Preview

Российский технологический журнал

Расширенный поиск
Том 8, № 3 (2020)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.32362/2500-316X-2020-8-3

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. ИНФОРМАТИКА. ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Для решения проблемы идентификации разработана модель репринта объекта на изображении. Данная модель решает проблему посредством представления объекта в 3-мерном виде, что позволяет оценить и сформировать необходимые характеристики объекта в полном объеме, тогда как в 2-мерном виде это сделать невозможно.

Разработанная модель репринта объекта на изображении полностью решает проблему идентификации человека по лицевому изображению в целом в условиях помех и независимо от изменения ракурса.
7-13 90
Аннотация

Представлена проблематика распознавания (идентификации) лицевых изображений. Показано различие распознавания и идентификации лицевых изображений. Для решения проблемы идентификации разработана модель репринта объекта на изображении. Данная модель решает проблему посредством представления объекта в 3-мерном виде, что позволяет оценить и сформировать необходимые характеристики объекта в полном объеме, тогда как в 2-мерном виде это сделать невозможно. Модель репринта объекта на изображении может использоваться для формирования репринта любых пространственных объектов. Для обучения модели репринта объекта на изображении используется многослойная нейронная сеть, которая обучается последовательно. Для учета допустимых изменений ракурса, различных помех и разных уровней освещенности разработан локальный детектор для модели идентификации лицевых изображений. Бинарное значение, являющееся результатом обработки модели, представляемое как активация, определяет отношение конкретного изображения к соответствующему классу. Локальный детектор является не только основным элементом модели репринта объекта на изображении, но это еще и отдельная математическая конструкция. Он принимает входные данные в качестве двумерных изображений. Разработанная модель репринта объекта на изображении полностью решает проблему идентификации человека по лицевому изображению в целом в условиях помех и независимо от изменения ракурса.

РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ. ТЕХНОЛОГИИ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Целью работы является поиск общих подходов, применяемых в различных областях робототехники для построения на их основе единой методологии проектирования масштабируемых интеллектуальных систем управления роботов с заданным уровнем отказоустойчивости на унифицированной элементной базе. Данная часть посвящена экстремальной робототехнике и обобщению выводов по всему циклу работ.

Предлагается провести анализ взаимозаменяемой российской и зарубежной элементной базы, выделить технические решения в области создания элементов систем управления и организации информационного обмена между ними, которые могли бы быть реализованы как на зарубежной, так и на отечественной элементной базе, и на их основе создать концептуальную модель масштабируемой интеллектуальной системы управления с заданным уровнем отказоустойчивости на унифицированной элементной базе.
14-32 68
Аннотация

В работе проводится обзор роботов различного масштаба и назначения. В ходе обзора анализируются применяемые аппаратные и программные решения и обобщаются наиболее распространённые структурные схемы систем управления. По результатам обзора проводится анализ подходов к масштабированию систем управления, применению алгоритмов интеллектуального управления, обеспечению отказоустойчивости, снижению массогабаритных размеров элементов систем управления, свойственных разным классам роботов. Целью работы является поиск общих подходов, применяемых в различных областях робототехники для построения на их основе единой методологии проектирования масштабируемых интеллектуальных систем управления роботов с заданным уровнем отказоустойчивости на унифицированной элементной базе. Данная часть посвящена экстремальной робототехнике и обобщению выводов по всему циклу работ. В работе отмечается возможность и необходимость развития единых подходов к созданию роботов различного масштаба и назначения. Отмечается, что в отличие от многих зарубежных стран, в Российской Федерации надо учитывать серьезные ограничения на элементную базу, которые не позволяют свободно проводить конверсию технологий между гражданской, военной и космической робототехникой. В связи с этим, предлагается провести анализ взаимозаменяемой российской и зарубежной элементной базы, выделить технические решения в области создания элементов систем управления и организации информационного обмена между ними, которые могли бы быть реализованы как на зарубежной, так и на отечественной элементной базе, и на их основе создать концептуальную модель масштабируемой интеллектуальной системы управления с заданным уровнем отказоустойчивости на унифицированной элементной базе.

СОВРЕМЕННЫЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

В работе была показана алгоритмическая возможность подавления зеркального канала приема фазовым методом, приведены основные выходные параметры схем, реализующих данный метод, приведена математическая модель, позволяющая оценить избирательность как функцию от дисбаланса фаз и амплитуд плечей схемы, проведено математическое и системотехническое моделирование.

Результаты настоящей работы могут быть использованы при дальнейшей практической реализации представленного метода на этапе выбора элементов на основе анализа их характеристик.
33-47 61
Аннотация

В работе была показана алгоритмическая возможность подавления зеркального канала приема фазовым методом, приведены основные выходные параметры схем, реализующих данный метод, приведена математическая модель, позволяющая оценить избирательность как функцию от дисбаланса фаз и амплитуд плечей схемы, проведено математическое и системотехническое моделирование. Результаты различных способов моделирования совпадают, что свидетельствует о верности математической модели и подтверждает техническую возможность реализации фазового метода подавления зеркального канала. На основе данной модели возможно обеспечение высокого уровня подавления (не менее 40 дБ) зеркального канала путем амплитудной и фазовой компенсации квадратурных плечей схемы. Приведена зависимость уровня шумов на выходе схемы фазового подавления зеркального канала как функции от частотных характеристик ее элементов. Результаты настоящей работы могут быть использованы при дальнейшей практической реализации представленного метода на этапе выбора элементов на основе анализа их характеристик. По приведенным математическим моделям и характеристикам выбранных элементов, для практической реализации схемы, можно оценить уровень подавления зеркального канала, уровень шумов на выходе схемы фазового подавления зеркального канала и отношение сигнал-помеха. На практическом примере реализации рассматриваемого метода показано влияние широкополосности фазовращателей на уровень шумов. Показано, что обеспечение высокого уровня избирательности с целью минимизации уровня шумов зеркального канала целесообразно только до некоторых значений (около 25 дБ). Дальнейшее улучшение избирательности, например, минимизацией фазового и амплитудного балансов, или взаимная компенсация дисбалансов плечей смесителя и фазовращателя необходима при наличии требований к увеличению отношения сигнал-помеха. Показано, что при амплитудном дисбалансе схемы до 1 дБ и фазовом дисбалансе до 5 град. в требуемой частотной полосе, возможно обеспечение избирательности до 25 дБ и снижение уровня шумов на 2.5-3 дБ.

В статье проведено исследование помехоустойчивости автокорреляционного демодулятора сигналов с дифференциальной фазовой манипуляцией при наличии в радиоканале гауссовского шума, релеевских замираний и гармонической помехи. Определены статистические параметры сигналов и помех в синфазном и квадратурном каналах АКД.

Показано, что гармоническая помеха с малой интенсивностью практически не сказывается на помехоустойчивости демодулятора, и в этом случае доминирующее влияние оказывают релеевские замирания.
48-58 74
Аннотация

Широкое распространение различных радиосистем с фазовой манипуляцией, в том числе и многопозиционной (М-ФМ - MPSK), обусловлено их высокой помехоустойчивостью и простотой построения передающей и приемной частей аппаратуры. В реальной аппаратуре при реализации схем передатчиков и приемников используется дополнительное дифференциальное (относительное) кодирование и, соответственно, применяются сигналы ДМФМ (DMPSK). Одним из способов приема таких сигналов является применение автокорреляционного демодулятора (АКД), построенного по квадратурной схеме. В статье проведено исследование помехоустойчивости автокорреляционного демодулятора сигналов с дифференциальной фазовой манипуляцией при наличии в радиоканале гауссовского шума, релеевских замираний и гармонической помехи. Определены статистические параметры сигналов и помех в синфазном и квадратурном каналах АКД. При М = 2 и 4 получены аналитические формулы для вероятности символьной ошибки, условной по случайной фазе гармонической помехи. Проверено, что формула при М = 2 без гармонической помехи сводится к выражению, известному из литературы. Значения безусловных вероятностей символьных ошибок получены численным усреднением. Показано, что гармоническая помеха с малой интенсивностью практически не сказывается на помехоустойчивости демодулятора, и в этом случае доминирующее влияние оказывают релеевские замирания. Если интенсивность помехи равна 0.5, то дополнительные энергетические потери за счет гармонической помехи составляют уже около 1.5 дБ (М = 2) и около 3 дБ (М = 4) по сравнению со случаем, когда отсутствует такая помеха.

АНАЛИТИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

В работе рассматриваются существующие подходы по использованию точечных и кабельных датчиков для контроля протечек и влажности окружающей среды.

Предложено альтернативное решение – сорбционный кабельный сенсор с большим диапазоном чувствительности, который, как детектор протечек может быть размещен в любой точке 3D пространства, где появление протечки наиболее вероятно, а как линейный сенсор влажности – способен заменить точечные датчики в протяженной зоне контроля.

На основе сорбционных кабельных сенсоров возможно построение эффективных систем раннего обнаружения протечек по первым признакам их проявления, систем контроля влажности окружающей среды и универсальных систем контроля протечек, прорывов пара и уровня относительной влажности воздуха.
59-80 48
Аннотация

В работе рассматриваются существующие подходы по использованию точечных и кабельных датчиков для контроля протечек и влажности окружающей среды. Показаны принципиальные недостатки систем контроля на их основе: при детектировании протечек существует задержка во времени срабатывания, обусловленная условием скопления жидкости вокруг датчиков; при контроле влажности протяженных сред возникает необходимость установки большого числа точечных датчиков с индивидуальными каналами коммутации; не существует универсального датчика контроля протечек и влажности. Предложено альтернативное решение -сорбционный кабельный сенсор с большим диапазоном чувствительности, который, как детектор протечек может быть размещен в любой точке 3D пространства, где появление протечки наиболее вероятно, а как линейный сенсор влажности - способен заменить точечные датчики в протяженной зоне контроля. Результаты исследований разработанных кабельных сенсоров подтверждают их высокую чувствительность, быстродействие и релаксационную способность восстанавливаться (высыхать) после воздействия протечки. Рассмотренные в статье области применения, примеры внедрения сорбционного кабельного сенсора в систему контроля протечек и влажности воздуха вычислительных узлов с жидкостным охлаждением российских суперкомпьютеров, свидетельствуют о высокой эффективности и потенциале разработки. На основе сорбционных кабельных сенсоров возможно построение эффективных систем раннего обнаружения протечек по первым признакам их проявления, систем контроля влажности окружающей среды и универсальных систем контроля протечек, прорывов пара и уровня относительной влажности воздуха. Сокращение времени обнаружения протечек и прорывов пара позволит принимать превентивные меры для предотвращения развития ущерба, а применение кабельных сенсоров влажности взамен распределенных точечных датчиков позволит кардинально снизить затраты на организацию контроля влажности протяженных сред.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Разработана математическая составляющая экспресс-диагностики сердечного ритма.

Для дискриминантного анализа отобраны параметры со слабой взаимной корреляцией, разброс значений которых соответствуют нормальному закону распределения, и имеющие высокую прогностическую значимость. Определена функция, позволяющая отнести пациента к одной из категорий «болен» или «здоров». Выполненный анализ для больных с диагнозом аритмия также показал отличие от здоровых пациентов, хотя и менее выраженное. Продемонстрировано, что дискриминантный анализ в кардиологии может быть эффективно использован при экспресс-диагностике вариабельности сердечного ритма.
81-91 56
Аннотация

Статья посвящена важной прикладной задаче - исследованию вариабельности сердечного ритма с помощью линейного дискриминантного анализа. Статистические методы часто применяются в современной медицине, особенно в кардиологии. Одним из таких методов является дискриминантный анализ, который позволяет изучать различия между группами объектов по нескольким переменным. При использовании метода дискриминантного анализа главным показателем является точность классификации, и этот показатель можно определить, оценив долю правильно классифицированных пациентов при помощи прогностического уравнения наблюдений. Разработана математическая составляющая экспресс-диагностики сердечного ритма. Исходными данными в работе являются длительности RR-кардиоинтервалов пациентов в возрасте 60-70 лет, взятые из баз медицинских сигналов открытого международного ресурса Physionet. Представлены рассчитанные параметры вариационной пульсометрии для здоровых людей при различной длительности записей ЭКГ от 5 до 30 минут. Статистическая обработка осуществлялась по стандартной методике для малых выборок с использованием критерия Стьюдента при доверительной вероятности равной 95%. Математическая обработка данных проводилась методом дискриминантного анализа параметров вариационной пульсометрии здоровых и больных пациентов с сердечной недостаточностью. Для дискриминантного анализа отобраны параметры со слабой взаимной корреляцией, разброс значений которых соответствуют нормальному закону распределения, и имеющие высокую прогностическую значимость. Определена функция, позволяющая отнести пациента к одной из категорий «болен» или «здоров». Выполненный анализ для больных с диагнозом аритмия также показал отличие от здоровых пациентов, хотя и менее выраженное. Продемонстрировано, что дискриминантный анализ в кардиологии может быть эффективно использован при экспресс-диагностике вариабельности сердечного ритма.

ЭКОНОМИКА НАУКОЕМКИХ И ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ И ПРОИЗВОДСТВ

Основная цель данной работы заключается в проведении оценки совокупности факторов процесса наноиндустриализации при помощи методов формальной логики, индукции и дедукции, анализа имеющихся в открытом доступе статистических данных.

В работе представлен обзор современного состояния наноиндустрии в РФ, обоснованный историческим развитием нанотехнологий, и произведено сравнение отечественного рынка нанопродуктов с зарубежными лидерами. В результате проведенного SWOT-анализа выявлены сильные и слабые стороны процесса наноиндустриализации в РФ, определены возможности и угрозы его дальнейшего социально-экономического развития.
92-103 60
Аннотация
В представленной работе рассматриваются и анализируются ключевые особенности процесса становления и развития наноиндустрии в Российской Федерации. В качестве объекта исследования выступает наноиндустрия, как комплекс организаций, осуществляющих деятельность по созданию наукоемкой продукции наноразмерного уровня (от 1 до 100 нм) с высоким уровнем добавленной стоимости и ранее недостижимыми технико-экономическими свойствами. Предметом исследования является совокупность факторов, формирующих тенденции процесса наноиндустриализации в Российской Федерации. Основная цель данной работы заключается в проведении оценки совокупности факторов процесса наноиндустриализации при помощи методов формальной логики, индукции и дедукции, анализа имеющихся в открытом доступе статистических данных. Актуальность работы обусловлена активным развитием мирового рынка нанопродуктов, в то время как отечественная сфера наноиндустрии продолжает находиться на стадии поиска возможных путей достижения потенциально значимых результатов функционирования наукоемких производств. В работе представлен обзор современного состояния наноиндустрии в РФ, обоснованный историческим развитием нанотехнологий, и произведено сравнение отечественного рынка нанопродуктов с зарубежными лидерами. В результате проведенного SWOT-анализа выявлены сильные и слабые стороны процесса наноиндустриализации в РФ, определены возможности и угрозы его дальнейшего социально-экономического развития. Положения и выводы, представленные в статье, могут быть использованы при разработке прогнозных моделей развития наноиндустрии в кратко- средне- и долгосрочном периоде. 


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-316X (Online)