Главная – Журналы – Автометрия 2025 номер 3

Изложен новый подход к построению оптимальных алгоритмов локализации точечных сигнальных источников, обнаруживающих себя генерацией в случайные моменты времени сверхкоротких импульсов. Подход базируется на применении к данному классу задач итеративного метода возвратной рекурсии. Найдено аналитически точное решение задачи для случая, когда априорная плотность вероятности разыскиваемого источника задаётся кусочно-постоянной функцией произвольной сложности. Весь процесс, связанный с построением оптимального поискового алгоритма, который минимизирует математическое ожидание общего времени локализации разыскиваемого точечно-импульсного источника, полностью формализован и реализован в виде автономного программного блока.

Рассмотрена задача слежения за объектом, оснащённым маркером с пространственно-временнóй модуляцией излучаемого сигнала. Пространственно-временнáя модуляция обеспечивалась как излучением маркера с двумя неподвижными излучателями, так и маркером с одним вращающимся излучателем. Формальный синтез алгоритмов слежения выполнен на основе использования приближённого решения обобщённого уравнения Стратоновича, которое отличается от традиционных представлений этого уравнения учётом зависимости функции наблюдения не только от времени, но также от произвольного числа других независимых переменных, позволяющих, например, учитывать форму наблюдаемого объекта. Синтезированный алгоритм слежения за объектом с маркером, имеющим вращающийся излучатель, фактически определяет структуру многосвязной замкнутой системы отслеживания с помощью телевизионного (ТВ) датчика координат объекта, а также начальной фазы, частоты и радиуса вращения излучателя маркера. Корректность результатов синтеза подтверждается имитационным моделированием. Синтезированный алгоритм обеспечивает повышенную помехозащищённость процесса слежения по отношению к нескольким неподвижным мешающим излучателям, попадающим в поле зрения ТВ-датчика.

Предложена методика декомпозиции области значений двухмерных спектральных признаков по значениям составляющих их коэффициентов корреляции. Основа методики заключается в анализе произведения нормированных значений спектральных признаков. Особенность используемого показателя и вводимые пользователем пороги на его значения позволяют осуществить декомпозицию исходных статистических данных и картирование получаемых результатов. В отличие от традиционных методов предлагаемый подход обладает более высокой вычислительной эффективностью, что необходимо при обработке больших объёмов статистических данных. Рассматриваются результаты применения методики при обработке данных дистанционного зондирования природного объекта.

Предложен способ моделирования случайных последовательностей, составленных из цифровых отсчётов стационарных случайных процессов с заданной спектральной плотностью мощности (СПМ) в системах цифровой обработки сигналов (СЦОС). Способ учитывает ограничение спектра сигнала входными устройствами СЦОС и особенности представления передаточных функций с использованием быстрого преобразования Фурье. В качестве исходного процесса для моделирования принят цифровой белый шум с гауссовским или равномерным распределением. Показано, что оценка СПМ приведённых в результате моделирования последовательностей является несмещённой, её среднее значение совпадает с отсчётами исходной СПМ. Получено выражение для расчёта среднеквадратической погрешности оценки.

В биомагнитных (магнитокардиографических) исследованиях можно выделить две проблемы: во-первых, сложность сопоставления результатов разных экспериментаторов из-за отсутствия стандартизированных требований к аппаратуре (всё ещё проходит процесс исследований); во-вторых, отсутствие чётко обозначенной методики обработки, в частности определения местоположения ложного (например, постинфарктного) диполя, маскированного основным токовым диполем сердца. Рассмотрены вопросы вывода и анализа преобразования результатов биомагнитных исследований, полученных на одной структуре входного сверхпроводникового преобразователя в другую на основе пространственно-частотных преобразований. Данный метод работает как электронная лупа.

Рассматривается создание системы управления поперечно-путевым движением летательных аппаратов на основе принципа, подобного управлению полной энергией в продольном канале. Представлена структура системы управления, включающая не зависящее от летательных аппаратов ядро, а также переход к командам отклонения руля направления и элеронов, полученных на базе принципа инверсных моделей. Предложен подход к созданию системы управления, и проведено имитационное моделирование поведения трёх летательных аппаратов различной аэродинамической схемы. Исследование качества регулирования выполнено методом численного моделирования.

Рассматриваются методы решения задач геофизического мониторинга окружающей среды по отношению к мощным импульсным источникам - карьерным взрывам, падающим на Землю телам в виде отработанных ступеней ракет при спутниковых запусках, осколков метеоритов и др. Общая постановка исследования сформулирована как решение обратной задачи восстановления параметров источника по его сейсмическим и акустическим волнам. Проведено численное моделирование, и выполнены экспериментальные исследования предлагаемых методов для оценивания точности пространственной локализации источников на примере использования калибровочных пространственно распределённых взрывов.

Оптико-акустические преобразователи (ОАП) могут быть использованы во всех приложениях прикладной оптики, где требуются прецизионные измерения мощности электромагнитного излучения. Они относятся к тепловым волюметрическим приёмникам «полного спектра», имеют постоянную спектральную чувствительность в очень широком диапазоне (0,3-10000 мкм) и позволяют измерять как постоянные потоки электромагнитного излучения мощностью от 10 ^-11 Вт с динамическим диапазоном 80 дБ, так и фемтосекундные тераваттные лазерные импульсы. Метрологические параметры ОАП в основном определяются конструкцией чувствительных элементов, осуществляющих акустомеханическое преобразование. Анализируются методы увеличения чувствительности классических мембранных чувствительных элементов за счёт использования новых материалов, оптимизации геометрии, гофрирования и краевой перфорации, а также применение кантилеверов в качестве новых высокочувствительных элементов датчиков давления. Представлены предельные возможности как классических, так и новых методов прецизионных измерений деформации чувствительного элемента ОАП, вызванного давлением расширяющегося газа.

Изучены свойства оптических фононов в нанокристаллах InSb, ионно-синтезированных на границе раздела Si/SiO₂ структуры кремний-на-изоляторе (КНИ). Формирование нанокристаллов InSb происходило в результате диффузии атомов In и Sb из имплантированных областей SiO₂ и Si к границе сращивания структуры КНИ при температурах отжига 1000 и 1100 °C в течение 0,5-5 ч. Спектры комбинационного рассеяния света возбуждались излучением лазера с длиной волны λ_ex = 514, 5 нм при комнатной температуре. В спектрах отожжённых структур наблюдались полосы рассеяния, положение которых соответствовало TO- и LO-модам в InSb. Обнаружен эффект высокочастотного смещения TO- и LO-мод в нанокристаллах InSb, который имел обратную зависимость от времени отжига по мере увеличения температуры. Природа наблюдаемого эффекта связывается с деформациями в нанокристаллах. В нанокристаллах, формирующихся после отжига при температуре 1000 °C, присутствуют негидростатические деформации, а после отжига при 1100 °C деформации наблюдаются лишь на начальных стадиях роста и близки к гидростатическим.

Апробирован лазерный времяпролётный метод для регистрации скоростей и размеров капель в широком диапазоне напорных характеристик пневматических форсунок. Нахождение размеров основано на высокоскоростной регистрации задержки порядков рассеяния при пересечении каплей лазерного луча. Определение скоростей осуществляется по времени пролёта капель между двумя лазерными лучами. В качестве примера рассмотрены две форсунки с соосной подачей жидкости и под углом к воздушному потоку. Особенностью режима таких форсунок является требование высокого напора воздушного потока относительно напора распыливаемой жидкости. Определялись особенности работы пневматических форсунок различной конфигурации при распыливании жидкости в условиях низкого воздушного напора. Регистрация параметров капель проводилась с помощью прибора SpraySpy^® (AOM-Systems GmbH), предназначенного для измерений в условиях низкого напора, когда качество распыливания неоптимально из-за присутствия в потоке как низкоинерционных капель малого размера, так и высокоинерционных капель большого размера. Установлено, что прибор позволяет одновременно регистрировать сферические капли размером от 5 до 200 мкм при скоростях от 2 до 120 м/с. Наибольший разброс капель по размерам и скоростям наблюдался при подаче жидкости в воздушный поток под углом. Методом визуализации в контровом свете выявлена струйная структура факела распыла исследуемых форсунок.

Исследовано влияние постэкспозиционной термической обработки на изменения спектральных и дифракционных характеристик отражательных голограмм, полученных на голографических фотополимерных материалах разной толщины (8-10 и 20-25 мкм) в двух случаях постобработки: непосредственно по завершении их записи и после ультрафиолетового задубливания фотополимера. Выявлено, что длительная термообработка при 50 °С незадубленных голограмм толщиной 10 мкм приводит к увеличению амплитуды модуляции коэффициента преломления с 0,014 до 0,022. Для незадубленных голограмм выявлены существенное смещение спектрального отклика в коротковолновую область и уширение его контура вследствие значительной усадки фотополимера и искажений пространственной структуры голографической решётки. После процедуры задубливания термическая обработка не вызывает заметных изменений спектральных и дифракционных характеристик голограмм независимо от их толщины. Установлено, что нагрев/охлаждение в диапазоне 50-5 °С задубленных голограмм толщиной 25 мкм приводит к контролируемому в режиме реального времени батохромному/гипсохромному сдвигу спектрального отклика голограмм, в то время как для голограмм толщиной 8 мкм такие сдвиги отсутствуют, что создаёт предпосылки для формирования нечувствительных к изменениям температуры атермолизованных голографических оптических элементов.