Главная – Журналы – Автометрия 2014 номер 4

Представлены результаты экспериментальных исследований и численных расчётов по оцениванию метеозависимых геоэкологических рисков для окружающей социальной инфраструктуры от воздействия мощных инфразвуковых колебаний, порождаемых техногенными и природными взрывами. Результаты получены на основе применения разработанного авторами оригинального экологически безопасного подхода, предусматривающего использование сейсмических вибраторов в качестве источников, имитирующих взрывы, но имеющих в сравнении с ними намного меньшую мощность. Такие источники обладают способностью возбуждать в среде одновременно сейсмические и акустические (вибросейсмоакустические) колебания с прецизионными метрологическими силовыми и частотно-временными характеристиками, что гарантирует в отличие от взрывов высокую воспроизводимость результатов исследований. При этом сравнимые со взрывами результаты достигаются за счёт энергетического накопления слабых вибросейсмоакустических сигналов. Изучаются закономерности распространения инфранизкочастотных акустических волновых полей в зависимости от метеоусловий, а также учёта влияния неоднородности атмосферы. Сопоставлены результаты экспериментов и численных расчётов.

На основе пространственно-частотной фильтрации разработаны методы синтеза фрактальных изображений, для которых структурные функции являются степенными в большом интервале приращений, составляющем около четверти размера изображения. Показано, что с помощью функции Вейерштрасса могут быть смоделированы только стационарные процессы (изображения). Предложен и исследован алгоритм моделирования фрактальных броуновских изображений. Установлено, что интегральная характеристика спектра броуновского изображения с параметром Хёрста α хорошо аппроксимируется степенной функцией с показателем 2(α + 1) при α ∈ (0, 1/2] и показателем степени равным 3 для α ∈ (1/2, 1). На примерах модификации изображений образцов аморфных сплавов продемонстрировано, что можно смоделировать мало отличающиеся от исходного статистически самоподобные изображения. Это позволяет установить, в какой степени визуализированные на изображениях структуры проявляют фрактальные свойства.

Исследованы и применены известные и оригинальные методы спектральной фильтрации сейсмических помех, имеющих место при гидравлическом разрыве пласта. Они позволяют бороться с помехами искусственного происхождения и естественными помехами, появляющимися из-за нелинейности условий распространения сейсмического сигнала и резонансных свойств породы коллектора. Для устранения избыточности данных локации применена оригинальная пространственная фильтрация. Предложена и построена трёхмерная модель зоны трещиноватости продуктивного пласта, возникающей при его гидравлическом разрыве.

Предложен подход к проектированию передаточных функций с заданными прямыми показателями качества переходных процессов: перерегулированием и временем регулирования. Разработана методика проектирования таких функций. Приведён числовой пример.

Проведены цифровая идентификация и оценка кинетики накопления повреждений на поверхности сенсора усталости с использованием метода обработки цифровых изображений. Оценка накопления дефектов дана на основании анализа результатов диагностики отдельных этапов циклического деформирования. Установлено, что определённым стадиям повреждённости соответствуют определённые параметры изображения. На основе последовательной обработки данных поверхностных повреждений выявлены основные закономерности развития сдвиговых процессов. Представлены теоретические предпосылки и экспериментальные результаты.

Одним из вариантов повышения надёжного и живучего функционирования большемасштабных вычислительных систем является введение в их состав резерва (системы структурной избыточности). Предложена модель для анализа функционирования распределённых вычислительных систем. Приведены результаты аналитического и имитационного моделирования. Рассматриваются потоки событий с распределением Вейбулла (значения параметра формы 1 и 0,78).

Обобщены результаты вычислительных экспериментов по исследованию точностных характеристик межканальной градиентной реконструкции сигналов цветных цифровых изображений, искажённых некоррелированными между каналами импульсными помехами с различными законами яркостного распределения. Приведены примеры межканальной реконструкции цветных цифровых изображений по разным наборам градиентных оценок.

Для пассивной сейсмической системы наблюдения предложен и экспериментально проверен алгоритм обработки сигналов, позволяющий эффективно обнаруживать и определять траекторию движущегося объекта. При испытаниях использовалась сосредоточенная приёмная система, состоящая из двух геофонов, разнесённых на расстояние, много меньшее длины волны принимаемого сигнала. Результаты обработки эксперимента показали возможность определения не только местоположения сейсмоактивного объекта, но и параметров его движения.

Предлагается новый метод декомпозиции интервала значений случайных величин, основанный на результатах оптимизации непараметрической оценки плотности вероятности типа Розенблатта - Парзена. Рассматривается его применение в задаче проверки гипотезы тождественности законов распределения двух последовательностей одномерных случайных величин.

Рассмотрены различные подходы к оценке и подавлению изображения неподвижного фона с использованием корреляционных связей текстуры в задаче обнаружения малоразмерных динамических объектов. Реализованы алгоритмы подавления локально-плоского фона, подавления фона на основе билатеральной фильтрации и алгоритм оценивания и подавления фона с помощью автокорреляционной функции. Для случая анизотропных текстур с граничными переходами предложены и реализованы алгоритм оценки и подавления изображения фона вдоль направления границы, а также алгоритм трёхканальной фильтрации. Проведено сравнение алгоритмов на текстурах, представляющих различные классы изображений. Показано, что алгоритм с оценкой фона вдоль границ даёт хорошие результаты на модельных данных с большим количеством линейных границ и уступает известным подходам на текстурах смешанного типа. Среди рассмотренных алгоритмов подход, основанный на трёхканальной фильтрации, показал наибольшее увеличение отношения полезного сигнала к уровню шума для различных текстур, моделирующих реальные изображения.

Представлено программное обеспечение для реализации модели пожара на базе рекуррентной нейронной сети, позволяющее моделировать процесс его развития в реальном времени. Проведено сравнение качества обычного обучения и с фильтром Калмана на основе экспериментов с нейронной сетью. Показано, что благодаря глобальности связей нейронной сети, моделирующей пожар, последний преодолевает препятствия в виде участка негорючего материала.

Рассматривается методика расчёта дальности действия тепловизионных систем при обнаружении, классификации, распознавании и идентификации объектов. Методика основана на установлении функциональной связи искомых величин с пороговой температурной чувствительностью и температурно-частотной характеристикой тепловизоров при наблюдении объектов на однородном и неоднородном полях теплового излучения.

В едином технологическом процессе под действием лазерных импульсов формируется канавка на нижней поверхности сапфира с нанесённым слоем индия, который заполняет канавку по мере её образования. Использован импульсный газовый лазер с длиной волны 0,337 мкм. Лазерный луч фокусировали сквозь сапфир на поверхность, покрытую индием. Скорость перемещения сапфира была равномерной, смещение сапфира за время между двумя импульсами составляло 10 % диаметра светового пятна. Для формирования канавки использовался режим сканирования (многократный проход лазерного излучения по канавке). Плотность энергии в импульсе за один проход была достаточно большой. Процесс проводился на воздухе. Выявлено, что оптимальными являются два прохода, когда удельное сопротивление индия в канавке лишь в 3,8 раза превышает удельное сопротивление чистого (99,999 %) брускового индия.

Предложен метод измерения концентрации биомаркера — ацетона в дыхании человека, — основанный на использовании эмиссионной спектроскопии тлеющего разряда в воздухе, в целях неинвазивного контроля уровня глюкозы в крови больных диабетом. Приводятся описания схемы экспериментальной установки, методики измерений и представлены предварительные результаты клинических испытаний разработанной системы в амбулаторных условиях.

Круговые диаграммы для комплексного амплитудного коэффициента отражения использованы для разработки многослойного зеркала, в состав которого входит тонкая металлическая плёнка. Предлагаемый метод позволяет рассчитать несимметричное переднее зеркало двухзеркального многолучевого интерферометра отражённого света, создающего интерференционную картину в виде симметричных узких светлых полос.

Проведена оптимизация структуры трёхпереходного солнечного элемента (СЭ) GaInP/GaAs/Ge со встроенным брэгговским отражателем (БО), в результате которой были снижены потери прошедшего (отражённого) излучения в слоях туннельного диода. Получена оптимизированная структура СЭ с БО методом МОС–гидридной эпитаксии. Изготовлены образцы фотопреобразователей размером 20 × 30 мм. Проведены испытания образцов СЭ с БО и без БО при воздействии потоков электронов с энергией 1 МэВ. Показано, что введением брэгговского отражателя в структуру солнечного элемента и уменьшением толщины базы среднего p–n-перехода можно увеличить радиационную стойкость СЭ.