Главная – Журналы – Автометрия 2021 номер 2

Рассматривается подход к математическому описанию сигналов и помех в качестве многомерных пространственно-временных сигналов. Предложен и описан алгоритм обработки сигналов при наличии внутренних шумов и внешних помех. Алгоритм применим для случаев приёма сигнала с полностью известными параметрами и сигнала со случайной начальной фазой. В работе исследован вариант линейной цифровой антенной решётки.

Показано, что для классификации фрагментов гиперспектрального изображения весьма эффективны предварительная трансформация его спектральных признаков к главным компонентам и последующее распознавание с применением свёрточной нейронной сети, которая обучена на выборке, составленной из фрагментов этого изображения. Получены высокие проценты правильной классификации при работе с крупноформатным гиперспектральным изображением, причём часть классов, на которые разбито гиперспектральное изображение, очень близки между собой и соответственно трудноразличимы по гиперспектрам. Исследована зависимость правильной классификации от изменения размеров фрагментов, из которых составлены обучающая и валидационная выборки, и от параметров свёрточной нейронной сети.

Рассматривается новый подход к вычислению характеристик градиента полутонового изображения как массива признаков объекта интереса. Предлагается синтезировать модель перестраиваемой вычислительной среды, которая может одновременно в параллельном режиме обработать каждый пиксель исходного изображения и сформировать массив с характеристиками градиента. Благодаря архитектурным принципам построения модели расчёт градиента выполняется за 1 такт элементарного вычислителя перестраиваемой вычислительной среды.

Предложен метод визуализации мультиобъёмных данных и функционально заданных поверхностей с применением графических процессоров. В методе предусмотрена визуализация большого числа объёмов, комплекс полупрозрачных и функционально заданных объектов, сложных полупрозрачных объёмов, в том числе пересечений объёмов в конструктивном твердотельном моделировании. Рендеринг разных объёмов одновременно - более сложная проблема, чем визуализация одного объёма, потому что требуются операции пересечения и смешивания. Функционально заданные поверхности хорошо подходят для встраивания внешних объектов в объёмы.

Предлагается новая методика проверки гипотезы о независимости двумерных случайных величин. Рассматриваемая методика основывается на использовании непараметрического алгоритма распознавания образов, соответствующего критерию максимального правдоподобия. В отличие от традиционной постановки задачи априори отсутствует обучающая выборка. Исходная информация представляется статистическими данными, которые составляют значения двумерных случайных величин. Законы распределения случайных величин в классах оцениваются по исходным статистическим данным для условий их зависимости и независимости. При выборе оптимальных коэффициентов размытости непараметрических оценок плотностей вероятностей в качестве критерия используется максимум функций правдоподобия. В этих условиях вычисляются оценки вероятности ошибки распознавания образов в классах. По минимальному значению оценки вероятности ошибки распознавания образов принимается решение о независимости либо зависимости случайных величин. Эффективность разработанной методики подтверждается результатами вычислительных экспериментов при проверке гипотезы о независимости либо линейной зависимости двумерных случайных величин.

Рассмотрены статистические характеристики узкополосного сигнала при наличии модулирующих помех, включая случай определения одномерной плотности распределения сигнала. Установлена взаимосвязь между характеристической функцией мгновенных значений сигнала и плотностью распределения вероятностей (ПРВ) огибающей при равномерном законе распределения фазы. Получены выражения, описывающие ПРВ мгновенных значений сигнала и аддитивного шума при воздействии модулирующих помех. Проанализированы случаи, когда между флуктуациями амплитуды и фазы отсутствует и существует функциональная связь. Показано, что при законе распределения фазы, отличном от равномерного на интервале [0, 2 π], сигнал является нестационарной случайной функцией, стремящейся к стационарной при увеличении глубины фазовых искажений. При равномерном распределении фазы сигнал является стационарной случайной функцией. Показано, что при функционально связанных амплитудно-фазовых искажениях ПРВ сигнала описывается через статистические характеристики его огибающей.

Найдена избыточность универсального кодирования неравнозначными символами марковских источников, задаваемых матрицами переходных вероятностей, имеющих фиксированное число различных строк. В качестве следствия получены оценки избыточности для марковских источников с памятью s и марковских источников Мили, заданных графом. Установлена скорость убывания избыточности в зависимости от характеристик графа, длины кодируемого блока и пропускной способности канала.

Для аналитической работы с электронной структурой атомных систем и целей подготовки специалистов в области спектроскопии существенное значение имеет научная визуализация уровней и переходов в атомной системе, обычно реализуемая в виде диаграмм Гротриана. В настоящее время такие диаграммы могут генерироваться программно по спектроскопическим базам данных. В отличие от печатных графических изображений графика, обрабатываемая и представляемая машинным образом, может иметь свойства интерактивности и динамики, что существенно влияет на эффективность работы специалиста. Можно предположить, что возможности машинной визуализации в состоянии вызвать к жизни новые типы графических представлений электронной структуры, ранее не используемые из-за их трудоёмкости или других причин. Предложен новый тип диаграмм электронной структуры атомных систем, называемых авторами квантограммами, ориентированный на компьютерную генерацию в сочетании с интерактивным динамическим представлением результатов. Описывается идея новой диаграммной техники и её основные особенности, приводится опыт программной реализации и работы с квантограммами, автоматически генерируемыми по базе спектральных данных.

Изложены проблемы, связанные с рентгенографией объектов из стали толщиной 100 мм и более. В классическом методе съёма информации полупроводниковые фотоприёмники располагаются непосредственно на сцинтилляторах. В результате рассеянное в сцинтилляторе гамма-излучение попадает в фотоприёмник, что определяет шум изображения и оказывает негативное воздействие на электронику чтения. Предложен метод построения системы регистрации с использованием спектросмещающего волокна без недостатков классического метода. Данный метод позволяет получить шум изображения меньше, чем классический, вывести электронику из-под воздействия гамма-излучения и увеличить эффективность регистрации. Экспериментально изучены различные способы реализации предложенного метода съёма сигналов и выбраны оптимальные. На основе проведённых исследований разработана конструкция регистрирующего элемента и приведены результаты измерения его параметров.

Предлагается задача диагностики дефектов в изоляции высоковольтного электрооборудования на основе мониторинга частичных разрядов (ЧР), которые недоступны для прямых измерений, но являются основным диагностическим признаком дефектов. Рассматриваются вопросы построения диагностической модели дефекта в изоляции как источника серий ЧР и задача дифференциальной диагностики отдельных дефектов на основе интерпретации интегральной картины ЧР как множества доступных измерению моментов времени единичных ЧР. Для диагностики привлекается идея математической задачи покрытия множества. Рассмотрен модельный пример.

Виброактивность микрокриогенных машин является важным фактором, определяющим ресурсные характеристики матричных фотоприёмных устройств (ФПУ), работающих в ИК-диапазоне спектра. Приводятся амплитудно-частотные характеристики виброактивности ФПУ разных производителей с различными сроками службы. Осуществляются измерения виброактивности с помощью датчика деформации, жёстко связанного с основанием ФПУ. Анализируются влияние центробежных и компрессионных сил на виброактивность ФПУ и возможность их взаимной компенсации.

Предложен алгоритм оценивания энергии радиоимпульса при измерении сверхпроводниковой системы кубит-резонатор, состоящей из сверхпроводникового резонатора и связанного с ним кубита. Алгоритм основан на использовании полных достаточных статистик, не требует априорных сведений об уровне аддитивного белого гауссовского шума, присутствующего в наблюдаемом процессе, а также об амплитуде, начальной фазе и временном положении радиоимпульса. Полученные с его помощью оценки являются эффективными и состоятельными. Оценка эффективности предложенного алгоритма проводилась методом компьютерного моделирования.

Предложен и экспериментально исследован квазираспределённый резистивный датчик с древовидной структурой, который позволяет измерять пространственное распределение физических величин при коммутации измерительных цепей только к внешним терминалам. Показано, что применение древовидной структуры обеспечивает высокую точность при малых вычислительных затратах.

Новый вариант отражающего интерферометра для S -поляризованного света состоит из тонкой металлической плёнки, размещённой перед многослойным диэлектрическим интерферометром. От расположения металлической плёнки в узле или пучности стоячей волны, отражённой от интерферометра, зависит появление узких экстремумов (максимумов или минимумов) в спектральной или угловой зависимости коэффициента отражения.