№ 3 (2022)

Синтез нелинейных систем управления, по-прежнему, является сложной задачей, по-
этому многие исследователи пытаются найти эффективные способы и методы решения
этой проблемы. В результате таких исследований было разработано несколько методов
синтеза систем управления для нелинейных объектов, каждый из которых даёт системы с
различными свойствами. Поэтому возникла необходимость сравнить некоторые методы,
чтобы определить, какой из них является достаточно простым и позволяет найти нели-
нейную систему с лучшими свойствами. С этой целью, в данной работе сравниваются до-
пустимые области начальных условий, при которых созданные различными методами не-
линейные системы управления являются работоспособными. Рассматриваются два ана-
литических метода проектирования систем управления различными нелинейными техниче-
скими объектами, такими как мобильные роботы и многие другие объекты. Это алгебраи-
ческий полиномиально-матричный метод, использующий квазилинейную модель, и метод
линеаризации обратной связью, использующий приведение заданных нелинейных уравнений
объекта к форме Бруновского. Оба рассмотренных метода дают ограниченную область
притяжения положения равновесия полученных систем управления, поэтому эти системы
могут работать только с ограниченными начальными условиями. В статье приведен чис-
ленный пример проектирования систем управления для одного объекта этими двумя мето-
дами. Оценки областей притяжения равновесия этих систем определяются с помощью
MATLAB. В результате установлено, что алгебраической полиномиально-матричной ме-
тод позволяет обеспечить большую область допустимых начальных условий, по сравнению
с методом линеаризации обратной связью. Кроме того, алгоритм синтеза нелинейных
систем управления алгебраическим полиномиально-матричным методом является более
простым и полностью выполняется на компьютере. Это позволяет считать, что решение
задач проектирования систем управления нелинейными объектами целесообразнее выпол-
нять алгебраическим полиномиально-матричным методом.

Работа посвящена анализу механизмов формирования рекомендаций и оценки реак-
ции на них в интерактивном режиме работы пользователя с геоинформационной систе-
мой. Одной из важных областей применения рекомендательных систем является поиск и
принятие решений в пространственных ситуациях. Особенностью данного класса задач
является неопределенность постановки задач и неоднозначность оценивания решений.
Пользователи зачастую сталкиваются с проблемами, которые не имеют четкой форму-
лировки. Стремление их разрешить потребует не только выбора направления поиска ре-
шения, но и нахождения адекватной последовательности задач с четко оформленными
входными и выходными данными. Рекомендации в таких случаях призваны в диалоге с поль-
зователем-аналитиком планировать стратегию поиска решений. В настоящей работе
исследуется интеллектуальная рекомендательная система, использующая опыт диалого-
вого взаимодействия в процессе изучения проблемы. Предлагается модель адаптации к
ментальному образу проблемы, который строит пользователь, с учетом уровней его си-
туационной осведомленности и когнитивной нагрузки. Особенность модели в использова-
нии визуальных картографических объектов, являющихся индикаторами состояния мен-
тального образа. Рекомендация представляется набором объектов, которые внедряются в
область картографического анализа. Тем самым неявно индуцируется определенное смы-
словое направление повышения ситуационной осведомленности. Предлагается критерий
удовлетворенности рекомендациями. Приводится диаграмма состояний рекомендатель-
ной системы, описывающая подбор адекватного решаемой проблеме контекста. Под кон-
текстом понимается информационный объект, способный предоставлять программные
функции и данные для решения задач ограниченного класса. Последовательность контек-
стов в сеансе анализа рассматривается как прецедент опыта. Для возможных цепочек
контекстов предложены показатели тренда, тенденции и ритма. Через данные показате-
ли оценивается степень смысловой близости прецедентов текущему ходу поиска решения.
Их использование позволит повысить скорость адаптации.

Отпечаток ладони является уникальным и очень полезным биометрическим при-
знаком. За последние несколько десятилетий по этой теме было проведено достаточно
исследований. Разработаны и успешно реализованы различные алгоритмы и системы.
Так как данный метод не позволяет получить более расширенную информацию для рас-
познавания личности, мультиспектральные или гиперспектральные изображения и рас-
познавание отпечатков ладоней могут стать потенциальным ответом на эти системы.
Биометрические технологии широко используются в сфере безопасности для аутенти-
фикации и идентификации в течение последних нескольких лет. Для повышения точно-
сти и скорости требуется улучшенная система распознавания. В этой статье рас-
сматриваются некоторые современные базы данных отпечатков ладоней, а также опи-
саны используемые методы и их точность. Лицо, отпечаток пальца, радужка глаза,
отпечаток ладони, руки являются физиологическими биометрическими данными. Из всех
биометрических, физиологическая биометрия предлагает больше всего преимуществ.
База данных бесконтактных изображений ладоней PolyU-IITD составлена с помощью
ручной камеры, включает жителей Индии и Китая. База данных бесконтактных отпе-
чатков ладоней IIT Touchless Palmprint получена от студентов и преподавателей Delhi
India, база состоит из полных изображений рук. База данных гиперспектральных отпе-
чатков ладоней создана Гонконгским политехническим университетом, была собрана в
отделе биометрической исследовательской лаборатории с помощью жидкокристалличе-
ских фильтров Meadowlark. Многоспектральная база данных отпечатков пальцев, гипер-
спектральная база данных были составлены китайскими исследовательскими группами
учёных. База данных отпечатков пальцев polyU собрана у 193 человек, содержит 386
ладоней. Китайская академия наук разработала базу данных отпечатков ладоней CASIA
с помощью собственного устройства распознавания отпечатков ладоней. База данных
отпечатков пальцев XJTU собирается с помощью гаджетов iPhone 6S, HUAWEI mate8,
LG G4, Samsung Galaxy Note5 и MI8. Также представлен литературный обзор современ-
ных исследований в данной области. Отмечены преимущества гиперспектральных изо-
бражения по сравнению с мультиспектральные изображениями, гиперспектральные
изображения отпечатков ладоней очень трудно подделать.

Статья посвящена рассмотрению возможности применения микрополосковых дифрак-
ционных решеток (МПДР), как устройств поляризационной селекции и трансформации. Ключе-
вым компонентом таких устройств являются многоэлементные печатные решетки, в том
числе и так называемые реконфигурируемые электродинамические структуры (ЭДС). Разра-
ботка и проектирование микроволновых компонентов в виде поляризационно-чувствительных
многоэлементных МПДР требует создания адекватных математических моделей таких ЭДС,
базирующихся на электродинамических методах. Исследование с помощью электродинамиче-
ских моделей многоэлементных микрополосковых дифракционных решеток проходного и от-
ражательного типа для создания на их основе пространственных поляризационных фильтров,
трансформаторов и манипуляторов поляризации электромагнитных волн (ЭМВ) в микроволно-
вом диапазоне является весьма актуальной задачей современного антенностроения. На основе
разработанной САПР-ориентированной математической модели электродинамического уров-
ня созданы поверхностно-распределенные пространственные поляризаторы в виде многоэле-
ментных плоских микрополосковых дифракционных решеток. Определены параметры плоских
МПДР перспективных для применения в качестве СВЧ-компонентов современных радиотехни-
ческих комплексов (РТК) различного назначения. Выработаны рекомендации по применению
микроволновых компонентов РТК, выполненных на основе МПДР, в антенных обтекателях,
вспомогательных и фазокорректирующих рефлекторах зеркальных антенн, свернутых линзо-
вых антеннах и при создании радиолокационных покрытий.

Представлен обзор программного обеспечения (ПО) для подготовки трёхмерных мо-
делей (3D-моделей) объектов различного назначения к передачи на 3D-принтер для печати.
Отмечается, что в последнее время 3D-печать является неотъемлемой частью аддитив-
ного производственного процесса. Указывается, что для выполнения процесса 3D-печати,
созданные или загруженные 3D-модели, хранящиеся в STL-файлах, должны быть трансли-
рованы в язык управления принтером. Такой язык называется G-кодом, а программы, по-
зволяющие его получить, называются слайсерами. Отмечается, что основной функциейобзор программ-слайсеров различных производителей. Для каждого слайсера приводятся
характеристики, отражающие его функциональную наполненность, ориентацию на опре-
делённую категорию пользователей, ценовую доступность, поддержку другого ПО и дру-
гие характеристики. Отмечается, что известны два вида слайсеров – универсальные и
специализированные. Специализированные слайсеры ориентированы, обычно, на одну тех-
нологию или на одну модельную линейку принтеров, а универсальные слайсеры ориентиро-
ваны на широкую номенклатуру принтеров. Указывается, что в последние годы произво-
дители стали создавать ПО, которое совмещает процессы разработки модели и его
трансляцию в G-код. Отмечается, что процесс 3D-печати требует предварительного
задания многих настроек параметров, участвующих в процессе печати программно-
аппаратных средств. Приведённый обзор показывает, что практически все слайсеры, кро-
ме ядра программы, реализующего расчёты геометрических форм и конвертацию модели в
G-код, имеют шесть стандартных блоков настроек: для слайсера, модели, принтера, ма-
териала, дополнительных сервисов и нарезки. Приводятся параметры настройки для каж-
дого из блоков настройки. Рассмотренные в статье программы-слайсеры отобраны с
учётом ориентации на разные группы пользователей, их современной функциональной на-
полненности, популярности и доступности на российском рынке.

Описывается устройство, осуществляющее передачу данных и обработку команд по
протоколу MQTT в сети Интернет. Изготовлена небольшая партия для оценки работо-
способности в реальной практике. Программное обеспечение для микроконтроллера напи-
сано на языке Си с применением операционной системы реального времени (ОСРВ), позво-
ляющей упорядочить разработку программного обеспечения за счет псевдопараллельного
исполнения кода, механизмов синхронизации задач (семафоров, мьютексов), механизма
очередей. В работе представлен пример алгоритма взаимодействия задач FreeRTOS: зада-
чи ожидания команды от сервера, задачи измерения температуры, основного потока, вы-
полняющего пересылку сообщения на сервер в ответ на появление строки в очереди сооб-
щений. Ядро разрабатываемого MQTT-клиента составляют микроконтроллер STM32 и
GSM/GPRS-модуль SIM800. На устройстве выведено большое число интерфейсов, что по-
зволяет подключать самую разнообразную периферию (датчики температуры, влажно-
сти, давления, сервоприводы и т.д). Устройство способно самостоятельно восстанавли-
вать подключение к сети в случае его обрыва. Используется собственная реализация про-
токола MQTT версии 3.1 QoS 0 в программном обеспечении управляющего микроконтрол-
лера. Сообщения MQTT передаются в рамках TCP-подключения, устанавливаемого средст-
вами GSM-модуля. Управляющий микроконтроллер общается с GSM-модулем посредством
AT-команд. Реализована возможность двустороннего обмена сообщениями в реальном
времени, что позволяет использовать разработанную микропроцессорную систему как в
режиме автономного управляющего устройства, так и в интерактивном режиме выпол-
нения команд, поступающих по беспроводной сети, и отправки статусов исполнения этих
команд. Главной особенностью MQTT-клиента является возможность удаленного обнов-
ления программного обеспечения микроконтроллера (OTA), реализованное с использованием
вспомогательного микроконтроллера и микросхемы flash-памяти. Разработанный MQTT-
клиент предназначен для использования в качестве основы микропроцессорных систем –
клиентов Интернета вещей.
Интернет вещей; программно

Рассматривается нейрокомпьютерная система прогнозирования ресурса силовой ка-
бельной линии (СКЛ) с использованием нейросетевых технологий. Выбрана аппаратная
модульная реализация нейрокомпьютера (НК) реализованным на базе ПЛИС. Для решения
задачи прогнозирования термических процессов СКЛ принято решение использовать циф-
ровой нейрочип NeuroMatrix NM6404 с переменной структурой из-за их высокой произво-
дительности по сравнению с потребляемой мощностью, высокой степенью универсальности. Для прогнозирования температурных режимов СКЛ была разработана искусственная
нейросеть (ИНС) для определения текущего температурного режима для токоведущей
жилы СКЛ. Выбрана архитектура ИНС для реализации НК системы прогнозирования
температуры СКЛ, позволяющая производить долгосрочное прогнозирование температур
СКЛ в режиме реального времени. Произведен выбор функции активации нейронов ИНС
для реализации НК системы прогнозирования температуры СКЛ, позволяющий проводить
долгосрочный прогноз температур СКЛ без увеличения погрешности при увеличении даль-
ности прогноза. Предложенный нейросетевой алгоритм, выполняющий прогнозирование
характеристик электрической изоляции СКЛ, основанный на методе скользящего окна для
прогнозирования временных рядов, был апробирован на контрольной выборке эксперимен-
тальных данных, не входящих в состав выборки для обучения ИНС. Проведены экспери-
ментальные исследования предлагаемого адаптивного метода прогнозирования, а именно
разработан адаптивный алгоритм и выполнено прогнозирование термических процессов в
изоляции СКЛ от тока нагрузки. Анализ результатов показал, что чем больше время со-
старивания, тем больше разность температур между исходным и состаренным образцом.
При анализе полученных данных было определено, что максимально достигнутое отклоне-
ние данных, полученных от ИНС в ходе эксперимента от данных в составе обучающей
выборки, составило менее 3% что является вполне приемлемым для данного исследования
результатом. Показано, что разрабатываемые методы и алгоритмы являются элемен-
тами комплексной системы управления энергосетью, а разработанная адаптивная НК
модель позволяет проводить оценку текущего состояния изоляции и прогнозировать ос-
таточный ресурс СКЛ.

Отслеживание местоположения человека в большой стране, большом городе и
даже районе давно стало реальностью. Благодаря спутникам появилась возмо ж-
ность точно узнать, где находится человек. Однако такие технологии в большей
степени предназначены для определения местоположения на открытой местности,
и их сигнал не способен преодолеть большие железобетонные конструкции, а также
стены и перекрытия в здании. В данной работе предлагается решение такой пр о-
блемы, рассматривается система контроля перемещения людей в помещениях. Такая
система не только определяет положение, где находится человек, с точностью до
полуметра, но и создаёт базу данных, в которой отображается, дата, время и м е-
сто обнаружения человека, а также его идентификация с указанием , кто конкретно
был обнаружен. Система, описанная в данной работе, очень проста в понимании и
имеет низкую стоимость. Работает она с микроконтроллером ESP32 и основана на
базе беспроводной технологии передачи данных Bluetooth Low Energy. Микроко н-
троллер ESP32 выступает в качестве сканера сигнала с параметром RSSI. Получе н-
ные данные, а именно RSSI и уникальный идентификатор, который направлен на
определение личности человека, отправляются на сервер ThingSpeak, где рассчиты-
вается расстояние до источника, в качестве которого выступает смартфон, опре-
деляя его местоположение и фиксирует перемещение. При этом используются м е-
тоды повышения точности, такие как алгоритм Fingerprint. Во всем помещении на
этапе установки системы собираются «отпечатки» в пределах контролируемой
территории, у таких контрольных точек определяются эталонные значения RSSI,
именно на их основе и происходит определение местоположения человека. Также в
данном материале рассматривается решение задачи идентификации и контроля
приближения людей к охраняемому объекту и организация системы сбора и хранения
статистики посещения подконтрольного объекта.

Рассмотрены проблемы стратегического анализа и выбора направлений развития инно-
вационных предприятий в условиях перехода к 6 технологическому укладу и индустрии 4.0. Оп-
ределены основные уровни анализа. Обозначены цели стратегического анализа исходя из мас-
штаба проводимого исследования. Выделены задачи анализа, решение которых позволит дос-
тичь поставленных целей. Показана сложность решения задач глобального мониторинга, ко-
торые обусловлены большим объемом разнородной и неструктурированной информации.
В этих условиях тематический поиск и аналитическая обработка информации не могут быть
выполнены без применения автоматизированных информационно-аналитических систем и соз-
дания поисковых сервисов на базе искусственного интеллекта. Предложена общая процедура
мониторинга. Определены основные этапы мониторинга технологических трендов, показаны
задачи, решаемые в рамках конкретного этапа и планируемый результат. На основе общей
процедуры мониторинга определены основные приоритетные функции, которыми должны
обладать разрабатываемые сервисы. А также проблемы их разработки и структуризация
полученной информации в виде информационных объектов и кластеризация документов. В от-
личие от известных систем глобального мониторинга, в которых поиск основан на индикато-
рах: рост использования ключевых слов, увеличение численности новых авторов, цитирование
работ из смежных областей. Предложены алгоритмы, обеспечивающие определение опорных
тем, оценку ранжирования и релевантности информации. Дано описание работы алгоритмов
на примере создания сводной информационной таблицы, с помощью которой происходит фор-
мирование взаимосвязей документов научно-технологического развития по заданному направ-
лению мониторинга и поиск конкретных документов в базе данных. Построение поисковых
сервисов на основе представленных алгоритмов обеспечит выделение опорных тем докумен-
тов, предоставит более достоверные результаты кластеризации неструктурированной ин-
формации и формирования научно-технологических трендов, в информационно-аналитических
комплексах. Для реализации алгоритма предлагается использовать язык программирования
Python. Внедрение данных алгоритмов повысит качество и эффективность информационного
поиска в условиях большого объёма неструктурированной информации.

Квантовая коррекция ошибок (ККО) требуется в квантовых компьютерах для
смягчения влияния ошибок на физические кубиты. Цель состоит в том, чтобы опт и-
мизировать нейронную сеть для высокой производительности декодирования, сохраняя
при этом минималистическую аппаратную реализацию. Ошибки, связанные с деког е-
ренцией, можно уменьшить, приняв схемы ККО, которые кодируют несколько несо-
вершенных физических кубитов в логическое квантовое состояние, аналогично класс и-
ческой коррекции ошибок. Актуальность данных исследований заключается в матема-
тическом и программном моделировании и реализации корректирующих кодов для ис-
правления нескольких видов квантовых ошибок в рамках разработки и выполнения
квантовых алгоритмов для решения классов задач классического характера. Научная
новизна данного направления выражается в исключении одного из недостатков кван-
тового вычислительного процесса. Разработка теории и принципов построения мод е-
лирующих систем, устойчивых к внешним помехам (зависимость искажения данных от
зашумленности, зависимость ошибки квантового вычислительного процесса от меры и
чистоты запутанности) для моделирования квантовых вычислений является динамич-
ной областью, о чем свидетельствует большое количество существующих моделей
отражающих те или иные квантовые вычислительные процессы и явления (квантовая
телепортация, параллелизм, запутанность квантовых состояний) и научных трудов.
Хотя квантовые вычисления еще не готовы к переходу от теории к практике, тем не
менее, можно обоснованно догадываться какую форму, возможно, квантовый комп ь-
ютер примет, или, что более важно для дизайна языка программирования, по какому
интерфейсу можно будет взаимодействовать с таким квантовым компьютером. Е с-
тественно применить уроки, извлеченные из программирования классических вычисл е-
ний к квантовым вычислениям. Проведенный анализ работ данной области показал,
что в настоящее время достигнут новый качественный уровень, открывающий пер-
спективные возможности по реализации многокубитовых квантовых вычислений. Пер-
спективы реализации и развития связаны не только с технологическими возможно-
стями, но и с решением вопросов построения эффективных квантовых систем реш е-
ния актуальных математических задач, задач криптографии и задач управления (оп-
тимизации).

Рассматриваются методы формирования специальных моделей представления раз-
личных наборов знаний в различных информационных системах. Работа посвящена приме-
нению дистрибутивной семантики при выделении значимых сочетаний в одной предмет-
ной области (ПрО) в рамках формализации лингвистической экспертной информации
(ЛЭИ). В работе применяется подход к формализации ЛЭИ на основе набора аналитиче-
ских методов, где в качестве моделей используется линейная алгебра. Такой подход даетархитектур ЛЭИ или дендрограмм при выделении значимых сочетаний заголовков несколь-
ких коллекций текстов. Научная новизна заключается в предложенном аналитическом
подходе с применением дистрибутивной семантики при выделении значимых сочетаний
заголовков нескольких коллекций текстов, который позволяет проводить анализ и обра-
ботку лингвистической экспертной информации. Отличительной характеристикой пред-
ложенного подхода является возможность формализовать ПрО «Методы глобальной оп-
тимизации» на основе синтеза различных уже существующих иерархий рассматриваемой
ПрО. В работе преследуется задача создать условия для формализации ЛЭИ путем приме-
нения дистрибутивной семантики при выделении значимых сочетаний заголовков несколь-
ких коллекций. Практическая ценность работы заключается в разработке нового подхода
в формализации ЛЭИ с учетом дистрибутивной семантики при выделении значимых соче-
таний заголовков нескольких коллекций текстов. Так же в работе построена онтология в
owl формате «Методы глобальной оптимизации» в программе «Protege». Онтология по-
строена на основе связанных данных ПрО. Построенная в данной работе онтология, до-
полняет структуру поиска в рамках рассматриваемой ПрО и может быть дополнена и
развита в дальнейшем.

Статья посвящена решению задачи распределения вычислительно-временных ресурсов в
грид-системах на основе адаптации используемых полиномиальных алгоритмов к квадратич-
ным типам заявок пользователей. Актуальность задачи обоснована значительным ростом
востребованности парадигмы распределенных вычислений в условиях информационного пере-
полнения и неопределенности. В статье рассмотрены проблемы диспетчирования гетероген-
ных вычислительных ресурсов при решении сложных профессиональных и научных задач, по-
ступающих в различные моменты времени, на основе классификации по значимым признакам
соответствия и готовности ресурса. Проведен сравнительный обзор существующих аналогов.
Сформулирована постановка решаемой задачи в контексте выбранной тематики исследова-
ния. Обоснована проблема диспетчирования грид-систем с централизованной архитектурой,
которая использует технологию мульти-сайтного выполнения задач. Применение данной архи-
тектуры требует разработки эвристических алгоритмов распределения вычислительных ре-
сурсов с функцией учета свойств массивов заявок пользователей и оценки соответствия распи-
сания. Исключение возникновения ошибок диспетчирования требует разработки формального
аппарата, который будет выявлять закономерности множества заявок, введет их типизацию
и построит эвристические алгоритмы с оценкой качества, адаптированные под соответст-
вующие типы. Разработка такого формального аппарата несомненно является актуальной
задачей. Не менее важной задачей в рамках создания данного аппарата является построение
модели паритетности ресурсов и моделей взаимодействия пользователей и вычислительнойсистемы. Авторами предложено решать задачу диспетчирования вычислительных ресурсов на
основе разработки и исследования полиномиальных алгоритмов диспетчирования массивами
заявок гиперболического типа. Основной теоретической значимостью данного исследования
является создание формального аппарата среды диспетчирования, включающего определение
ресурсного прямоугольника, как модели заявки пользователя, на основе выполнения операций в
среде диспетчирования над этими ресурсными прямоугольниками. Научная новизна исследова-
ния заключается в разработке центрально-кольцевого полиномиального алгоритма распределе-
ния вычислительно-временных ресурсов в грид-системах, который отличается от существую-
щих алгоритмов диспетчирования вычислительных систем адаптацией к квадратичным типам
заявок пользователей и позволяет повысить эффективность распределения вычислительно-
временных ресурсов. Для оценки эффективности предложенного алгоритма разработано про-
граммное приложение и проведен вычислительный эксперимент с разным количеством сфор-
мированных классов вычислительных ресурсов. Полученные сравнительные результаты прове-
денных экспериментальных исследований подтверждает эффективность предложенного ал-
горитма распределения вычислительно-временных ресурсов. Описанные исследования имеют
высокий уровень теоретической и практической значимости и напрямую связаны с решением
классических задач искусственного интеллекта.

Исследование морских глубин в целях обеспечения безопасности, эффективного использо-
вания подводных ресурсов является актуальной задачей. В первой части статьи кратко рас-
смотрены физические феномены и ограничения, возникающие при распространении электро-
магнитных волн видимого диапазона в подводной среде. Показано, что системы подводного
видения (как класс специализированных систем технического зрения, - СТЗ) на основе обычных
ПЗС матриц сталкиваются с рядом фундаментальных ограничений в вопросе повышения эф-
фективности функционирования в природной воде низкой прозрачности. В частности, исполь-
зование искусственных источников освещения в составе систем подводного видения в мутной
воде приводит к возникновению помехи обратного распространения (ПОР), приводящей к пара-
зитной засветке матрицы оптического прибора. В качестве перспективного направления раз-
вития систем подводного видения предлагается использовать методы вычитания ПОР на ос-
нове информации о поляризации света. В обзорной части статьи рассмотрены последние дос-
тижения в данной области. В основной части статьи представлена методология исследования
предлагаемого метода вычитания ПОР на основе сравнения с результатами, получаемыми при
обработке изображений известными методами оценки параметров вектора Стокса DoLP и
AoLP, позволяющими получать информацию о степени поляризации и преобладающих углах
поляризации света соответственно. Представлены экспериментально полученные резуль-
таты обработки данных съемок подводной сцены в воде различной степени мутности
посредством алгоритмов DoLP, AoLP и предлагаемым методом вычитания ПОР. Отли-
чительными особенностями является использование при расчетах четырех, а не двух на-
правлений поляризации, а также оригинальный математический аппарат обработки сиг-
налов матрицы камеры машинного зрения.

Исследуются задача планирования движения в двумерных картографированных сре-
дах. Проводится обзор и анализ известных алгоритмов планирования, базирующихся на
диаграммах Вороного, вероятностной дорожной карте, быстро растущих случайных де-
ревьев, алгоритмах Дейкстры, А*, D* и их модификациях, искусственных потенциальных
полях и интеллектуальных эвристиках. На основе проведенного анализа делается вывод о
том, что классические методы в динамических средах требуют значительных затрат по
времени расчетов и объему используемой памяти. Делается вывод об актуальности разра-
ботки алгоритмов, повышающих эффективность известных методов планирования.
В этой связи данная статья посвящена разработке модифицированного алгоритма быст-
ро растущих случайных деревьев и исследованию его эффективности по сравнению с из-
вестными методами. В статье представлен модифицированный алгоритм быстро рас-
тущих случайных деревьев, отличающийся тем, что при проверке наличия пути в новый
потенциальный узел графа проверяется путь в некоторую область возле указанного узла.
Это позволяет снизить количество узлов в строящемся дереве. Разработанный алгоритм
вначале сравнивается с традиционным алгоритмом быстрорастущих случайных деревьев.
Сравнение производится по времени расчета траектории, объему требуемой памяти, дли-
не пути и проценту ситуаций, в которых успешно найдена траектория в целевую точку.
Далее осуществляется сравнение разработанного алгоритма с алгоритмами планирования
других классов. При исследовании используются репрезентативные выборки численных
экспериментов и различные среды, отличающиеся плотностью расположения препятст-
вий и наличием лабиринтов. Также проводится исследование алгоритмов планирования с
использованием результатов экспериментов на наземном колесном роботе. По результа-
там численных и реальных экспериментов делаются выводы о преимуществах и недос-
татках разработанного алгоритма планирования движения и о целесообразности его при-
менения в различных средах.

Рассматривается проблема обнаружения динамических препятствий на карте за-
нятости, полученной по данным системы технического зрения мобильной робототехниче-
ской платформы. Целью работы является качественное улучшение алгоритма обнаруже-
ния препятствий с помощью добавления фильтра частиц для выделения движущихся объ-
ектов по данным карты. В исследовании решается задача корректного накопления данных
в карте занятости и уменьшения задержки обновления информации в ячейках карты, по
которым двигаются динамические объекты. Представленная в статье модификация
фильтра частиц способна корректно работать с динамическими препятствиями в широ-
ком диапазоне скоростей, устойчива к выбросам, вызванным в результате случайной гене-
рации начальной скорости частиц, и предназначена для работы в реальных условиях в сре-
де с большим количеством движущихся препятствий и в реальном масштабе времени.
Разработана эвристика, которая уменьшает количество неправильных классификаций вокклюдированных зонах. Показано, что алгоритм обнаружения динамических объектов в карте занятости инвариантен к типу сенсоров, используемых в системе технического
зрения, а также описана реализация, объединенная с накапливаемой картой препятствий.
Алгоритм реализован и протестирован на борту автономной робототехнической плат-
формы и на открытом наборе данных. В статье приведено сравнение с другими подходами
к обнаружению динамических препятствий, а также рассчитаны метрики быстродейст-
вия для всех анализируемых методов для вычислителей на базе GPU Nvidia RTX 3070 и GPU
встроенного вычислителя Jetson AGX Xavier. Сформулированы перспективные направления
дальнейших исследований по улучшению представленного подхода.

Цифровая обработка сигналов широко применяется в современной технике, в том
числе в робототехнике, медицинской технике и т.д. Так, управляемые цифровые фильтры
используются для устранения постоянной составляющей выходного сигнала на выходе
аналого-цифрового преобразователя. Это также снижает уровень низкочастотных по-
мех, разбросанных по оси частот слева от нижней границы спектра сигнала. В реальных
ситуациях сигналы подвержены разнообразным помехам и помехам; однако применение
фильтра может подавить эти шумы и произвести чистый сигнал. Под управляемостью
понимается явная зависимость коэффициентов фильтра от частоты среза. В цифровом
фильтре может возникнуть переходный процесс, на который указывает выброс сигнала.
Изменение частоты среза во время операции фильтрации может вызвать это переходное
событие. В этом отчете фильтр LPF Баттерворта используется, чтобы предложить
стратегию компенсации для уменьшения этого выброса. Переходный процесс – это выброс
(драйв) на временной диаграмме результатов. Этот драйв является последствием под-
стройки коэффициентов (границ) фильтра в процессе фильтрации (это классифицируется
как «настройка на лету»). С помощью программы MATLAB исследовался переходный про-
цесс, возникающий в результате перестройки фильтра, и проверялись формулы компенса-
ции этого переходного процесса. Установлено, что применение такой компенсации снижа-
ет негативные последствия переходного процесса. Это уменьшение зависит от порядка
фильтра, коэффициента настройки (соотношение частот среза до и после настройки) и
момента настройки (для периодического сигнала).

Недавние достижения в технологиях беспроводной связи привели к созданию огром-
ного количества данных, которые передаются повсеместно. Большая часть такой инфор-
мации является частью обширной и общедоступной сети, которая соединяет различные
стационарные и мобильные устройства по всему миру. Возможности электронных уст-
ройств также увеличиваются день ото дня, что приводит к большему объему генерации
данных и обмена информацией через сети. Аналогичным образом, с ростом разнообразия и
сложности структур мобильных сетей увеличилась частота возникновения нарушений
безопасности в ней. Это препятствует внедрению интеллектуальных мобильных прило-
жений и услуг, о чем свидетельствует большое разнообразие платформ, которые предос-
тавляют услуги хранения данных, вычислений с данными и приложений конечным пользо-
вателям. В таких сценариях становится необходимым защитить данные и проверить их
использование в сети и приложениях, а также проверить их некорректное использование с
целью защиты частной информации. Согласно данному исследованию, модель безопасно-
сти на основе искусственного интеллекта должна обеспечивать конфиденциальность,
целостность и надежность системы, ее оборудования и протоколов, управляющих сетью,
независимо от ее создания, чтобы управлять такой сложной сетью, как мобильная. От-
крытые трудности, с которыми все еще сталкиваются мобильные сети, такие как не-
санкционированное сканирование сети, мошеннические ссылки и т.д., были тщательно
изучены в данной статье. Также в данном материале обсуждаются несколько технологий
машинного и глубокого обучения, которые можно использовать для создания безопасной
среды, а также многие угрозы кибербезопасности. Необходимо обратиться к необходимо-
сти разработки новых подходов для обеспечения высокого уровня безопасности электрон-
ных данных в мобильных сетях, поскольку возможности повышения безопасности мобиль-
ных сетей безграничны.

На примере датчика давления рассматривается проблема подбора модели и пара-
метров функции преобразования микропроцессорного датчика. Функция преобразования
базируется на математической модели, которая ставит в соответствие электриче-
скому сигналу, поступающему с измерительного преобразователя датчика, значение
физической величины. Модель функции преобразования микропроцессорного датчика
должна повторять реальную пространственную зависимость электрического сигнала
от измеряемой величины и учитывать влияние дестабилизирующих факторов, таких как
температура. Микропроцессорные датчики используют для измерения параметров объ-
екта с заданной точностью. Основной вклад в погрешность измерений вносит неточ-
ность аппроксимации реальной функции преобразования ее моделью. Необходимость
достижения оптимального уровня погрешности измерения параметра в системе с уче-
том сложности и стоимости измерений требует управления погрешностью датчика.
С этой целью представлены различные модели и методы аппроксимации. Для эффектив-
ного управления погрешностью предлагается метод мультисегментной пространствен-
ной аппроксимации, в основе которого лежат модели линейных или нелинейных про-
странственных элементов. Сформулирована процедура управления погрешностью. По-
рядок использования модели мультисегментной пространственной аппроксимации ха-
рактеристики преобразования для вычислений давления с учетом влияния температуры
основан на комбинированном применении линейных и нелинейных пространственных эле-
ментов в рамках одной модели. Процедура подбора типа сегмента должна начинаться с
оценки возможности использования сначала линейного пространственного элемента, а в
случае невозможности выполнения требований по точности, анализа использования нели-
нейного элемента. Метод позволяет изменять типы и конфигурацию пространственных
элементов и таким способом влиять на погрешность измерений. Преимущества данного
подхода подтверждаются результатами моделирования.

Представлена электродинамическая модель атмосферного приземного слоя, обуслов-
ленная действием электродного эффекта вблизи поверхности земли, и анализ ее уравнений
методами теории подобия. Отдельно рассмотрены математические модели электриче-
ского состояния приземного слоя в приближениях классического и турбулентного элек-
тродного эффекта. В математической постановке задач моделирования классического
электродного слоя сделан ряд обоснованных физических допущений, позволивших получить
аналитические решения уравнений. Получены аналитические формулы для расчетов про-
филей концентраций аэроионов, плотности объемного электрического заряда и напряжен-
ности электрического поля в электродном слое. В результате математического моделирования исследованы зависимости распределения электрических характеристик приземно-
го слоя от значений электрического поля, степени ионизации воздуха и аэрозольного за-
грязнения атмосферы. Показано, что отношение значений напряжённости электрического
поля на поверхности земли и на верхней границе электродного слоя практически постоян-
но. Усиление электрического поля, скорости ионизации воздуха и присутствие аэрозольных
частиц достаточной концентрации приводит к уменьшению толщины электродного слоя
и, как следствие, масштабов распределения его параметров. Повышение степени иониза-
ции увеличивает, а увеличение концентрации аэрозольных частиц в атмосфере уменьшает
значения плотности электрического заряда в приземном слое. Теоретические расчеты
хорошо согласуются с экспериментальными данными и результатами численного модели-
рования электрической структуры приземного слоя. Полученные в работе аналитические
формулы для расчетов электрических характеристик приземного слоя и результаты вы-
числений могут быть полезны при решении ряда прикладных задач геофизики, в частности
для мониторинга электрического состояния атмосферы.

В настоящее время задача разработки методов численного анализа радиотехнических
цепей во временной области остается актуальной, поскольку известные методы Гира и трапе-
ций, использующиеся в SPICE-симуляторах, имеют ряд существенных недостатков. Для оценки
эффективности новых численных методов необходимы специальные тестовые задачи, позво-
ляющие определить точность методов в различных режимах работы. Численный анализ авто-
колебательных цепей во временной области представляет наибольшие трудности для про-
грамм схемотехнического моделирования (SPICE-симуляторов), поскольку модели таких цепей
могут быть осциллирующими и жесткими одновременно. Целью данной работы является соз-
дание модели автоколебательной цепи, позволяющей количественно оценить точность мето-
дов численного анализа переходных процессов в SPICE-симуляторах. В соответствии с постав-
ленной целью в работе были решены следующие задачи: исследованы особенности численного
анализа классических моделей автогенераторов в SPICE-симуляторах; описана обобщенная
математическая модель автоколебательных цепей; предложена универсальная схемная модель
автоколебательных цепей для SPICE-симуляторов; проведена количественная оценка точности
методов численного анализа переходных процессов в SPICE-симуляторах. Предлагаемая в данной работе модель позволяет определить относительные погрешности численных методов в
режиме гармонических колебаний, в режиме релаксационных колебаний, а также в «смешан-
ном» режиме, при котором отклик цепи содержит как экспоненциальные составляющие с раз-
личной скоростью изменения, так и квазигармонические составляющие. Полученные результа-
ты подтверждают высокую точность метода трапеций в режиме гармонических колебаний,
а метода Гира – в режиме релаксационных колебаний. Относительные погрешности определе-
ния амплитуды колебаний с помощью данных методов для соответствующих режимов рабо-
ты не превышают 3 %. В то же время в «смешанном» режиме работы относительные по-
грешности определения амплитуды колебаний для обоих методов могут достигать 100 %, что
подтверждает необходимость применения дополнительных опций или специальных методов
численного анализа в SPICE-симуляторах.

Одной из самых распространенных технологических операций является сварка отдель-
ных деталей и блоков. Сварка находит широкое применение в судостроении, авиационной,
оборонной и химической промышленности, при строительстве нефте- и газопроводов. При
этом к качеству сварного шва предъявляются весьма жесткие требования по прочности,
отсутствию пустот и каверн, работоспособности при высоких давлениях (до 100 кГс/см²) и
в широком диапазоне температур (±50ºС). Наиболее полно этим требованиям соответству-
ет плазменная (аргоновая) сварка. Выполнен краткий аналитический обзор по теме исследо-
вания. Показано, что перспективным направлением развития систем управления плазменной
сваркой является применение гибридных регуляторов, созданных на основе классических ме-
тодов автоматического управления и нечетком регулировании, формализующем усредненные
знания экспертов. Нечеткий компонент (знание экспертов) должен быть доступен для бы-
строго и простого ввода в регулятор. Была разработана структурная схема и модель одного
канала гибридного регулятора в среде Matlab Simulink. Моделировался канал управления силой
тока с использованием нечеткого регулятора из библиотеки Fuzzy Logic, с применением алго-
ритма нечеткого вывода Мамдани. Задавалось 19 вариантов лингвистических и нечетких
переменных, была получена поверхность функции принадлежности переменных. Следует
отметить возможность быстрого ввода лингвистических оценок экспертов в память гиб-
ридного регулятора. Анализировалось поведение моделей гибридного регулятора и стандарт-
ных ПИ и ПИД -регуляторов при единичном ступенчатом воздействии. Гибридный регулятор
обеспечивает существенно лучшие показатели качества (в 2,5-3 раза), чем стандартные
регуляторы. Гибридный регулятор выходит на установившийся режим через 6с, ПИД-
регулятор – через 13с, ПИ-регулятор – через 15с, причем стандартные регуляторы имеют перерегулирование (первый выброс) до 50%. Таким образом показана реальная возможность
построения нечёткого гибридного регулятора с заданными характеристиками. Возможна
реализация гибридного регулятора в виде ПЛИС

Защитное устройство (ограничитель) на входе приемника является важной составной ча-
стью, так как обеспечивает безопасность эксплуатации приемника в условиях приема мощных
сигналов. Представлены результаты экспериментального исследования защитного устройства
диапазона 1–4 ГГц. Показано, что минимальные потери в полосе пропускания при низком уровне
мощности не превышают 0,63 дБ, максимальные потери в полосе пропускания составляют
1,23 дБ. При входной мощности 25 дБм защитное устройство работает в нелинейном режиме,
поэтому создает гармоники входной частоты. Представлены экспериментальная амплитудно-
частотная характеристика (АЧХ) защитного устройства, а также амплитудные характери-
стики на трех частотах. Эксперимент по снятию АЧХ проводился на векторном анализаторе
цепей. Эксперимент по снятию амплитудных характеристик проводился с помощью генератора
стандартных сигналов и анализатора спектра на трех частотах: 1 ГГц; 2 ГГц; 4 ГГц. Конст-
руктивно защитное устройство представляет собой подложку из поликора, на которой разме-
щены все элементы, кроме соединителей. Подложка помещена в корпус рамочного типа и закры-
та двумя герметичными крышками. В качестве соединителей применены гнезда тип III по
ГОСТ13317- 89. Дана принципиальная схема и краткое описание конструкции. Достигнуты сле-
дующие основные параметры: потери не превышают 1,23 дБ в диапазоне рабочих частот от 1 до
4 ГГц, мощность выходного сигнала при высоком уровне входной мощности (f=1 ГГц;
Рвых=25 дБм) не превышает 12 дБм. Защитное устройство рекомендуется использовать во
входных цепях приемников связи, навигации, радиолокации и радиоэлектронной борьбы.

Сформулированы требования к современным средствам технического контроля и функ-
циональной диагностики оборудования для ответственных применений, одним из которых яв-
ляется обработка диагностической информации в темпе реального времени. Отмечено, что
для работы с цифровыми диагностическими сигналами перспективными являются реляторные
контролирующие опросные устройства, основанные на аппарате порядковой логики, дающей
существенный временной выигрыш перед традиционной двоичной логикой. Аппаратная реали-
зация порядково-логических опросных устройств в базисе ПЛИС наряду с очевидными преиму-
ществами этапа разработки позволит осуществлять оперативную реконфигурацию внутрен-
ней структуры для адаптации к изменяющимся условиям функционирования объекта контроля.
Рассмотрена аппаратная реализация двух известных устройств. Устройство переменного
приоритета использовано для выявления зафиксировавшего отказ или сбой датчика с возмож-
ностью установки номера датчика, с которого начнется опрос, и направления обхода датчи-
ков. Устройство централизованного контроля группы объектов применено для поиска экстре-
мального (максимального или минимального) цифрового диагностического сигнала с одновре-
менным определением номера соответствующего датчика за один такт работы системы
контроля и диагностики. Разработка комбинационных схем данных контролирующих опросных
устройств выполнена средствами ISE Design Suite 14.7. Представлены положительные резуль-
таты тестирования алгоритмов работы созданных моделей, сведенные в таблицы состояний
входов и выходов схем и иллюстрируемые временными диаграммами двоичных сигналов на вы-
водах схем. Дана оценка требуемых затрат ресурсов ПЛИС, выраженная в количестве логиче-
ских элементов и пользовательских контактов. Также на примере приборов низкой интеграции
и наиболее ресурсоемких образцов даны верхняя и нижняя оценки количество ПЛИС различных
типов семейств Xilinx Spartan-6, Xilinx Virtex-4 и отечественной серии 5576/5578 АО «КТЦ
«Электроника». Установлено, что при количестве диагностических датчиков до 200 в зависи-
мости от семейства ПЛИС для реализации одного контролирующего опросного устройства
требуется до 17 микросхем низкой интеграции и до 7 ресурсоемких микросхем.

Целью исследования является разработка способа параметрического согласования уст-
ройств контроля изоляции, систем оперативного постоянного тока и дискретных входов релей-
ной защиты. Использование для питания устройств релейной защиты и других ответственных
потребителей изолированных систем оперативного постоянного тока позволяет обеспечивать
при их эксплуатации высокую надежность и безопасность. Бесперебойность электроснабжения
этих потребителей должна обеспечиваться даже при коротких замыканиях на землю одного из
полюсов сети оперативного тока. Гарантией высокой надежности электроснабжения является
мониторинг сопротивления изоляции сети и оперативное выполнение ремонтных работ при его
снижении ниже критического уровня, задаваемого уставкой. В статье рассматриваются причи-
ны, приводящие к опасным уровням асимметрии напряжений полюсов сети относительно земли и
ложным срабатываниям дискретных входов релейной защиты при замыкании на землю подклю-
ченных к ним сигнальных линий. Предложен основанный на методе многовариантного анализа по
постоянному току способ определения согласованных значений уставок контроля изоляции, па-
раметров сети оперативного тока и параметров дискретных входов релейной защиты, при ко-
торых устраняются условия появления таких аварий. Также рассмотрено влияние устройств
контроля изоляции в системах оперативного постоянного тока на асимметрию напряжений
полюсов и работу релейной защиты. Предложена модификация активного метода мониторинга
сопротивления изоляции, при которой не возникает дополнительная опасная асимметрия напря-
жений полюсов сети и дополнительные риски ложных срабатываний релейной защиты. Приме-
нение модифицированного метода мониторинга в условиях перекоса напряжений полюсов сети
приводит к сужению рабочих участков статических характеристик измерительных преобразо-
вателей напряжений полюсов и тока утечки. Получены оценки возникающего в этих режимах
увеличения погрешности при измерении сопротивления изоляции.

Современные задачи специальных областей робототехники, включая поисково-
спасательные операции в городских населенных пунктах, ставят ряд вызовов перед мо-
бильной робототехникой. Одним из важных требований к алгоритмическому и программ-
ному обеспечению робота являются возможности автономного принятия решений и ав-
томатического выполнения роботом различных функции как низкого, так и высокого уров-
ня на основе заложенных алгоритмов и информации, получаемой с бортовых датчиков
робота. На сегодняшний день самыми распространенными бортовыми датчиками робота
являются камеры различных типов, что обусловлено их техническими возможностями и
более низкой стоимостью относительно лидаров и других датчиков, предоставляющих
визуальную информацию в виде цифровых изображений. Калибровка камер является необ-
ходимым процессом для извлечения точной информации из цифровых изображений. Данный
процесс необходим для получения точного соответствия между трехмерным объектным
пространством и пиксельным пространством изображения, для возможности последую-
щего использования алгоритмов компьютерного зрения, комплексирования и обработки
информации. Калибровка цифровых камер является неотъемлемой частью целого ряда
практических задач машинного зрения: навигация мобильных робототехнических систем,
медицина, реконструкция плотных и разреженных трехмерных карт окружения, видеонаблюдение и визуальная инспекция, визуальная одновременная локализация и картографи-
рование и др. Актуальность проблемы калибровки камер обусловлена наличием множества
различных методов калибровки и калибровочных шаблонов. В большинстве случаев каждый
метод калибровки использует определенный калибровочный шаблон. Каждое отдельное
решение подходит лишь под особые условия – недостаток освещения, плохие погодные
условия, наличие перекрывающих видимость сторонних объектов. Калибровка камер обыч-
но ассоциируется с использованием специальных калибровочных шаблонов. Они позволяют
достичь наиболее точных результатов за счет заранее известной геометрической струк-
туры. В настоящее время процедура калибровки камер робототехнических систем прово-
дится в лабораторных условиях с использованием классического метода «шахматной дос-
ки». Помимо него существует всего лишь несколько альтернативных подходов, которые
находятся в зачаточном состоянии как в России, так и за рубежом. С другой стороны,
исследования в области методов калибровки камеры продолжаются и появляются новые
альтернативные варианты калибровки камер. Одно из новых направлений – это использо-
вание систем координатных меток в качестве эталонного объекта. Разнообразие пара-
метров – размер калибровочного шаблона, размерность набора калибровочных данных,
распределение расстояний от камеры до объектов на сцене и т.д. – создает объемную базу
для экспериментального тестирования оптимальных параметров калибровки камер.
В данной статье представлено исследование вопроса автоматической калибровки камеры
с использованием систем координатных меток (СКМ), которые располагаются на поверх-
ности робота. По результатам виртуальных экспериментов с СКМ в симуляционной среде
Gazebo робототехнической операционной системы ROS были выбраны два разных типов
СКМ, оптимальных относительно прочих типов меток, охваченных нашими предыдущими
исследованиями, с точки зрения устойчивости СКМ к систематическому перекрытию
поверхности метки и влияния размера метки на качество ее распознания. Выбранные СКМ
были протестированы с использованием бортовой камеры российского мобильного робота
«Сервосила Инженер» в условиях закрытых помещений с целью оценки корреляции резуль-
татов в виртуальной и реальной средах.