№ 1 (2025)

Опубликован: 2025-03-31

Весь выпуск

РАЗДЕЛ I. АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

  • БИОИНСПИРИРОВАННЫЙ ПОИСК В ПОЛНОМ ГРАФЕ СОВЕРШЕННОГО ПАРОСОЧЕТАНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ

    Б. К. Лебедев , О.Б. Лебедев , М. А. Ганжур , М. И. Бесхмельнов
    Аннотация

    Разработана реконфигурируемая архитектура гибридной многоагентной системы поиска
    решений, базирующиеся на парадигмах роевых алгоритмов. Реконфигурируемая архитектура пу-
    тем настройки позволяет реализовать следующие методы гибридизации: высокоуровневую и низ-
    коуровневую гибридизацию вложением, типа препроцессор/постпроцессор, ко-алгоритмическую
    на базе одного или нескольких типов алгоритмов. Предложена методология синтеза совершенного
    паросочетания минимального веса в полном графе, основанная на базовых принципах гибридизации
    поисковых. эволюционных процедур. В работе агентами роя являются трансформирующиеся хро-
    мосомы, являющиеся генотипами решения. В качестве кода решения используется упорядоченный
    список множества вершин графа. Разработана структура упорядоченного кода паросочетания
    главное достоинство которого заключается в том, что одному решению (паросочетанию) соот-
    ветствует один код и наоборот. Определены свойства упорядоченного кода и разработаны алго-
    ритмы кодирования и декодирования. Работа гибридной системы начинается с генерации роем
    пчел случайным образом произвольного множества отличающихся друг от друга решений в виде
    исходного множества хромосом. Ключевой операцией пчелиного алгоритма является исследование
    перспективных решений и их окрестностей в пространстве поиска. Разработан метод формиро-
    вания окрестностей решений с регулируемой степенью подобия и близости между ними. На по-
    следующих этапах работы многоагентной системы выполняется поиск решений процедурами,
    построенными на основе гибридизации роевого и муравьиного алгоритмов. Отличительной осо-
    бенностью гибридизации является сохранение автономии гибридизируемых алгоритмов. Отме-
    тим, что для представления решений в алгоритмах используется единая структура данных, что
    упрощает стыковку разработанных процедур. Предлагается подход к построению модифициро-
    ванной парадигмы роя трансформирующихся хромосом. Поиск решений выполняющая в аффинном
    пространстве. В процессе поиска осуществляется перманентные трансформации (переход) хро-
    мосом в состояния с лучшим значением целевой функции решения (градиентная стратегия). Про-
    цесс поиска решений итерационный. На каждой итерации осуществляется трансформация (пере-
    ход) хромосом в состояния с лучшими значениями целевой функции решения. Целью трансформа-
    ции хромосомы, тяготеющей к лучшей хромосоме, в новое состояние является минимизация сте-
    пени различия, путем изменения взаимного расположения элементов в упорядоченном списке, что
    соответствует увеличению веса аффинной связи. Обновленные после трансформации хромосомы
    являются, в свою очередь, базовыми точками в последующих трансформациях. В результате экс-
    периментов было установлено, что показатели качества разработанных алгоритмов имеют бо-
    лее высокие значения чем в работах, представленных в литературе

  • РАЗРАБОТКА АГЕНТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО АЛГОРИТМА РЕШЕНИЯ СИСТЕМ ЛИНЕЙНЫХ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ БОЛЬШОЙ РАЗМЕРНОСТИ

    Д.А. Береза , Л. А. Гладков , Н. В. Гладкова
    Аннотация

    Решение систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) является одной из важнейших
    фундаментальных задач при разработке нового поколения систем проектирования в различных об-
    ластях науки и техники. Актуальность данного исследования обусловлена ростом объема данных и
    усложнением задач. Традиционные методы решения СЛАУ, такие как метод Гаусса, метод прогон-
    ки, итерационные методы (метод Якоби, метод Зейделя и т.д.), хорошо зарекомендовали себя при
    работе с относительно небольшими системами. Однако при решении СЛАУ большой размерности
    данные методы недостаточно эффективны из-за высоких вычислительных затрат и требований к
    памяти. Одним из перспективных подходов к решению задач высокой сложности является использо-
    вание агентно-ориентированных систем. Агентно-ориентированные системы предлагают новый
    способ организации вычислительных процессов, основанный на взаимодействии независимых аген-
    тов, каждый из которых выполняет определенную часть задачи. Такой подход позволяет более гиб-
    ко распределять вычислительные ресурсы и эффективно решать сложные задачи в условиях боль-
    ших данных. Представлена методика решения уравнений, описывающих математическую модель
    схемы, с учетом оптимизации соотношения между точностью расчетов и временем их выполнения.
    В данной работе предлагается агентно-ориентированный алгоритм для решения систем линейных
    алгебраических уравнений большой размерности. В ходе разработки данного алгоритма был прове-
    ден анализ существующих методов и алгоритмов решения СЛАУ, выявлены их преимущества и не-
    достатки. Была разработана агентно-ориентированная архитектуру для решения СЛАУ большой
    размерности, предложена организация взаимодействия агентов и механизмы распределения задач
    между ними. Была выполнена программная реализация разработанного алгоритма. Для оценки эф-
    фективности предложенного подхода было проведено его тестирование на ряде тестовых задач.
    Также была выполнена оценка производительности и масштабируемости разработанного алго-
    ритма, сравнение его с традиционными методами решения СЛАУ.

  • АДАПТИВНЫЙ АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ СИГНАЛОВ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В КАНАЛЕ 3D WIMAX НА ОСНОВЕ ПРИНЦИПОВ SIMO-OFDM

    В.П. Федосов , Аль-Мусави Висам Мохаммедтаки М. Джавад, С.В. Кучерявенко
    Аннотация

    Развитие телекоммуникационной отрасли сосредоточено на использовании систем беспро-
    водной широкополосной связи, позволяющих увеличить скорость передачи информации. Для реше-
    ния этой задачи разработаны новые технологии с высокими передающими способностями. Огра-
    ничение спектра сигнала и замирание сигнала в зонах Френеля из-за многопутных компонентов в
    беспроводной системе, развернутой в городских кварталах с плотной застройкой, представляют
    собой значительные проблемы при проектировании систем беспроводной связи, а также появле-
    ние эффекта Доплера в результате движения мобильной станции и затухание сигнала при рас-
    пространении в канале в различных частотных диапазонах. Чтобы увеличить скорость и пропу-
    скную способность, можно использовать процедуру передачи и приема сигналов для формирова-
    ния каналов с одним входом и несколькими выходами SIMO (Single Input Multiple Output), обеспечи-
    вающих пространственную фильтрацию при выборе пути с максимальной мощностью сигнала.
    В статье представлен анализ и моделирование передачи данных на основе системы SIMO беспро-
    водного канала 3D WiMAX. Результаты сравнения обработки сигналов этим методом с использо-
    ванием адаптивного алгоритма и без него, полученный по критерию максимума отношения сиг-
    нал/шум (SNR ‒ Signal to Noise Ratio) представлены зависимостями вероятности появления бито-
    вой ошибки (BER ‒ Bit Error Rate) от отношения сигнал/шум (SNR). В результате моделирования
    был сделан вывод, что для одной и той же системы вероятность ошибки чувствительна к изме-
    нению типа модуляции, иными словами, BER изменяется в соответствии с изменением вида моду-
    ляции сигнала. Также можно сделать вывод, что системы SIMO чувствительны к многопутному
    распространению сигнала (multipath) для одного и того же типа модуляции, а BER растет с уве-
    личением количества приемников поскольку снижается отношение сигнал/шум SNR

  • ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ РЕШЕНИЙ В ПОПУЛЯЦИОННЫХ АЛГОРИТМАХ НА ОСНОВЕ МЕТОДА МЕТРОПОЛИСА–ГАСТИНГСА

    С.И. Родзин , А.И. Дерменжи
    Аннотация

    Наиболее важными задачами принятия оптимальных решений с использованием эвристиче-
    ских алгоритмов считаются повышение точности и предотвращение преждевременной сходимо-
    сти. Большинство исследований в этом направлении сосредоточено на разработке новых опера-
    торов, настройке параметров популяционной метаэвристики и гибридизации нескольких страте-
    гий поиска решений. Гораздо меньше внимания уделяется инициализации – важной операции в по-
    пуляционных алгоритмах, которая связана с созданием исходной популяции решений. Предлагает-
    ся новый подход к инициализации популяции для эвристических алгоритмов. При формировании
    множества начальных решений предлагается использовать метод Метрополиса–Гастингса.
    В соответствии с этим методом исходные решения в популяции принимают значения, близкие к
    глобальному или локальным оптимумам целевой функции. Это позволяет повысить точность
    получаемых решений. Чтобы продемонстрировать возможности предлагаемого подхода к ини-
    циализации, он была встроен в базовый алгоритм дифференциальный эволюции. Для оценки эф-
    фективности стратегии проведена экспериментальная проверка путем сравнения с такими из-
    вестными методами как случайная инициализация, обучение на основе методов оппозиции и хаоса,
    а также метода диагонального равномерного распределения. Сравнение проводилось на репрезен-
    тативном наборе мультимодальных, унимодальных и гибридных функций, включая функцию Рас-
    тригина, Квинга, Розенброка, Швефеля, квинтовую, ступенчатую, сферическую. Анализировались
    скорость сходимости алгоритмов и точность получаемых решений. В качестве показателей
    сравнения использовались среднее значение по лучшим решениям, медианное лучшее решение,
    стандартное отклонение от лучшего решения, количество вызовов функций, коэффициент ус-
    пешности, коэффициент ускорения. Значения показателей усреднялись по результатам 30 от-
    дельных запусков каждого алгоритма. Предлагаемый алгоритм работает быстрее, показывает
    лучшую сходимость и точность. Алгоритм дает лучшие результаты, поскольку стратегия ини-
    циализации позволяет выбирать перспективные решения, близкие к локальным или глобальным
    оптимумам. Статистическая проверка результатов работы алгоритмов по критерию Фридмана
    подтвердила, что предлагаемый подход к инициализации популяции решений обеспечивает лучший
    баланс скорость сходимости/точность решений

  • АЛГОРИТМЫ ГЕНЕРАЦИИ И ОБРАБОТКИ SEM-ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ СВОЙСТВ БИОНЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТРИЦ И МЕТОДЫ ИХ ВЕРИФИКАЦИИ

    А.В. Полтавский , Д. С. Поляниченко , Е. Р. Коломенская , М. А. Бутакова
    Аннотация

    Одним из распространенных методов анализа характеристик материалов, получаемых в ре-
    зультате химического синтеза, является сканирующая электронная микроскопия (SEM), примене-
    ние которой позволяет получить изображения с высоким разрешением и увеличением. В статье
    исследуются алгоритмы анализа изображений материалов, обладающих определенными свойст-
    вами (например, пористостью) – бионеорганических матриц. Пористые структуры представля-
    ют собой обширный класс материалов с широкой областью применения, включая сельское хозяй-
    ство, медицину, катализ и многое другое. Одна из важных сфер использования подобных структур
    – тканевая инженерия, в которой подобные каркасы необходимы для обеспечения восстанови-
    тельных процессов тканей организма. И для каждого организма матрицы должны быть персона-
    лизированными, что требует выполнения трудоемкого процесса по подбору характеристик кар-
    каса, применимого в конкретном случае. Эта задача в настоящее время частично решается при-
    менением технологий искусственного интеллекта для повышения точности или поддержки при-
    нятия решения во время изготовления или анализа матрицы. Однако, часть работы в этом процессе
    все еще выполняется вручную и представляет из себя трудозатратную рутину для специалиста.
    В частности, процесс анализа SEM-изображений с целью вычисления характеристик полученного
    материала все еще представляет множество длительных этапов с использованием различных ин-
    струментов. При этом такие характеристики как пористость, извилистость, диффузность явля-
    ются очень важным фактором для эксперта в процессе принятия решения о применимости изго-
    товленной бионеорганической матрицы в каждом конкретном случае. Соответственно целью дан-
    ного исследования является разработка комплекса алгоритмов для полностью автоматической об-
    работки SEM-изображений. Также, исходя из поставленной цели, в рамках исследования можно
    выделить ряд задач: разработка алгоритмов для детекции объектов на изображении, разработка
    модели нейронной сети для уточнения результатов детекции, реализация алгоритмов вычисления
    характеристик пористого материала, а также проектирование и выполнение ряда верификацион-
    ных испытаний для подтверждения качества выполненных вычислений. В результате проведенного
    исследования мы сделали некоторые выводы. В частности, подход, использующий генерацию синте-
    тических данных, может существенно ускорить и упросить процесс обучения нейронной сети, а
    также повысить качество выходной модели. Далее мы заключили, что полученные алгоритмы мо-
    гут полностью автоматизировать процесс анализа SEM-изображений с пористой структурой, а
    качество вычислений подтвердили с помощью ряда верификационных тестов. Полученные алго-
    ритмы могут быть распространены на другие аналогичные задачи, связанные с проблемами ана-
    лиза изображений и выявления необходимых признаков и характеристик.

  • РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОЖАРООПАСНЫХ СИТУАЦИЙ

    Сингх Санни, А.В. Прибыльский , Е.Ю. Косенко
    Аннотация

    Раннее обнаружение пожароопасных ситуаций является критически важным аспектом
    обеспечения безопасности, так как позволяет минимизировать риск материальных и человеческих
    потерь. Заблаговременное выявление угроз способствует сохранению материальных ценностей,
    уменьшению времени на их восстановление и, что важнее, спасению человеческих жизней. В связи
    с этим, предлагается новый подход к прогнозированию пожароопасных ситуаций: алгоритм обу-
    чения модели прогнозирования пожароопасных ситуаций, а также алгоритм прогнозирования
    пожароопасных ситуация, которые разрабатываются на моделях машинного обучения таких как
    рекуррентные нейронные сети, случайный лес, оптимизационные деревья, авторегрессионные
    нейронные сети и т.д. В исследовании предлагается рассмотреть алгоритмы прогнозирования
    пожароопасных ситуаций, разработанных на основе анализа существующих алгоритмов прогно-
    зирования, включая методы на основе машинного обучения, статистические модели и симуляци-
    онные подходы, учитывая их преимущества и недостатки, показатели точности. Результаты
    исследования разработанных алгоритмов показывают, что они способны с точностью 93.33%
    предсказывать значение температуры снаружи датчика на основе тестовых данных с комплекса
    взаимосвязанных пожарных датчиков, с ошибками MAE = 1.72, MSE = 2.95 в нештатном режиме
    на тестовых данных, и с точностью 92.85% температура внутри датчика, ошибки MAE = 1.66,
    MSE = 2.75. Точность на тестовых данных в штатном режиме для температуры снаружи со-
    ставили 96.27%, ошибки MAE = 1.22, MSE = 1.48, а точность прогнозирования температуры
    внутри составила 96.16%, ошибки MAE = 1.24, MSE = 1.53. Для тестовой выборки в 500 000 от-
    счетов, ошибки спрогнозированной температуры снаружи составили: MAE = 1.82, а MSE = 3.31,
    а точность составили 91.78%. Ошибки спрогнозированной температуры внутри (temp2_inside)
    составили: MAE = 1.89, а MSE = 3.57, а точность составили 91.35%.

  • МУРАВЬИНЫЙ АЛГОРИТМ НА PYTHON

    Д.Ю. Зорькин , Л.В. Самофалова , Н.В. Асанова
    Аннотация

    Данное исследование посвящено анализу и оптимизации муравьиного алгоритма для решения за-
    дачи коммивояжёра, являющейся классической NP-трудной проблемой комбинаторной оптимизации.
    Основная цель работы – экспериментальная оценка влияния параметров алгоритма на качество и эф-
    фективность поиска приближённых решений, а также разработка рекомендаций по их адаптивной
    настройке. В качестве тестового набора данных использован стандартный граф Berlin52 из библио-
    теки TSPLIB, содержащий координаты 52 городов с известным оптимальным маршрутом длиной
    7542 единицы. Эксперименты проводились в среде Python с использованием библиотеки ACO-Pants,
    реализующей муравьиный алгоритм. Была выполнена серия из 10 запусков с фиксированными парамет-
    рами: количество муравьёв (20), число итераций (100), коэффициенты влияния феромонов (α=1.0) и
    расстояний (β=2.0), а также скорость испарения феромонов (ρ=0.5). Результаты показали среднее
    отклонение от оптимума в 1.85%, с лучшим найденным решением 7675.23 (отклонение 1.67%). Для
    повышения эффективности алгоритма исследованы адаптивные механизмы динамической настройки
    параметров: линейное увеличение α (до 2.0) и уменьшение β (до 3.0), снижение ρ (до 0.3), а также рост
    числа муравьёв (до 30). Это позволило сократить среднее отклонение до 1.70% и повысить стабиль-
    ность решений. Особое внимание уделено анализу баланса между исследованием новых маршрутов и
    эксплуатацией накопленных данных. Установлено, что увеличение количества муравьёв улучшает ка-
    чество решений, однако после 30 агентов прирост эффективности снижается. Динамическая коррек-
    тировка параметров предотвращает преждевременную сходимость к локальным минимумам и уско-
    ряет поиск глобально оптимальных путей. Визуализация динамики сходимости подтвердила быстрое
    уменьшение длины маршрута на первых 20 итерациях с последующей стабилизацией. Практическая
    значимость работы заключается в демонстрации гибкости муравьиного алгоритма для задач мар-
    шрутизации в логистике и сетевом планировании. Результаты показывают, что ACO превосходит
    универсальные методы (например, генетические алгоритмы) по вычислительной эффективности для
    TSP. Разработанные рекомендации по настройке параметров могут быть применены для масштаби-
    рования алгоритма на графы большей размерности. Исследование подчёркивает важность адаптив-
    ных подходов в метаэвристической оптимизации и открывает перспективы для дальнейшего улучше-
    ния алгоритма за счёт гибридизации с другими методами.

  • РАСПАРАЛЛЕЛИВАНИЕ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ СОСТАВНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

    А.В. Козловский
    Аннотация

    Рассмотрены вопросы организации параллельной обработки информации при решении задач
    прикладной фотограмметрии, а именно формирования изображений высокого разрешения.
    В статье представлен новый метод обработки информации при формировании изображений вы-
    сокого разрешения (HR) для решения задач прикладной фотограмметрии, основанные на адаптив-
    ной сшивке подкадров на основе совмещения ключевых точек и анализа контуров с использованием
    опорного изображения низкого разрешения (LR) в виде шаблона и реализующий его модифициро-
    ванный алгоритм. Одной из особенностей метода является распараллеливание процесса обработ-
    ки информации, что достигается за счет работы в группе мобильных объектов. Новизна метода
    заключается в комбинации следующих ключевых компонентов: использование опорного
    LR-изображения как шаблона лежит в основе распараллеливания процессов обработки информа-
    ции, и позволяет организовать совместную работу участников процесса по единым правилам, а
    также минимизировать глобальные ошибки сшивки кадров; применение комплексного алгоритма
    совмещения подкадров по ключевым точкам для сшивки изображения высокого разрешения по
    LR-шаблону позволяет значительно повысить детализацию и точность восстановления изобра-
    жения за счет корреляции множества кадров высокого разрешения от устройств группы, а
    также компенсировать геометрические искажения, шумы и артефакты; интеграция различных
    вычислительных оптимизаций и алгоритмов анализа контуров для коррекции локальных искаже-
    ний сшивки подкадров позволяет устранить люфт при совмещении точных частичных изображе-
    ний на опорном LR-изображении. Экспериментальные результаты демонстрируют повышение
    точности сшивки на 25% (SSIM = 0.92) и снижение времени обработки на 40% по сравнению с
    традиционными методами. Метод адаптирован для применения на устройствах с ограниченными
    вычислительными ресурсами, включая распределенные системы на базе мобильных платформ, а
    также допускает оптимизацию на основе распараллеливания в группе мобильных устройств (мо-
    бильных объектов, МО).

РАЗДЕЛ II. АНАЛИЗ ДАННЫХ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

  • ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ И ОЦЕНКА ЕЕ РОБАСТНОСТИ В ЗАДАЧЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ДЛЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ С АДДИТИВНЫМИ ПРОФИЛЯМИ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

    Н.К. Полуянович , О. В. Качелаев , М. Н. Дубяго
    Аннотация

    Рассматривается построение робастностой модели, оценка ее точности в задачах прогнози-
    рования электрической нагрузки с аддитивными профилями потребления. Проведено исследование
    влияния параметров нейросети (размер пакета данных; количество слоев нейросети; функции акти-
    вации нейронов; оптимизаторы) на погрешность прогнозирования электропотребления. Приведены
    графики сравнения профилей фактического и прогнозного потребления и отклонения прогноза для
    потребления электроэнергии выше среднего значения за рассматриваемый период. Подобраны оп-
    тимальные параметры прогностической нейросетевой модели в ручном режиме. Результат иссле-
    дования разновидностей генетических алгоритмов выявил оптимальный гибридный алгоритм обуче-
    ния нейросетевой модели основании на быстрой сходимости решения. Проведено тестирование
    созданного на языке “Python” алгоритма подбора гиперпараметров сети на данных об электропо-
    треблении с различными характерами потребления электроэнергии. Проведенное обучение и тести-
    рование генетического алгоритма подтвердило возможность получения прогнозов большей точно-
    сти и возможность автоматизации подбора оптимальных гиперпараметров. В задачах прогнозиро-
    вания электропотребления с использованием нейросетевой модели, независимо от способа создания
    структуры, подобрана оптимальная метрика. Выявлено, что для потребителей с аддитивными
    профилями потребления электроэнергии целесообразно использовать робастную функцию потерь
    Хьюбера, в то же время, для потребителей с цикличным или имеющим закономерности профиле
    потребления электроэнергии применение скользящего окна увеличивает ошибку, в отличии от адди-
    тивных потребителей. Показано, что применение генетического алгоритма значительно увеличива-
    ет точность прогнозирования благодаря индивидуальному подбору оптимальных параметров для
    конкретного потребителя. Разработана структурная схема интеллектуального устройства про-
    гнозирования режимов энергопотребления. Введена система помощи принятия решений, позволяю-
    щая реализовать планово-упреждающее управление, основываясь на данных, снимаемых со счетчика
    электроэнергии и полученных в результате работы нейросетевой модели прогнозирования. Система
    помощи принятия решений производит расчет отклонения прогнозных величин потребленной мощ-
    ности от фактических и как результат – выдает рекомендации диспетчеру распределительных
    энергосетей. На основании данных от системы помощи принятия решений оператор распредели-
    тельных энергосетей может принимать решение о заказе необходимого объема электроэнергии,
    получает возможность контролировать возможные всплески и снижения потребления электро-
    энергии у потребителя, ненормированную работу оборудования, а также дополнительно контроли-
    ровать адекватность работы нейросетевой модели

  • ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПРИЧИННО-СЛЕДСТВЕННЫХ КОРТЕЖЕЙ ИЗ ТЕКСТА НА ОСНОВЕ ГЛУБОКОГО ОБУЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИНТЕТИЧЕСКИХ ДАННЫХ

    А.Н. Целых , И. А. Валухов , Л.А. Целых
    Аннотация

    Рассматривается проблема разработки модели извлечения полных причинных кортежей из
    неструктурированных текстов для представления ситуаций принятий решений в сложных социо-
    гуманитарных средах. Совокупность извлекаемых кортежей из определенного набора текстов
    представляет собой связанные сущности конкретной среды, что позволяет создать причинно-
    следственные графы. В этой статье предлагается модель извлечения причинно-следственных
    связей с использованием предобученной модели BERT с дообучением на основе дополнительных
    признаков. Для уточнения причинной классификации модель использует два вида признаков (кау-
    зальность глаголов и метрики качества причинного влияния) для распознавания причинного кор-
    тежа, автоматически изучает семантические признаки из предложений, повышая точность из-
    влечения. Предварительная обработка текста осуществляется с помощью библиотеки SpaCy с
    открытым исходным кодом. Извлеченные причинно-следственные кортежи в формате <фраза
    причины, фраза глагола, фраза следствия, полярность> легко трансформируется в соответст-
    вующие элементы графа <исходящий узел, направление связи, входящий узел, знак веса связи> и
    далее могут быть использованы для построения направленного взвешенного знакового графа с
    детерминированной причинностью на дугах. В целях снижения зависимости от внешних знаний
    для дообучения и тестирования модели BERT используются синтетически сгенерированные анно-
    тированые наборы данных. Экспериментальные результаты показывают, что точность извлече-
    ния причинно-следственных связей на синтетических данных достигает 94%, а значение
    F1 – 95%. Преимуществами представленного технологического решения является то, что модель
    не требует высоких эксплуатационных затрат, реализована на компьютере со стандартными
    характеристиками, использует свободное программное обеспечение, что делает ее доступной для
    широкого круга пользователей. Ожидается, что предложенная модель может быть использована
    для автоматизации анализа текстов и поддержки принятия решений в условиях высокой неопре-
    деленности, что особенно актуально для социогуманитарных сред.

  • МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ И АНАЛИЗА ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРЕНДОВ

    М.С. Анферова , А.М. Белевцев , В. В. Дворецкий
    Аннотация

    Стремительный рост научных знаний и постоянно растущий объем научных публикаций
    создают серьезные проблемы для выявления новых тенденций и понимания меняющегося исследо-
    вательского ландшафта. Формирование технологических трендов необходимо для разработки и
    построения дорожных карт развития на национальном, отраслевом и корпоративном уровнях.
    Задача определения технологических трендов является важной проблемой в области анализа дан-
    ных и машинного обучения. Известные методы анализа, включающие кластеризацию по времен-
    ному фактору, позволяют сформировать ключевые фразы, но задача формирования трендов, ис-
    следования их характеристик и динамики их развития не имеют в настоящее время удовлетвори-
    тельного решения. Решение этой задачи предполагает: – создание методики перехода от ключе-
    вых фраз к непосредственно названию новых технологических трендов; – определение закономер-
    ности, развития технологий в заданной предметной области; – определение направления разви-
    тия будущих исследований. Решение этих задач позволит создать эффективный инструмент
    поддержки принятия решений, уменьшить время выявления тренда, оценки динамики его разви-
    тия и построения дорожных карт. В представленной работе предлагается новый подход к фор-
    мированию технологических трендов. Метод основан на алгоритмах машинного обучения и мето-
    дах обработки естественного языка и направлен на преодоление некоторых ограничений тради-
    ционных методов. В частности, методика позволяет выявить сложные взаимосвязи между раз-
    личными научными концепциями и обеспечивает более точный и всесторонний способ выявления
    трендов. Проведен анализ методов и способов выявления трендов научно-технологического раз-
    вития и их развития на основе ключевых слов, выявленных с помощью модели, использующей кла-
    стеризацию по времени. Предложен алгоритм выявления трендов.

  • МЕТОД АНАЛИЗА ИЕРАРХИИ: СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ПРИНЯТИЮ РЕШЕНИЙ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ

    А.А. Богнюков , Д.Ю. Зорькин , И. А. Тарасова
    Аннотация

    В данной статье подробно раскрывается применение метода анализа иерархий (МАИ) для
    оценки инвестиционных альтернатив в условиях динамичных рыночных изменений. Методология
    МАИ позволяет структурировать сложные многокритериальные задачи, разделяя их на иерархи-
    ческие уровни, а затем постепенно объединяя результаты, чтобы принять оптимальное решение.
    Особое внимание в данной статье уделено на то, что МАИ способствует снижению субъектив-
    ности при оценке множества факторов, связанных с инвестициями, поскольку конечные выводы
    базируются на количественных показателях и проверке согласованности суждений. Для демонст-
    рации преимуществ данного подхода в статье приводится сравнительный анализ трёх компаний:
    Apple Inc., ПАО «Сегежа Групп» и ПАО «Аэрофлот». Критерии, по которым проводится оценка,
    включают динамику стоимости акций, дивидендную доходность, рыночную капитализацию, ко-
    эффициент осцилляции и влияние отраслевой специфики на перспективы развития. Apple Inc вы-
    деляется прежде всего высокой рыночной капитализацией и стабильными дивидендными выпла-
    тами, тогда как ПАО «Сегежа Групп» и ПАО «Аэрофлот» имеют собственные сильные стороны,
    такие как потенциал роста в определённых сегментах рынка и ориентация на перспективные
    отрасли. Тем не менее итоговые результаты многокритериального анализа показывают, что в
    совокупности Apple Inc занимает лидирующие позиции по большинству ключевых показателей.
    Следует отметить, что важность метода анализа иерархий выходит далеко за рамки академи-
    ческих исследований. На практике данный метод широко используется в корпоративном секторе
    для оценки риска, формирования инвестиционного портфеля и выбора стратегических приорите-
    тов. Его гибкость обеспечивает универсальное применение как для крупных международных кор-
    пораций, так и для локальных предприятий, стремящихся объективно сопоставить альтернати-
    вы. Также в статье акцентируется внимание на важности тщательного сбора и систематиза-
    ции исходных данных. Ошибки или неточности на этом этапе могут существенно исказить ито-
    говые выводы, что особенно критично при принятии инвестиционных решений. Проверка отно-
    шения однородности в МАИ даёт возможность вовремя выявить противоречивые оценки и скор-
    ректировать матрицы попарных сравнений. Таким образом, авторы демонстрируют, что метод
    анализа иерархий представляет собой надёжный инструмент для объективной и прозрачной
    оценки инвестиционных проектов. Благодаря учёту целого спектра количественных и качествен-
    ных характеристик, МАИ позволяет сформировать взвешенные рекомендации относительно то-
    го, какие активы и компании могут принести максимальную отдачу при разумном уровне риска

  • ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ С ПРОСТРАНСТВЕННЫМИ ОБОБЩЕНИЯМИ

    С. Л. Беляков , Л. А. Израилев
    Аннотация

    Основной проблемой при принятии решений в аварийных ситуациях остается достоверность
    этих решений. Аварийные ситуации в силу своей непредсказуемой и динамичной природы протекания
    часто обладают неполной и неточной информацией. Использование накопленного опыта позволяет
    находить достоверные решения, опираясь на известные прецеденты аварийных ситуаций. В качестве
    инструмента накопления опыта и генерации на его основе решений могут выступать геоинформаци-
    онные системы (ГИС). Картографическая основа ГИС позволяет анализировать аварийные ситуации,
    учитывая их пространственно-временные характеристики. Однако, картографическое представление
    прецедентов с принятыми решениями описывает их слишком узко. Нет понимания того, какие свойст-
    ва ситуации являются значимыми и можно ли применить решение прецедента в других обстоятельст-
    вах. Использование известных образов и их допустимых преобразований, созданных на основе эксперт-
    ных знаний, способно решить эту проблему. Образ обобщает множество схожих по смыслу прецеден-
    тов. Цель такого обобщения заключается в расширение области применения информации из частных
    наблюдений за счет определения границ допустимых преобразований. Однако необходимость привлече-
    ния экспертов для их создания является труднореализуемой задачей, так как каждая ситуация по-
    своему уникальна. Не менее проблематичным остается перенос опыта из одной пространственно-
    временной области в другую. В данной работе рассматривается подход к автоматическому порожде-
    нию образов. Предлагается способ создания геоинформационной модели аварийных ситуаций, который
    включает обобщение прецедентов по общему местоположению. Этот подход направлен на повышение
    достоверности прогнозирования аварийных ситуаций. Был проведен эксперимент по синтезу образов,
    основанных на прецедентах дорожно-транспортных происшествий, и оценена их эффективность по
    сравнению с отдельными прецедентами. Использование разработанного метода автоматической об-
    работки данных для создания образов является актуальным, так как значительно снижает затраты
    на получение знаний. Применение пространственных обобщений также устраняет необходимость в
    экспертных знаниях, поскольку формирование наборов прецедентов осуществляется путем анализа их
    географического расположения.

  • МОДЕЛИРОВАНИЕ НАВЕДЕННЫХ ТОКОВ МОЛНИЕВОГО РАЗРЯДА ПРИ ИСПЫТАНИЯХ ОБРАЗЦОВ РАКЕТНОЙ ТЕХНИКИ

    А.А. Яковлев , Р.В. Сахабудинов , А. С. Голосий
    Аннотация

    Молниевый разряд (МР), приходящийся в ракету-носитель (РН), сопровождается прямым уда-
    ром по корпусу и, возникающими внутри корпуса, электромагнитными полями. Последние воздейст-
    вуют на протяженные кабельные линии (КЛ) и наводят в них токи и напряжения. Это может при-
    водить к запуску цепей пиротехнических устройств РН, срабатывание которых носит критический
    характер для функционирования бортового оборудования и для ракеты в целом. Их нештатное ини-
    циирование может приводить к катастрофическим последствиям. Амплитудно-временные пара-
    метры наводимых электромагнитных полей (ЭМП) достигают значений сотен кВ/м по электриче-
    скому полю и сотен кА/м по магнитному полю. Создание моделирующего комплекса для получения
    ЭМП с такими характеристиками в объеме, сопоставимом с размерами РН, представляет собой
    чрезвычайно сложную техническую задачу. Целью исследований явилось обоснование приемлемого,
    практически реализуемого способа натурного моделирования наведенных токов. Задачами исследо-
    ваний стали оценка возможности генерации электромагнитного поля заданных параметров, рас-
    четная оценка токов и напряжений, наводимых молниевыми разрядами в кабельных линиях РН,
    схемное решение для разрабатываемой установки. Электромагнитные процессы, протекающие в
    кабельных линиях при воздействии на них токов молниевых разрядов, рассчитывались на основе ре-
    шений уравнений Максвелла. Кабельные линии моделировались эквивалентными схемами замещения.
    Проведенные исследования показали, что для оценки стойкости РН к воздействию ЭМП молниевых
    разрядов целесообразно использовать комбинированный, расчетно-экспериментальный метод, при
    котором на первом этапе расчетным способом определяются прогнозируемые реакции протяжен-
    ных кабельных линий РН на воздействия молниевых разрядов, а на втором этапе оборудование и
    устройства, подключенные к КЛ, нагружаются рассчитанными импульсами тока (напряжения) с
    помощью высоковольтного стенда молниевого разряда. Использование данного подхода позволяет
    существенно упростить требования к испытательному оборудованию генерации электромагнит-
    ных полей, что обеспечит, в конечном итоге, безопасное применение пиротехнических устройств на
    борту ракеты-носителя в условиях молниевой активности.

  • ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ МАЛОВЫСОТНОГО МЕТОДА ПРОФИЛИРОВАНИЯ ОТРАЖАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

    А.Н. Бакуменко , В. Т. Лобач
    Аннотация

    Статья посвящена разработке и исследованию нового метода маловысотного профилиро-
    вания отражающей поверхности с использованием радиолокатора с синтезированной апертурой
    (PCA), который позволяет получать радиолокационные изображения с высоким разрешением как
    по дальности, так и вдоль линии пути. В документе детально рассматриваются теоретические
    основы функционирования PCA систем, особенности формирования и обработки сигналов, а
    также создание имитационной модели для проверки эффективности предложенного метода.
    В работе анализируются основные принципы работы РСА систем, включая использование зонди-
    рующих сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Эти сигналы играют критически
    важную роль в достижении высокой разрешающей способности, необходимой для качественного
    отображения мелких деталей на поверхности земли. В статье уделяется внимание учету особен-
    ностей движения носителя РСА, таких как его скорость и высота полета. Эти параметры ока-
    зывают существенное влияние на качество получаемых изображений, и их правильное управление
    позволяет значительно улучшить конечный результат. Авторы рассматривают влияние фазового
    фронта волны и эффекта Доплера на форму принимаемого траекторного сигнала. Понимание
    этих процессов необходимо для корректной интерпретации данных и повышения точности ра-
    диолокационных изображений. Представлена разработанная имитационная модель на языке про-
    граммирования MATLAB, которая позволяет симулировать работу радиолокатора и оценивать
    качество получаемых изображений. Эта модель является важным инструментом для тестиро-
    вания и оптимизации предложенного метода. В работе приводятся примеры результатов моде-
    лирования, которые подтверждают работоспособность и адекватность предложенной модели.
    Эти результаты показывают, что метод способен эффективно работать даже в сложных усло-
    виях и обеспечивать получение высококачественных радиолокационных изображений. Таким обра-
    зом, статья представляет новый и перспективный метод маловысотного профилирования от-
    ражающей поверхности, который может быть использован в самых различных областях, вклю-
    чая научные исследования, мониторинг окружающей среды, сельское хозяйство, а также военные
    и гражданские приложения.

РАЗДЕЛ III. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ И ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ

  • ОБЗОР ТЕНДЕНЦИЙ В РАЗРАБОТКЕ БИОМИМЕТИЧЕСКИХ ПОДВОДНЫХ АППАРАТОВ

    Д.А. Гриценко , И. Б. Аббасов
    Аннотация

    Представлен обзор некоторых современных тенденций в разработке и создании биомиме-
    тических подводных аппаратов. Биомиметика как междисциплинарная область науки черпает
    вдохновение из природных форм, что позволяет разработчикам создать оригинальные решения
    для задач подводных исследований. Во введении отмечена актуальность задачи и преимущества
    биомиметических конструкций, приведены некоторые успешные примеры использования данных
    подводных объектов. Указана цель, задачи обзора, описаны методы сбора, анализа информации.
    Отмечены особенности данной междисциплинарной области разработок подводных аппаратов,
    которые конструируются с учётом не только технологичности, также используются знания из
    области биологии. Представлены конструкции биомиметических роботов рыб, материалы для
    этих подводных аппаратов с учётом обтекаемости. Описаны разновидности технологий созда-
    ния автономных подводных аппаратов, их особенности движения и управления в водной среде:
    рыбоподобные движения, реактивная тяга. Подчеркнуты методы управления биороботами, ука-
    заны разработки на основе движения плавниками ската манты. Отмечена важность применение
    глубокого обучения с подкреплением при моделировании управления подводного аппарата. Подроб-
    но представлены примеры разработки биомиметических подводных аппаратов на основе вычис-
    лительного анализа динамики жидкости, возникновение турбулентности при различных типах
    движения. Некоторые разработчики создали бионические дельфиноподобные роботы, объединив
    механические свойства и подводное планирование, что позволило значительно улучшить манев-
    ренность и скорость этих аппаратов. Рассмотрены некоторые примеры реализации метода био-
    нического дизайна в области судостроения, авиации. Отмечены проблемы и перспективы разви-
    тия биомиметических технологий применительно к разработкам подводных автономных биоми-
    метических аппаратов. В заключение указаны основные результаты исследования и перспективы
    развития биомиметических технологий в морской инженерии

  • ИНТЕГРИРОВАННАЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫМ ТРАНСПОРТОМ

    А.Л. Охотников
    Аннотация

    Статья описывает результаты разработки и внедрения интеллектуальной системы управ-
    ления беспилотным поездом «Ласточка» на Московском центральном кольце. Особенностью бес-
    пилотной системы управления железнодорожным транспортом является: относительно высокая
    скорость и большая масса поездов, которые определяют длинный тормозной путь. Необходимо
    решение задачи точного определения расстояния до препятствия, его идентификации и определения
    точного местоположения поезда на пути. Эту задачу может решать интеллектуальная система
    принятия решений на основе интеграции систем технического зрения и высокоточного позициони-
    рования. Основным элементом системы управления является специализированный вычислитель,
    использующий технологии искусственного интеллекта. Для распознавания и идентификации пре-
    пятствий система управления применяет искусственную нейронную сеть, входящую в состав про-
    граммного обеспечения вычислителя. Техническое зрение работает в четырех диапазонах электро-
    магнитных волн. Систему технического зрения можно рассматривать как информационно – изме-
    рительную систему, осуществляющую ввод и обработку информации без участия человека. Пред-
    ставлена структура интегрированной системы технического зрения, которая включает бортовую,
    инфраструктурную и мобильную системы. Эксперимент показал, что система технического зрения
    реагирует быстрее человека в среднем на 14 секунд. Предложен состав оборудования интегриро-
    ванной высокоточной системы позиционирования, которая помимо глобальной навигационной спут-
    никовой системы, бесплатформенной инерциальной системы и одометров, включает цифровую мо-
    дель пути. Цифровая модель пути является источником точного местоположения опорных объек-
    тов инфраструктуры, относительно которых определяется позиционирование транспортного объ-
    екта с высокой точностью и основой обнуления возрастающей погрешности измерений инерциаль-
    ной навигационной системы и одометра. Описаны результаты практического внедрения интеллек-
    туальной системы управления на Московском центральном кольце.

  • УПРАВЛЕНИЕ В АВТОНОМНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ С ПОМОЩЬЮ ОНТОЛОГИИ НАМЕРЕНИЙ

    Н.А. Жукова , И. А. Куликов
    Аннотация

    Статья посвящена описанию возможностей управления в автономных телекоммуникацион-
    ных системах при помощи онтологий намерений. В современных телекоммуникационных сетях
    наметились тенденции к децентрализации систем и наделению их компонентов возможностью
    автономной работы, при этом на уровне системы определяется бизнес-логика их работы, кото-
    рая во многих случаях требует взаимодействия между несколькими или многими компонентами
    систем, выступающими в роли поставщиков или потребителей услуг. В статье рассматривают-
    ся автономные сети, управляемые с использованием модели TMN (от англ. Telecommunication
    Management Network – телекоммуникационная сеть управления), которая является многоуровне-
    вой моделью, включающей уровни управления бизнесом, услугами, телекоммуникационной сетью и
    ее компонентами. Для управления сетями в парадигме поставщиков и потребителей услуг между-
    народной ассоциацией, объединяющей поставщиков сервисов и их потребителей в сфере телеком-
    муникаций TMForum разработана концепция, основанная на использовании онтологий намерений
    (Intent in Autonomous Networks), позволяющих формулировать задачи управления в автономных
    сетях за счет определения критериев управления сетями и их элементами с точки зрения намере-
    ний участников взаимодействия по получению и предоставлению сервисов. Ввиду того, что онто-
    логия намерений описана в формате OWL, представляющим ее как семантическую сеть связанных
    между собой классов, в статье предложено для управления телекоммуникационными сетями ис-
    пользовать модель телекоммуникационной сети в форме графа знаний, который связан как с до-
    менной онтологией телекоммуникационных сетей, так и с онтологией намерений, что позволяет
    обеспечить автономность компонентов сети за счет управление при помощи намерений, а ис-
    пользование доменной онтологии в области телекоммуникационных сетей облегчает интеграцию
    со сторонними поставщиками и потребителями сервисов оператора. Предложенный подход со-
    вместного использования онтологии намерений, политик и модели сети в форме графа знаний для
    управления телекоммуникационными сетями на бизнес-уровне является новым и его примени-
    мость показана в статье на примере реализации процесса регистрации и выполнения заявки на
    подключение телекоммуникационного сервиса. Рассмотренный пример показывает возможность
    совместного использования модели телекоммуникационной сети в форме графа знаний, построен-
    ной на основе доменной онтологии и онтологии намерений при выполнении верхнеуровневых биз-
    нес-процессов управления автономной телекоммуникационной сетью.

  • АППАРАТНО-ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕЛЕУПРАВЛЯЕМОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА КЛАССА МИКРО

    О.В. Шиндор , П.А. Кокунин , А. А. Егорчев , Л.Н. Сафина , Я. С. Мурин
    Аннотация

    В современной подводной робототехнике актуальными являются задачи управления, повы-
    шения автономности, увеличения выполняемых функций и возможность импортозамещения.
    В работе рассматривается пример построения телеуправляемого необитаемого подводного ап-
    парата (ТНПА) класса микро, основной целью которого является использование в образователь-
    ных целях, в частности для вовлечения школьников в инженерное направление и программирова-
    ние, студентов в программирование микроконтроллеров, практическое изучения систем управле-
    ния, цифровую обработку изображений с использованием вейвлет-преобразования. В статье
    представлены основные принципы и особенности конструкторской, аппаратной, алгоритмиче-
    ской и программной реализации роботизированного конструктора на основе ТНПА класса микро.
    Приведены обоснования применения конструкторского решения для использования ТНПА в обра-
    зовательных целях, рассмотрены принципы алгоритмического передвижения подводного блока.
    На основе двумерного вейвлет-преобразования для обработки подводных изображений разрабо-
    тан алгоритм и проведена его верификация. Вейвлет-преобразование является современным и
    эффективным инструментом для выявления локальных особенностей сигналов и обработки изо-
    бражения. Использование двумерной вейвлет-декомпозиции, представляющей собой процесс раз-
    ложения сигнала на высокочастотные и низкочастотные составляющие, позволяет сформиро-
    вать четыре матрицы вейвлет-коэффициентов, содержащих аппроксимирующие с низкочастот-
    ными составляющими и детализирующие коэффициенты (высокочастотные) трех типов: несу-
    щих информацию о вертикальных, горизонтальных и диагональных параметрах анализируемого
    изображения. В процессе обработки изображения после применения вейвлет-преобразования вы-
    полняется для увеличения контрастности изображения изменение коэффициентов аппроксима-
    ции, далее осуществляется определение RGB компонентов на основе матрицы аппроксимации
    вейвлет-коэффициентов на основе градаций серого и вычисление средних и максимальных значе-
    ний для каждой из компонент. Далее выполняется расчет коэффициента цветопередачи, коэф-
    фициентов улучшения, на основе которых формируется модифицированная матрица вейвлет-
    коэффициентов и применяется обратное преобразование. В результате применения алгоритма на
    тестовых изображениях показана возможность цветокоррекции, в частности уменьшение влия-
    ния зеленой и голубой составляющих на 8,6%. Полученные результаты могут быть использованы
    при построении систем распознавания изображений в подводной среде и проектировании авто-
    номных необитаемых подводных аппаратов.

РАЗДЕЛ IV. НАНОТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРОНИКА И РАДИОТЕХНИКА

  • СИНТЕЗ КОНСТРУКЦИИ ШИРОКОПОЛОСНОГО СОГЛАСОВАНИЯ ДИПОЛЬНОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ

    В. А. Обуховец , Н. В. Самбуров
    Аннотация

    Классический полуволновый диполь имеет достаточно малую рабочую полосу частот. В ра-
    боте представлен комплексный способ расширения полосы частот дипольного излучателя. Эф-
    фект широкополосного согласования обеспечивается на основе принципа частной компенсации
    комплексной нагрузки. В качестве основы согласующего устройства используется способ согласо-
    вания с помощью реактивного шлейфа, обладающего хорошим качеством согласования с ком-
    плексной нагрузкой при минимальных геометрических размерах. Особенностью способа является
    рассмотрение вопроса согласования единой конструкции "согласующие устройство – излучатель
    – рефлектор". Для этого необходим учет влияния как конструктивных элементов согласования
    линии передачи, так и взаимной реакции рефлектора и симметричного диполя. Целью работы
    является синтез конструкции симметричного дипольного излучателя с согласующим реактивным
    шлейфом. В работе представлена конструкция содержащая диполь, возбуждаемый от двухпро-
    водной линии (одновременно являющейся его стойками), закороченной на конце. Данная двухпро-
    водная линия, подключена в средней части к питающей коаксиальной линии. Рефлектор имеет
    сложную форму с целью обеспечения необходимого расстояния от диполя до рефлектора. Для
    этого форматизированна конструкция дипольного излучателя, определено количество, номенкла-
    тура и диапазон варьируемых параметров, сформулирована и верифицирована математическая
    модель. На основе данной модели проведены численные исследования уровня согласования конст-
    рукции в диапазоне варьируемых параметров. С использованием математической модели проде-
    монстрирована возможность широкополосного согласования, найдены параметры первичной мо-
    дели для электродинамического моделирования. На основе сформированной первичной модели про-
    веден вычислительный эксперимент с помощью программного обеспечения для 3D электромаг-
    нитного симулирования (HFSS) с целью определения оптимальной геометрии и размеров конст-
    рукции излучателя. В качестве критерия оптимальности в одном случае выбрана максимальная
    величина полосы рабочих частот, в другом - максимальный коэффициент направленного действия.
    Эти случаи отражают практические задачи использования излучателей данного типа. Проде-
    монстрирована возможность согласования в полосе частот не менее 80%. Приводятся результа-
    ты верификации математической модели, математического и электродинамического моделиро-
    вания, а также макетирования излучателя.

  • СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СМЕСИ СИГНАЛА И ШУМА НА ВЫХОДЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКОГО ПРИЁМНИКА

    А. В. Андрианов , А.Н. Зикий , А. С. Кочубей
    Аннотация

    Проведено экспериментальное исследование статистических параметров смеси сигнала и
    шума на выходе логарифмического приёмника: среднего, среднеквадратического отклонения, мо-
    ды, медианы, коэффициентов асимметрии и эксцесса. Наличие этих параметров распределения
    позволяет аппроксимировать функцию распределения вероятностей смеси сигнала и шума рядом
    Эджворта из четырёх членов. Логарифмические приёмники являются важной составной частью
    систем радиосвязи, радионавигации, радиолокации и радиоэлектронной борьбы. Они определяют
    такие важные характеристики, как частотный и динамический диапазон, чувствительность и
    помехоустойчивость. Целью данной работы является уточнение модели смеси сигнала и шума на
    выходе логарифмического приёмника. В большинстве известных публикаций использовано предпо-
    ложение о нормальном законе распределения смеси сигнала и шума на выходе логарифмического
    приёмника. Уточнение модели смеси сигнала и шума заключается в том, что данное распределе-
    ние описывается аналитически рядом Эджворта, а коэффициенты ряда Эджворта измерены
    экспериментально с помощью макета логарифмического приёмника и цифрового осциллографа.
    При этом среднее значение и среднеквадратическое отклонение измерены непосредственно и ин-
    дицируются на экране осциллографа, а коэффициенты асимметрии и эксцесса получены путём
    обработки массива данных, записанных из осциллографа. В качестве средства обработки массива
    данных использована программа MATLAB. Для иллюстрации результатов проведённых экспери-
    ментов приведены скриншоты с экрана осциллографа, на которых изображены осциллограммы и
    гистограммы смеси сигнала и шума. Получены следующие параметры распределения: – среднее
    значение меняется от 671 до 1938 мВ; – среднеквадратическое значение меняется от 23,51 мВ до
    0,553 мВ; – коэффициент асимметрии меняется от минус 0,078 до 0,313; – коэффициент эксцесса
    меняется от 2,394 до 3,471. Полученные результаты позволяют построить характеристики об-
    наружения логарифмического приёмника и оценить вероятность ложной тревоги.

  • НИЗКОПРОФИЛЬНАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА ДЛЯ БАЗОВОЙ СТАНЦИИ

    Во Ба Ау, Ю.В. Юханов
    Аннотация

    Рассмотрена конструкция низкопрофильной антенной решетки для базовой станции. Ос-
    новной деталью конструкции является квадратный дипольный массив, который представляет
    собой утолщенные вибраторы. В конструкции применяется балун в форме «Змейки», который
    обеспечивает формирование линий передачи и поддержку излучателей с квадратным контуром.
    Улучшение полосы рабочих частот и уменьшение высоты удалось достичь путем размещения
    непосредственно между диполем и землей диэлектрического материала с εr = 2, tan(δ) = 0.002,
    электрическая толщина которого составила 0,16λ на центральной частоте рабочего диапазона
    длин волн. Представлены результаты численного исследования характеристик элементарной
    ячейки антенной решетки с периодическими граничными условиями на гранях в программном
    обеспечении ANSYS HFSS. Показаны коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) эле-
    ментов антенны и элементов прототипа Kathrein 739622. Показана зависимость КСВН элемента
    антенны от частоты при различных значениях радиуса диполя. Исследовано влияние размера ба-
    луна на характеристики элемента антенной решетки. Расчетным путем установлено, что выбор
    радиуса диполя позволяет укорочить диполь в 1,5 раза и выбор размера балуна в форме «Змейки»
    обеспечивает уменьшить высоту антенны при этом не ухудшаются характеристики антенны.
    Показаны диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях. На основе
    предложенного элемента разработаны модели конечных антенных решеток. Эта антенна обыч-
    но состоит из ряда 4 идентичных элементов, установленных вдоль вертикальной линии, что фор-
    мирует антенную решетку. Показаны КСВН и коэффициент усиления (КУ) антенной решетки и
    также диаграммы направленности антенной решетки в горизонтальной и вертикальной плоско-
    сти на разных частотах. Результаты моделирования показывают, что благодаря предложенной
    оригинальной идее трансформации прямолинейного балуна в криволинейный в форме «змейки» и
    утолщенных вибраторов удалось получить конструкцию излучателя базовой сотовой связи,
    уменьшенную в 1,5 раза по сравнению с применяемыми антеннами на практике в Kathrein 739622 с
    не худшими характеристиками.

  • МЕТОДИКА РЕАЛИЗАЦИИ НА ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ УПРАВЛЯЕМОГО РЕКУРСИВНОГО ФИЛЬТРА С КОНЕЧНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ НА ПРИМЕРЕ АППРОКСИМАЦИИ ОКНА ХАННА

    Д.И. Бакшун , С.П. Тарасов , И. И. Турулин
    Аннотация

    Рассмотрена методика реализации рекурсивного фильтра с конечной импульсной характери-
    стикой (КИХ) в виде окна Ханна с возможностью управления длительностью (в отсчетах или так-
    тах) КИХ, в том числе в процессе фильтрации, на основе одновременной последовательной компен-
    сации отсчетов из рекурсивной части. Выполнен краткий обзор существующего решения для управ-
    ления длительностью прямоугольной импульсной характеристики и предложены способы реализа-
    ции импульсных характеристик более сложной формы на примере окна Ханна. Предложенный авто-
    рами метод позволяет добиться устойчивости фильтра при изменении длительности импульсной
    характеристики во времени. Разработана структура модуля для реализации фильтра на базе про-
    граммируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Рассмотренная в статье, структура рекур-
    сивного фильтра имеет существенно меньшую вычислительную сложность по сравнению с класси-
    ческой структурой КИХ-фильтра, и применять её можно во встраиваемых системах с ограничен-
    ными вычислительными ресурсами. Меньшая вычислительная сложность достигается за счет при-
    менения в качестве КИХ функцию, аппроксимирующую окно Ханна, которая представляет собой
    полином третьей степени. Фильтрация выполняется за счет двух независимых фильтров, один из
    которых настроен на длительность КИХ до ее изменения, а другой – после с последующим суммиро-
    ванием результата. Такой подход базируется на принципе линейности системы, который позволяет
    комбинировать выходные сигналы фильтров без потери их свойств. Управление длительностью
    задержки выполняется на основе возможности двухпортовой RAM-памяти одновременно произво-
    дить запись и чтение. При изменении длительности КИХ вычисление коэффициентов фильтра вы-
    полняется во время фильтрации, за счет чего устраняются обрывы между участками выходного
    сигнала до и после изменения длительности КИХ. Предусмотрена защита от ввода нового парамет-
    ра длительности КИХ до завершения компенсации переходного процесса вследствие предыдущего
    изменения длительности КИХ. После завершения процедуры компенсации фильтр, настроенный на
    длительность КИХ до ее изменения, прекращает свою работу

  • МАЛОГАБАРИТНЫЙ СВАРОЧНЫЙ ИНВЕРТОР ДЛЯ ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ ВЫСОКОЧАСТОТНЫМ ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ

    В. В. Бурлака , С.В. Гулаков , А. Ю. Головин , Д. С. Мироненко
    Аннотация

    Рассмотрен вопрос особенностей проектирования малогабаритного сварочного инвертора для
    полуавтоматической сварки высокочастотным переменным током, отличающегося улучшенными
    массогабаритными характеристиками и сниженными потерями энергии благодаря отсутствию вы-
    ходного выпрямителя. Показано, что при питании сварочной дуги переменным током высокой часто-
    ты, возникают проблемы: изменяющаяся индуктивность сварочного контура представляет на час-
    тотах преобразования в десятки кГц значительное реактивное сопротивление, ограничивающее ток
    дуги; при высокой частоте начинает проявлять себя поверхностный эффект (скин-эффект). Для ре-
    шения проблемы предложена схема инверторного источника питания с компенсацией реактивного
    сопротивления путем последовательного включения в сварочную цепь конденсатора и введения час-
    тотного управления током получившегося резонансного контура. Целью работы является разработка
    сварочного инвертора для полуавтоматической сварки высокочастотным переменным током, обеспе-
    чивающим качественное протекание процесса. В результате исследования разработан проект и изго-
    товлен малогабаритный сварочный инвертор для полуавтоматической дуговой сварки высокочастот-
    ным переменным током. Лабораторные испытания источника показали устойчивое горение дуги и
    стабильное протекание процесса. Разработанный инвертор может быть легко модифицирован для
    увеличения сварочного тока. Структура силовой части разработанного сварочного источника позво-
    ляет также использовать его для решения задач индукционного нагрева путем подключения к выход-
    ным клеммам индуктора индуктивностью 2…7 мкГн и введении в управляющую программу микрокон-
    троллера незначительных корректировок для реализации управления током индуктора. Благодаря по-
    вышенному коэффициенту мощности разработанный источник потребляет от сети ток, на 25…40 %
    меньший, чем широко распространенные на рынке сварочные инверторы без корректора коэффициен-
    та мощности, что снижает нагрузку на распределительную сеть и позволяет проводить сварочные
    работы при питании от «слабой» сети или при большой длине сетевого провода

  • РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО ПОДХОДА К ОБНАРУЖЕНИЮ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЕРТОЧНЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ

    А.Е. Колоденкова , С.С. Верещагина
    Аннотация

    Электрооборудование (ЭО) играет ключевую роль в промышленных электротехнических
    системах, в которых неожиданные механические неисправности в процессе эксплуатации могут
    привести к тяжелым последствиям (нарушение технологического процесса, снижение качества и
    количества выпускаемой продукции, возникновение аварийных ситуаций). Для своевременного вы-
    явления подобных неисправностей, а также обеспечения нормальной работы систем необходимо
    проводить регулярное оценивание технического состояния ЭО с помощью современных компью-
    терных технологий в условиях неполной и нечеткой информации. Для решения данной проблемы
    предлагается подход с использованием квантования и сверточных нейронных сетей (СНС), отли-
    чающийся от существующих подходов комплексной обработкой термограмм, полученных с помо-
    щью тепловизионного устройства; изображений с черно-белыми и цветными графиками, получен-
    ных с приборов либо построенных по статистическим данным. Данный подход позволяет повы-
    сить точность классификации различных неисправностей ЭО, снизить неплановые отказы обору-
    дования за счет оперативного принятия решений относительно технического состояния ЭО в
    условиях неполной и нечеткой информации. Обзор исследований в данной предметной области как
    российских, так и зарубежных ученых отражает целый ряд успешных экспериментов по исполь-
    зованию СНС. Разработанная СНС для классификации неисправностей на выходе выдает номер
    класса, к которому относится текущее состояние оборудования (класс 1 – работоспособное ЭО;
    класс 2 – работоспособное ЭО с небольшими отклонениями). В настоящей работе рассматрива-
    ются обобщенная схема и алгоритм комплексного подхода к обнаружению неисправностей ЭО с
    подробным их описанием. Результаты исследования были получены при диагностировании асин-
    хронного двигателя АИР63А4У1 и подтверждают обоснованность и объективность использова-
    ния предложенного подхода

  • ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОСТЕРЖНЕЙ ОКСИДА ЦИНКА, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ, НА ИХ МОРФОЛОГИЮ

    В. А. Воронкин , Е. М. Баян , В.В. Петров
    Аннотация

    Наноструктурированные материалы, особенно оксид цинка (ZnO), привлекают значитель-
    ное внимание благодаря широкому спектру применений, включающих в себя, пьезоэлектрические
    устройства, газовые сенсоры и фотокатализ. В частности, наностержни ZnO, благодаря своей
    одномерной структуре, обладают высокой площадью поверхности и настраиваемой морфологией.
    В данной работе исследовано влияние различных условий синтеза на морфологию наностержней
    ZnO, сформированных методом химического осаждения. Изучено воздействие концентрации пре-
    курсора оксида цинка и вспомогательных веществ в затравочном растворе, времени термической
    обработки и толщины затравочного слоя, диаметра затравочных центров, и типа подложки на
    морфологию наностержней ZnO. Установлено, что изменение концентрации гексаметилентет-
    рамина (ГМТА) незначительно влияет на размеры наностержней, в то время как уменьшение кон-
    центрации затравочного раствора приводит к уменьшению их длины от 380±28 нм до 247±41 нм.
    Увеличение толщины затравочного слоя способствует увеличению размеров наноструктур и при-
    водит к росту среднего диаметра стержней от 86±12 нм до 102±13 нм и длин от 356±29 нм до
    391±46 нм. Уменьшение концентрации затравочного раствора приводит к уменьшению диамет-
    ров затравочных центров от 9±1 нм до 7±1 нм, а уменьшение времени термической обработки
    затравочного слоя, напротив, к их увеличению, что связано с неполным термическим разложением
    прекурсора. Горизонтальное расположение подложки подавляет вертикальный рост наностерж-
    ней из-за активной нуклеации в объеме реакционного раствора и последующего осаждения нанос-
    тержней на подложку. Вертикальное положение подложки способствует увеличению длины кри-
    сталлов. Полученные результаты предоставляют ценную информацию для направленного синтеза
    наностержней ZnO с заданными характеристиками для различных применений