Главная – Журналы – Автометрия 2023 номер 5

Приведено обоснование использования метода главных компонент для оценки обобщённой характеристики дефекта при обработке многопараметровых акустических сигналов многократного зеркально-теневого метода контроля пруткового проката. Метод позволил сократить количество параметров сигналов при формировании критериев браковки, разработать методику оценки обобщённой характеристики дефекта, сформировать комплексный критерий браковки на основе недопустимого значения обобщённой характеристики дефекта для объектов из любых марок стали и любых диаметров. Результаты апробации предложенного подхода для оценки обобщённой характеристики естественных дефектов с использованием полученной регрессионной зависимости удовлетворительно согласуются с результатами металлографических исследований.

Предложен метод, позволяющий определять оптимальные значения параметров детекторов особых точек p по локальным характеристикам изображения µ. Метод основан на процедуре поиска экстремума аналитической зависимости δ = P (p, µ), где δ - критерий эффективности детектора, определяемый как взвешенная сумма ошибок первого и второго рода. Зависимость P (p, µ) интерполирует набор δ(p_i, µ_j), получаемый по выборке из множества однотипных изображений. Выполнен эксперимент с 40 рентгенограммами нижней части позвоночника человека, которые обрабатывались детекторами Харриса - Стефенса и SUSAN. Получено, что при выборе настраиваемых параметров детектора предложенным методом критерий δ оказался существенно ниже, чем для значений этих параметров на границах рекомендуемых интервалов.

Исследование изображений полноразмерного керна (образца породы, извлекаемой из скважины) востребовано в современной геофизике. Предметная область определяет специфику процессов обработки изображений керна и форму представления результатов. Обычным способом представления скважинных данных являются упорядоченные по глубине значения измерений. Образцы керна также упорядочены по глубине, а изображения образцов представляют собой набор отдельных фотографий или томографических сканов часто с отсутствием данных на некоторых глубинах. Типичное изображение одного фрагмента керна содержит метровый участок породы. При этом на практике часто требуется оценивать характеристики сантиметровых интервалов. В работе предложен подход к созданию ансамбля текстурных признаков изображений керна, представленных как упорядоченные по глубине профили, что позволяет использовать полученные результаты совместно с другими геолого-геофизическими данными.

Методика проверки гипотезы о независимости случайных величин, основанная на непараметрическом алгоритме распознавания образов, используется при анализе неоднозначных зависимостей. Алгоритм распознавания образов соответствует критерию максимального правдоподобия. Оценивание законов распределения в классах осуществляется по исходным статистическим данным в предположении о независимости и зависимости сравниваемых случайных величин. Для оценивания плотностей вероятностей в классах используются непараметрические статистики Розенблатта - Парзена. Коэффициенты размытости ядерных функций в непараметрических оценках плотностей вероятностей в классах определяются из условия минимума их средних квадратических отклонений. В этих условиях вычисляются оценки вероятностей ошибок распознавания образов в классах. По минимальному их значению принимается решение о независимости либо зависимости случайных величин. Проверяется гипотеза о достоверном отличии вероятностей ошибок распознавания образов в классах. Применение предлагаемой методики позволяет обойти проблему декомпозиции области значений случайных величин на интервалы, что свойственно критерию Пирсона. Сравнивается эффективность предлагаемой методики с критерием Пирсона. Приводятся результаты вычислительных экспериментов с применением исследуемых критериев при анализе неоднозначных зависимостей между случайными величинами.

Предложен метод реконструкции по одному изображению криволинейных поверхностей. Для реконструкции поверхности используются данные силуэта объекта и многоуровневая карта высот. В отличие от известных подходов к реконструкции одного ракурса предлагаемый метод не имеет ограничения по глубине и требует на порядок меньше вычислений. 3D-модели с высоким разрешением могут быть сгенерированы в интерактивном режиме.

Рассматривается создание системы управления продольным движением летательных аппаратов на основе принципа управления полной энергией. Представлена структура системы управления, включающая не зависящее от летательных аппаратов ядро, а также переход к командам отклонения руля высоты и тяги, полученным на основе принципа инверсных моделей. Система управления реализована для моделей трёх летательных аппаратов различной аэродинамической схемы. Исследование качества регулирования выполнено методом численного моделирования.

Развитие методов управления потоком и теплообменом в затопленных турбулентных струях (импактных струях), натекающих на преграду, является важной задачей, поскольку такая конфигурация используется в различных технических приложениях. Технология активного управления потоком и оптимизация сигнала, управляющего внешним возмущением расхода в импактных струях, могут быть применены для эксплуатации присущих потоку свойств в целях дальнейшего улучшения теплообмена на стенке. Использована ИК-термография и проведены измерения методом PIV (Particle Image Velocimetry) для оптической диагностики температурных полей стенки и полей скорости в условиях управления возмущением расхода, в том числе с обратной связью от локального датчика скорости. Обнаружено, что низкоамплитудные синусоидальные возмущения увеличивают интегральную температуру на стенке за счёт интенсификации отрыва потока на стенке по сравнению с невозмущённой струёй. Также установлено, что высокоамплитудные возмущения в режиме пульсирующей струи позволяют снизить интегральную температуру за счёт увеличения средней скорости потока вблизи стенки и скомпенсировать нежелательный эффект отрыва потока. Алгоритм генетического программирования позволил найти автоколебательный режим при возмущении струи с обратной связью, который улучшает локальный теплообмен на стенке не хуже, чем в случае вынужденного периодического возмущения.

Решена задача угловой ориентации подвижного объекта с использованием измерений бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) и спутниковой навигационной системы (СНС) при самых общих предположениях о характере углового движения объекта и вероятностных характеристиках помех инерциальных измерений. Решение получено в виде расширенного фильтра Калмана, использующего в качестве оцениваемых параметров ориентации направляющие косинусы поворота в инерциальной системе координат, а в качестве вектора наблюдения - вектор измерений СНС и акселерометров БИНС. Приведён пример, иллюстрирующий высокую устойчивость и скорость сходимости процесса оценивания выбранных параметров угловой ориентации подвижного объекта.

Проведены теоретические исследования зависимости оптимальной толщины однослойного просветляющего слоя SiO₂ на кремниевом фотодиоде от характеристик падающего на фотодиод света. Показано, что оптимальная толщина однослойного просветляющего SiO₂ для различных распределений интенсивности по углу увеличивает квантовую эффективность фотодиода до 1,1 раза по сравнению с классическим однослойным просветляющим покрытием толщиной λ/4n, которое является оптимальным при нормальном падении монохроматического света.

Проведены эксперименты по тестированию долговременной стабильности метрологических показателей лазерного генератора изображений модели CLWS-300, используемого в технологическом процессе выпуска оборудования гониометрического типа. Показано, что на временном интервале 18 лет лазерный генератор модели CLWS-300 сохранил способность воспроизводить свои показатели практически в неизменном виде.

Рассматривается когерентная волоконно-оптическая система передачи OFDM-сигналов. Каналы сформированы с помощью спектрально-эффективных форматов модуляции: QPSK, M-QAM. Исследуется влияние на канальные сигналы нелинейных фазовых шумов, возникающих в оптическом волокне. Показано, что появляющиеся в оптическом тракте нелинейные фазовые шумы преобразуются в амплитудные и, смешиваясь с шумами оптических усилителей, приводят к уменьшению показателя качества сигнала. Даны оценочные формулы для определения помехозащищённости канальных сигналов посредством расчёта Q-фактора.

С использованием модели эквивалентных транспарантов исследованы дифракционные явления Фраунгофера в когерентном свете на протяжённом объекте постоянной толщины в виде объёмного асимметричного края со скосом и плоской отражающей (серой) внутренней поверхностью объекта, характеризуемой модулем амплитудного коэффициента отражения света и сдвигом фазы в отражённой волне. Показано, что поле в дальней зоне может быть представлено в виде двух компонент: проходящей и отражённой, первая из которых соответствует дифракции света на абсолютно поглощающем асимметричном крае, а вторая описывает дифракционные явления на объёмной структуре в виде бипланарной щели, освещённой плоской волной света. На основе конструктивной аппроксимации интегральной функции Френеля получено в аналитическом виде выражение для спектра объекта, исходя из которого можно исследовать поведение полей в дальней зоне. Показано, что в случае большого скоса объекта основной вклад в поле даёт отражённая компонента. Предложены способы определения геометрических параметров объекта путём измерения положения центрального максимума отражённой компоненты и его эффективной ширины.