излучения диссекторных электронно-оптических преобразователях модели ЛИ-602. Проведены сравнительные измерения эмиссионных характеристик изготовленных плёнок в макетах электронно-оптических преобразователей, аналогичных по конструкции прибору ПИФ-01/S1, взятому за основу для разрабатываемых диссекторов и обеспечивающему в режиме однократной линейной развёртки максимальное временнóе разрешение вплоть до 1 пс при скорости развёртки 10¹⁰ см/с. Установлено, что при энергии падающего электронного пучка 10-12 кэВ оптимальная толщина тормозящей алюминиевой плёнки составляет 400 нм при эффективном коэффициенте вторичной эмиссии равном 0,7.
DOI: 10.15372/AUT20160313

Анчугов О.В., Дорохов В.Л., Куркин Г.Я., Зинин Э.И., Молявин П.А., Мешков О.И., Шведов Д.А., Петрожицкий А.В., Горностаев П.Б., Заровский А.И., Шашков Е.В., Смирнов А.В., Щелев М.Я. Калибровка пикосекундного электронно-оптического диссектора

Аннотация:
Создан новый электронно-оптический диссектор на базе хронографического электронно-оптического прибора ПИФ-01, разработанного и изготовленного в Институте общей физики им. А. М. Прохорова (ИОФ) РАН. Приведены результаты статических измерений аппаратной функции диссектора, которые показали, что его временнóе разрешение может быть лучше 4 пс. Эти данные подтверждены прямыми измерениями на стенде ИОФ РАН с использованием фемтосекундного титан-сапфирового лазера.
DOI: 10.15372/AUT20160314

Варданян В.А. Оценка количества спектральных и поднесущих каналов в волоконно-оптических сетях доступа при однополосной оптической модуляции

Аннотация:
Рассмотрена волоконно-оптическая система передачи для сетей доступа с частотным разделением каналов, сформированных в оптическом, сверхвысокочастотном и радиочастотном диапазонах. Исследованы однополосная оптическая модуляция и разные форматы модуляции поднесущих каналов. Приведены расчётные соотношения для оценки количества спектральных и поднесущих каналов с учётом влияния вынужденного комбинационного рассеяния (эффект Рамана) и шумов оптического предусилителя.
DOI: 10.15372/AUT20160315

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ

Коноваленко И.В., Пастух О.А., Марущак П.О. Использование нечётких множеств для оценки геометрических параметров повреждений поверхности

Аннотация:
Рассмотрена задача оценки влияния переменных параметров предложенного алгоритма распознавания дефектов поверхности на результат его работы. Описан способ оценивания влияния переменных параметров на распознанные геометрические характеристики сетки повреждений поверхности. Этот способ основан на представлении базовых зон каркаса сетки повреждений поверхности в виде компактных нечётких множеств в двумерном пространстве (нечётких квазиточек). Множество точек распознанного объекта, полученных при различных комбинациях параметров исследуемого алгоритма, представляют в виде нечёткого множества с определённой функцией принадлежности. Рассмотрен способ расчёта геометрических параметров сетки повреждений (длины и наклона) с помощью средств нечёткой геометрии и продемонстрировано его использование при определении геометрических параметров сетки повреждений ролика машины непрерывного литья заготовок.
DOI: 10.15372/AUT20160401

3

Ющенко В.П., Литвиненко С.А. Влияние диаграммы направленности на качество реконструкции объектов при круговом синтезе апертуры

Аннотация:
Исследуется проблема сектора приёма акустических волн локатором томографа в водной среде, решение которой приближает реализацию томографа с круговым синтезом апертуры при монохроматическом зондировании. При теоретическом рассмотрении задачи реконструкции изображения объекта предполагалась изотропная в плоскости, т. е. дискообразная диаграмма направленности датчика с неограниченным круговым сектором приёма, позволяющая изучать внутреннюю структуру объекта в плоскости диаграммного диска. С использованием моделирования реконструкции точечного изображения объекта по траекторному доплеровскому сигналу, принятому локатором при круговом перемещении вокруг точечного объекта, выясняется влияние отклонения от изотропности, вызванное ограничением сектора приёма акустических волн, на результаты реконструкции изображения точечного объекта.
DOI: 10.15372/AUT20160402

14

Демьянов Д.Н., Волков В.Г. Синтез функциональных наблюдателей с использованием линейных матричных неравенств

Аннотация:
Показано, что задача синтеза наблюдателя для оценки некоторой совокупности линейных комбинаций переменных состояния объекта может быть сформулирована в терминах линейных матричных неравенств. Предложен алгоритм построения функциональных наблюдателей, основанный на невырожденном преобразовании модели объекта в пространстве состояний с помощью технологии канонизации матриц и последующем решении системы линейных матричных неравенств.
DOI: 10.15372/AUT20160403

21

Гончаренко А.И., Таранцев И.Г., Лысаков К.Ф. Слепой алгоритм внедрения цифровых водяных знаков в последовательность телевизионных изображений

Аннотация:
Рассматривается проблема внедрения цифровых водяных знаков в последовательность телевизионных изображений. Разработаны алгоритм внедрения подобных знаков, основанный на комбинации процедур сингулярного разложения и фильтрации Хаара, и соответствующий ему слепой алгоритм их извлечения. Показано, что внедрённая водяная метка устойчива к основным искажениям, возникающим в телевизионном тракте, например к добавлению шумов, потере чёткости, обрезке и сжатию мультимедийного материала алгоритмами MPEG2 или AVC. При использовании помехоустойчивого кодирования число корректно извлечённых бит цифровых водяных знаков достигает 100 %.
DOI: 10.15372/AUT20160404

30

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Кибиткин В.В., Солодушкин А.И., Плешанов В.С. Идентификация поля смещений сдвигового типа и определение его характеристик

Аннотация:
Рассмотрена задача идентификации течения твёрдого тела сдвигового типа и определения его характеристик на основе исходного поля смещений. Приведён алгоритм формирования модельного поля смещений сдвигового типа, имеющего конечные размеры. Предложен функционал, позволяющий находить в пределах локального участка векторного поля амплитуду и направление сдвига. Показано влияние размеров этого участка и степени его перекрытия со сдвиговым полем на погрешность измерения угла сдвига. Дан анализ выбора размеров локального участка. Работа функционала продемонстрирована на примере поля смещений, полученного при деформации сжатием монокристалла стали Гадфильда.
DOI: 10.15372/AUT20160405

37

Кирьянов В.П., Кирьянов А.В., Чуканов В.В. Использование дифференциального метода измерений для контроля точности прецизионных углоизмерительных структур

Аннотация:
Рассмотрены особенности контроля метрологических параметров оптических шкал, лимбов или кодовых дисков. Предложена концепция построения интеллектуального мехатронного модуля на основе аэростатического подшипника для высокопроизводительной углоизмерительной машины. Положительный эффект достигнут за счёт применения дифференциального метода измерений, позволяющего выделить искажающий вклад, вносимый измерительной установкой, в результирующую погрешность контролируемых структур.
DOI: 10.15372/AUT20160406

45

Григорьев М.А., Райфельд М.А. Обнаружение сейсмоактивного объекта в области размещения охранной системы с применением последовательного критерия Вальда

Аннотация:
Изучается синтез последовательной процедуры принятия решения об обнаружении сейсмоактивного объекта на местности, определённой конкретным размещением системы охраны. Показано, что использование последовательного критерия Вальда при синтезе решающего правила позволяет обеспечивать заданные характеристики обнаружения, а также принимать решение с минимальной задержкой, что является важным требованием к охранным системам. Данная процедура применяется в сейсмической системе охраны для селекции обнаруженных объектов по их местоположению.
DOI: 10.15372/AUT20160407

53

Муравьева О.В., Муравьев В.В., Габбасова М.А., Булдакова И.В., Соков М.Ю. Анализ отражённых сигналов при контроле цилиндрических образцов многократным зеркально-теневым методом

Аннотация:
Представлены результаты корреляционного, спектрального и вероятностно-статистического анализов сигналов при реализации многократного зеркально-теневого метода контроля дефектности цилиндрических образцов, и обоснованы новые информативные параметры в целях их комплексного использования для повышения достоверности результатов неразрушающего контроля.
DOI: 10.15372/AUT20160408

62

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРО- И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ

Анцыгин В.Д., Лосев В.Ф., Мамрашев А.А., Николаев Н.А., Потатуркин О.И. Особенности исследования анизотропных сред методами импульсной терагерцовой спектроскопии

Аннотация:
Широкополосная импульсная терагерцовая (ТГц) спектроскопия - распространённый метод исследования оптических свойств материалов. Этот метод рассматривается в приложении к поляризационно-чувствительным измерениям свойств анизотропных материалов и сред, обладающих значительным дихроизмом и двулучепреломлением. Важно понимать, что развитие элементной базы для терагерцового диапазона, в частности, для ТГц-поляризаторов, отстаёт от поляризационной оптики видимого диапазона. При изучении анизотропных материалов это может привести к одновременной регистрации ортогональных компонент ТГц-поля и к появлению артефактов в спектральной области при расчёте свойств исследуемых образцов. Уникальная особенность импульсной терагерцовой спектроскопии, а именно возможность зарегистрировать временнýю форму ТГц-импульса, позволяет разделить ортогональные компоненты поля во временнóй области. Таким образом можно обнаружить сигнал от излучения с ортогональной поляризацией и устранить его путём настройки поляризационных элементов системы спектроскопии. Данный метод продемонстрирован на примере исследования терагерцовых свойств вдоль оптической оси z анизотропного сегнетоэлектрического кристалла германата свинца, в котором возникает значительное двулучепреломление и дихроизм при нагреве до температуры фазового перехода.
DOI: 10.15372/AUT20160409

71

Зверев А.В., Макаров Ю.С., Михантьев Е.А., Дворецкий С.А. Ячейка кремниевой интегральной микросхемы считывания со встроенным аналого-цифровым преобразователем

Аннотация:
Предложен проект накопительной ячейки кремниевой интегральной микросхемы считывания сигнала со встроенным аналого-цифровым преобразователем для матричных ИК-фотоприёмников на основе твёрдых растворов Hg_1-xC_xTe с чувствительностью в спектральном диапазоне от 8 до 10 мкм. Ячейка разработана по кремниевой технологии HCMOS8D ОАО «НИИМЭ и Микрон» (Москва) с проектной нормой 0,18 мкм. Представленный проект ячейки имеет размер 20 x 20 мкм, разрядность встроенного аналого-цифрового преобразователя 15 бит. При средней величине фототока 7 нА и времени интегрирования 7,5 мс расчётное значение эквивалентной шуму разности температур составляет 4,6 мК.
DOI: 10.15372/AUT20160410

79

Заболотский А.А. Локальные электрические поля в ансамблях композитных наночастиц

Аннотация:
Исследованы особенности формирования локальных полей в композитных сферических наночастицах, содержащих металлические ядра, окружённые кремнезёмной оболочкой с имплантированными в неё молекулами красителя. Рассмотрена система из двух близко расположенных наночастиц (димеров). Показано, что конфигурация поля в димере отвечает значительно более эффективной обратной связи, чем в случае с изолированными сферическими наночастицами. Численно изучена динамика поля флуоресценции вблизи плоского пакета композитных наночастиц с учётом усиления поля флуоресценции красителя, насыщения энергетического перехода и дифракции. Обнаружено, что близкое расположение наночастиц приводит в условиях накачки к формированию сильных полей, локализующихся со временем в пространстве окрестности пакета наночастиц.
DOI: 10.15372/AUT20160411

88

Скворцов Б.В., Живоносновская Д.М. Метод бесконтактных измерений электромагнитных параметров наноматериалов

Аннотация:
Теоретически обосновывается метод бесконтактного оперативного измерения электромагнитных параметров наноматериалов, основанный на зондировании контролируемой поверхности электромагнитным сигналом с последующей обработкой отражённого сигнала. Электромагнитные свойства материалов определяются диэлектрической и магнитной проницаемостями, а также удельной электрической проводимостью. Дано математическое описание процедуры измерения и разработана методика поиска искомых параметров, основанные на измерении амплитуды и фазы отражённого сигнала, с дальнейшим решением системы нелинейных алгебраических уравнений.
DOI: 10.15372/AUT20160412

98

ОПТИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Шелковников В.В., Васильев Е.В., Русских В.В., Эктова Л.В., Бережная В.Н., Пен Е.Ф. Свойства монохромных и двухцветных голограмм в слоистых фотополимерных материалах

Аннотация:
Разработаны и исследованы слоистые системы голографических фотополимерных материалов для записи цветных голограмм. Получены монохромные и двухцветные (зелёно-красные, красно-синие, зелёно-синие) объёмные отражательные голограммы с использованием He-Ne-, Ar⁺- и DPSS-лазеров в красной, зелёной и синей областях спектра. Рассмотрены эффекты кроссобесцвечивания использованных красителей, а также голографические свойства монохромных и двухцветных голограмм в слоистых системах. Экспериментально показано, что дифракционная эффективность этих голограмм составляет (70-80 %) и сравнима с эффективностью монохромных голограмм, полученных в однослойных голографических фотополимерных материалах.
DOI: 10.15372/AUT20160413

107

Угожаев В.Д. Предельные характеристики перестраиваемого вращением двухлучевого интерферометра с неподвижным фоточувствительным элементом

Аннотация:
Представлены результаты расчёта предельных характеристик двухлучевого интерферометра на основе светоделительного кубика с неподвижными зеркалами и неподвижным фоточувствительным элементом, в котором перестройка угла схождения выполняется только путём вращения источника света относительно интерферометра. Показано, что угол схождения можно перестраивать в диапазоне 46-166° при достаточно широких световых пучках.
DOI: 10.15372/AUT20160414

118

К 85-летию И. Г. Неизвестного

3

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРО- И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ

Неизвестный И.Г. МДП–транзисторы на основе Ge — путь дальнейшего развития КМОП–технологии

Аннотация:
Рассмотрена возможность дальнейшего улучшения параметров полупроводниковых интегральных схем путём замены слоя кремния в МДП-транзисторе материалом с более высокой подвижностью носителей заряда. Показано, что по совокупности свойств для этого больше всего подходит германий. Приведены разработки, созданные в данном направлении в различных лабораториях как в России, так и за рубежом.
DOI: 10.15372/AUT20160501

5

Горохов Е.Б., Астанкова К.Н. Материаловедческие аспекты диэлектрических плёночных композиций в планарной технологии МДП-структур на Ge

Аннотация:
На основе материаловедческих исследований композиций диэлектрических слоёв разработан новый технологический маршрут изготовления МДП-транзистора на Ge. Применив процесс gate-first и модифицированную прослойку термического GeO₂ с повышенной вязкостью на границе раздела с Ge-подложкой, удалось закапсулировать в ней нежелательные примеси. Увеличение плотности окисного слоя вблизи германия после взаимодействия с осаждённой плёнкой Si₃N₄ препятствовало диффузии в канал транзистора адсорбированных поверхностью подложки примесей. Это позволило повысить подвижность электронов в МДП-транзисторе и исключить её снижение при криогенных температурах.
DOI: 10.15372/AUT20160502

Наумова О.В., Фомин Б.И. Оптимизация отклика нанопроволочных биосенсоров

Аннотация:
Нанопроволочные полевые транзисторы являются высокочувствительными сенсорными элементами, предназначенными для качественного и количественного анализов биологических и химических веществ. Оптимизация режима работы сенсоров - одна из ключевых задач повышения их чувствительности. Предложен алгоритм выбора режима работы сенсоров на основе КНИ-транзисторов, позволяющий обеспечить их максимальный отклик в процессе мониторинга проводимости при детекции целевых частиц.
DOI: 10.15372/AUT20160503

Ищенко Д.В., Эпов В.С. Исследование особенностей вольт–амперных характеристик плёнок PbSnTe:In в магнитном поле в режиме инжекции электронов из контактов

Аннотация:
Исследованы вольт-амперные характеристики (ВАХ) плёнок PbSnTe:In с содержанием олова x ≈ 0,29 при гелиевых температурах в режиме монополярной инжекции из контактов и ограничения пространственным зарядом в магнитном поле до 4 Тл. Анализ полученных ВАХ показал, что при увеличении магнитного поля от 0 до 4 Тл происходит трансформация наблюдаемых особенностей ВАХ. Предложено обоснование связи данных особенностей с наличием многоуровневой системы ловушек, расположенных в запрещённой зоне.
DOI: 10.15372/AUT20160504

Шамирзаев В.Т., Гайслер В.А., Шамирзаев Т.С. Отрицательное дифференциальное сопротивление в мощных лазерных InGaN/GaN–диодах

Аннотация:
Демонстрируется отрицательное дифференциальное сопротивление в ультрафиолетовых лазерных InGaN/GaN-диодах. Переключение между нижней и верхней ветвями S-образной вольт-амперной характеристики приводит к изменению мощности оптического излучения на шесть порядков при увеличении тока от 3 до 15 мА. Появление отрицательного дифференциального сопротивления объясняется сверхлинейной инжекцией носителей заряда одного знака в высокоомную квантовую InGaN-яму.
DOI: 10.15372/AUT20160505

ОПТИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Неизвестный И.Г., Шумский В.Н. Трёхспектральное многоэлементное фотоприёмное устройство

Аннотация:
Описаны конструкция и характеристики трёхспектрального многоэлементного фотоприёмного устройства с диапазоном чувствительности 0,6-12,0 мкм, состоящего из трёх линеек фотоприёмников с чувствительностью в областях 0,6-0,9, 3-5 и 8-12 мкм. Приведены методы изготовления линеек, фотоприёмного устройства в целом и его фотоэлектрические характеристики.
DOI: 10.15372/AUT20160506

Третьяков Д.Б., Коляко А.В., Плешков А.С., Энтин В.М., Рябцев И.И., Неизвестный И.Г. Генерация квантового ключа в однофотонных системах связи

Аннотация:
Представлен краткий обзор экспериментальных работ в области квантовой криптографии и генерации квантового ключа посредством одиночных фотонов в атмосферных и оптоволоконных квантовых линиях связи. Дано описание двух экспериментальных установок для генерации квантового ключа, созданных в Институте физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН. Приведены результаты исследования зависимости скорости генерации квантового ключа от среднего числа фотонов μ в лазерном импульсе. Для μ > 0,3 обнаружено расхождение между теорией и экспериментом, которое может быть связано с ненулевой вероятностью появления многофотонных импульсов в квантовой передаче, регистрируемых детекторами одиночных фотонов как однофотонные, а также с отбрасыванием при просеивании квантового ключа тех случаев, когда одновременно срабатывают несколько детекторов одиночных фотонов, поскольку тогда результат измерения не определяется.
DOI: 10.15372/AUT20160507

Неизвестный И.Г., Климов А.Э., Кубарев В.В., Шумский В.Н. Приёмники излучения на основе плёнок PbSnTe:In, чувствительных в терагерцовой области спектра

Аннотация:
Представлен обзор исследований фотоэлектрических свойств плёнок PbSnTe:In, полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии, и параметров фоточувствительных структур дальнего ИК- и субмиллиметрового диапазонов на их основе. Сравниваются параметры многоэлементных фотоприёмных устройств этого типа и приёмников на основе примесных полупроводников и сверхпроводников. Реализованы линейчатые (2 x 128) и матричные (128 x 128 элементов) многоэлементные фотоприёмные устройства на основе PbSnTe:In с краем чувствительности ~22 мкм и рабочей температурой T ≤ 16 К. В бесфоновых условиях мощность, эквивалентная шуму, достигала значений МЭШ ≤ 10^-18 Вт/Гц^0,5 при T = 7 К по источнику излучения типа абсолютно чёрное тело с T_АЧТ = 77 К. В субмиллиметровой области спектра наблюдалась чувствительность к лазерному излучению с длиной волны λ ≤ 205 мкм и величиной МЭШ ≤ 10^-12 Вт/Гц^0,5 без оптимизации конструкции макета фоточувствительного элемента и минимизации шумов схемы измерений. Рассмотрены направления развития приёмников излучения на основе PbSnTe:In.
DOI: 10.15372/AUT20160508

Богданов Ю.И., Богданова Н.А., Катамадзе К.Г., Авосопянц Г.В., Лукичев В.Ф. Исследование статистики фотонов с использованием компаунд-распределения Пуассона и квадратурных измерений

Аннотация:
Предложена модель составного компаунд-распределения Пуассона для статистики фотонов с учётом их группировки в различных состояниях, включая фоковские, тепловые и т. д., С использованием метода производящих функций вычислены распределения вероятностей, моменты и корреляционные функции. Найдены параметры условных состояний, возникающих при вычитании фотонов посредством делителя пучка. Рассмотрена задача реконструкции состояний по квадратурным квантовым измерениям. Исследование направлено на разработку высокоточных методов генерации и контроля оптических квантовых состояний.
DOI: 10.15372/AUT20160509

НАНОТЕХНОЛОГИИ В ОПТИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ

Неизвестный И.Г., Володин В.А., Камаев Г.Н., Черкова С.Г., Усенков С.В., Шварц Н.Л. Формирование нанокристаллов кремния в гетероструктурах Si—SiO2—α-Si—SiO2 при высокотемпературных отжигах: эксперимент и моделирование

Аннотация:
Проведены экспериментальные и модельные исследования процессов формирования кремниевых нанокристаллов (Si-НК) в многослойных структурах с чередующимися ультратонкими слоями SiO₂ и аморфного гидрогенизированного кремния (α-Si:H) в условиях высокотемпературных отжигов. Влияние отжигов на трансформацию структуры слоёв α-Si:H изучалось с привлечением методов электронной просвечивающей микроскопии высокого разрешения, спектроскопии комбинационного рассеяния света и фотолюминесценции. Методом Монте-Карло проанализированы условия и кинетика формирования Si-НК. Обнаружена зависимость типа формируемых кристаллических кремниевых кластеров от толщины и пористости исходного аморфного кремниевого слоя, заключённого между слоями SiO₂. Показано, что увеличение толщины слоя α-Si при низкой пористости приводит к образованию перколяционного кремниевого кластера вместо изолированных Si-НК.
DOI: 10.15372/AUT20160510

Двуреченский А.В., Володин В.А., Кривякин Г.К., Шкляев А.А., Кочубей С.А., Неизвестный И.Г., Stuchlik J. Исследование фазового и элементного составов наносистем GeSi методом комбинационного рассеяния света при фемтосекундном импульсном отжиге

Аннотация:
Анализ фазового и элементного составов гетероструктур GeSi, изготовленных на нетугоплавких подложках, проведён с помощью экспрессной и неразрушающей методики - спектроскопии комбинационного рассеяния света. Показано, что применение импульсных лазерных отжигов позволяет варьировать элементный состав и размеры нанокристаллов, формируемых из твёрдых растворов германия и кремния.
DOI: 10.15372/AUT20160511

Рогило Д.И., Рыбин Н.Е., Федина Л.И., Латышев А.В. Распределение концентрации адатомов на экстраширокой террасе поверхности Si(111) в условиях сублимации

Аннотация:
Методами in situ сверхвысоковакуумной отражательной электронной микроскопии и ex situ атомно-силовой микроскопии исследован процесс формирования адсорбционного слоя на поверхности Si(111) в условиях сублимации при температурах 1000-1100 °C и последующей закалки до T = 750 °C. Впервые получено распределение концентрации адатомов на экстраширокой 60 мкм) атомно-гладкой террасе и определена их диффузионная длина x_s = 31 ± 2 мкм при T = 1000 °C. В результате анализа температурной зависимости равновесной концентрации адатомов вблизи моноатомной ступени впервые измерена энергия выхода адатома из ступени на террасу E_ad ≈ 0,68 эВ. На основе данных величин получены оценки энергетических параметров для ряда атомных процессов на поверхности Si(111).
DOI: 10.15372/AUT20160512

Василенко М.А., Настовьяк А.Г., Неизвестный И.Г., Шварц Н.Л. Моделирование методом Монте-Карло процесса формирования наноструктур A^IIIB^V с помощью капельной эпитаксии

Аннотация:
Предложена решёточная модель Монте-Карло формирования полупроводниковых наноструктур по механизму роста пар - жидкость - кристалл. С её использованием промоделирован рост наноструктур GaAs методом капельной эпитаксии в диапазоне температур 500-600 K при потоках As₂ с интенсивностью 0,005-0,04 МС/с. Продемонстрирована зависимость морфологии формируемых структур от параметров роста. Проведены исследования травления подложки GaAs галлиевой каплей. Определены диапазоны температур и потоков мышьяка для формирования наноколец GaAs. Проанализированы условия образования одинарных и двойных концентрических колец.
DOI: 10.15372/AUT20160513

Ткаченко В.А., Ткаченко О.А., Квон З.Д., Латышев А.В., Асеев А.Л. Интроскопия в наномезоскопике: одноэлектроника и квантовая баллистика

Аннотация:
Представлен метод вычислительного эксперимента для исследования внутренней структуры объектов наномезоскопики - проводящих подсистем и квантовых явлений в твердотельных субмикронных объектах, которые демонстрируют индивидуальное поведение низкотемпературного сопротивления.
DOI: 10.15372/AUT20160514

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