|
|
|
2025 год, номер 5
|
Г.И. Громилин1, В.П. Косых1, Ю.Н. Синявский1,2, Н.С. Яковенко1
1Институт автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск, Россия
gromilin@iae.nsk.su
2Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий, Новосибирск, Россия
yorikmail@gmail.com
Ключевые слова: точечный объект, пространственно-нестационарный фон, нейросеть, обнаружение
Страницы: 5-13
Аннотация >>
Исследуется эффективность применения нейросети для обнаружения в изображениях с пространственно-нестационарным фоном точечных объектов, форма которых определяется характеристиками оптико-электронного тракта фотоприёмного устройства с приёмником матричного типа. Обучающие наборы данных учитывают многообразие фоновых ситуаций и изменчивость формы сигнала от объектов, обусловленную их смещением относительно решётки фоточувствительных элементов приёмника. Приведены результаты обнаружения объектов различной яркости и цвета на реальных фоновых изображениях, полученных при наблюдении поверхности Земли с геостационарной орбиты.
DOI: 10.15372/AUT20250501 |
|
М.Ю. Реушев1,2, Д.С. Макаров1, Д.В. Харламов1, В.Г. Подопригора3,2, К.В. Краснощеков1
1Федеральный исследовательский центр СО РАН, Красноярск, Россия
reuqem@mail.ru
2Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия
3Институт физики им. Л. В. Киренского СО РАН, Красноярск, Россия
podoprigora46@gmail.com
Ключевые слова: метод ГНСС-рефлектометрии, ледовые поверхности водоёмов, методика быстрого преобразования Фурье, сигналы навигационных спутников, диапазон L1
Страницы: 14-21
Аннотация >>
Проведены рефлектометрические измерения состояния ледовых поверхностей водоёмов Красноярского края и республики Хакасия с помощью радиосигналов от навигационных спутников, излучающих в диапазоне L1. В ходе обработки полученных рефлектограмм применена математическая обработка амплитудно-временных зависимостей с помощью методики быстрого преобразования Фурье, позволяющая экспериментально определять толщины ледовых покровов с различными макрофизическими характеристиками.
DOI: 10.15372/AUT20250502 |
|
С.И. Вяткин, Б.С. Долговесов
Институт автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск, Россия
sivser@mail.ru
Ключевые слова: функционально заданные поверхности, функции возмущения, преобразование Фурье, двулучевая функция отражательной способности, зеркальное отражение, диффузное отражение, геометрическая оптика, физическая оптика, дифракция, интерференция
Страницы: 22-29
Аннотация >>
Предлагаются функционально заданные поверхности со сложной микроструктурой для реалистичных сцен. Описана модель на основе волновой оптики для визуализации поверхностей с микромасштабными шероховатостями, которые повышают реалистичность объектов при различных условиях наблюдения и освещения в результате дифракции и взаимной интерференции. В состав модели входят моделирование переноса света и поверхности, которые служат для неё исходными данными. Показаны эффекты дифракции с учётом шероховатости поверхности. Рассматривается приближение пространственной когерентности с помощью гауссова фильтра, что в результате позволяет визуализировать не только блики, но и дифракцию более высоких порядков.
DOI: 10.15372/AUT20250503 |
|
А.В. Кваснов
Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр РАН, Санкт-Петербург, Россия
antonkv@mail.ru
Ключевые слова: инфракрасное изображение, средняя теплоконтрастность, перенос излучения, морфологический портрет, автоматическое распознавание образов
Страницы: 30-37
Аннотация >>
В условиях колебания метеорологических параметров атмосферы (температура, влажность и т. д.) инфракрасное изображение может динамически изменять свои характеристики контрастности и яркости. Это приводит к тому, что морфологический портрет обнаруживаемого объекта на изображении подвержен изменениям. Основная причина - это неоднородность атмосферы, влияющая на распространение инфракрасного излучения от источника к тепловизору, а также профиль объекта, характеризующий его тёплое распределение в поле зрения камеры. Осуществлён поиск устойчивых признаков морфологического портрета для автоматического распознавания объектов в средневолновом инфракрасном диапазоне длин волн (3-5 мкм) относительно погодных явлений и их профиля. Показано, что признак средней теплоконтрастности - разница между наиболее прогретыми элементами объекта и фоном изображения - является робастной характеристикой, которую можно применять в задачах автоматического распознавания образов. Результаты эксперимента для транспортных средств демонстрируют эффективность данного параметра относительно изменяющейся температуры и влажности окружающей среды. Однако профиль объекта может искажать устойчивость средней теплоконтрастности из-за особенностей геометрического расположения теплонесущих элементов транспортного средства.
DOI: 10.15372/AUT20250504 |
|
П.М. Юхно
Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю России, Воронеж, Россия
jukhnopm@mail.ru
Ключевые слова: уравнение Стратоновича, функционал правдоподобия, фильтр Калмана, сигнал наблюдения
Страницы: 38-47
Аннотация >>
Рассматривается задача оценки фазовых координат объекта, движение которого описывается системой дифференциальных уравнений. Для оценки используются уравнения фильтра Калмана, вытекающие из решения обобщённого уравнения Стратоновича в гауссовском приближении. Обобщённое уравнение Стратоновича позволяет рассматривать случаи, когда в качестве сигнала наблюдения применяется многомерное изображение объекта наблюдения, т. е. скалярная функция произвольного количества переменных, отражающих специфику устройства наблюдения. Показано, что совокупность данных от используемого множества устройств наблюдения входит в обобщённое уравнение Стратоновича и в уравнения фильтра Калмана в виде аддитивной комбинации производных по времени от функционалов правдоподобия каждого отдельного устройства наблюдения. Причём каждый из этих функционалов может учитывать коррелированность шумов наблюдения.
DOI: 10.15372/AUT20250505 |
|
М.О. Светлаков, К.С. Сарин, М.Б. Бардамова, Н.П. Корышев, Р.Е. Коломников, Ю.А. Шурыгин, И.А. Ходашинский
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
rvvincle@gmail.com
Ключевые слова: нечёткие системы типа Ангелова - Ягера, ядерные функции плотности, кибербезопасность, потоковые данные, классификация, кластеризация
Страницы: 48-56
Аннотация >>
Эффективное устранение киберугроз предполагает обнаружение атак и принятие защитных мер в реальном времени на основе потоковых данных, однако существующие решения не всегда способны обрабатывать данные в таком режиме. Для устранения указанных проблем предлагается использовать метод инкрементного обучения - нечёткие системы классификации и кластеризации типа Ангелова - Ягера первого порядка. В оригинальной реализации системы применяется ядерная функция Коши, использование альтернативных ядерных функций ранее не рассматривалось. Проведено экспериментальное исследование альтернативных ядерных функций на наборах данных кибербезопасности, выявлена статистически значимая разница по точности и числу правил в применении различных функций, определены лучшие ядерные функции для отдельных наборов данных.
DOI: 10.15372/AUT20250506 |
|
К.И. Будников
Институт автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск, Россия
bud@iae.nsk.su
Ключевые слова: нефтяные скважины, многофазные расходомеры, машинное обучение, нейронные сети
Страницы: 57-64
Аннотация >>
Благодаря высокой продуктивности и востребованности продукции нефтяная отрасль занимает особое место в современной промышленности. Повышенное внимание отводится мониторингу её состояния и производительности эксплуатируемых участков. Разведка новых месторождений и бурение добывающих скважин требуют больших временных и финансовых затрат. Для их сокращения в настоящее время широко применяются передовые технологии, в том числе и различные методы искусственного интеллекта, например для оценки процентного содержания фракций в нефтяном потоке из скважины. Представлены результаты исследования ряда моделей для предсказания расхода компонентов многофазного потока со скважины на основе нейронных сетей разных архитектур. Для проведения исследования использовались показания с датчиков многофазных расходомеров на основе трубы Вентури и рентгеновского расходомера.
DOI: 10.15372/AUT20250507 |
|
А.П. Герасимова, А.С. Мальцев
Институт автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск, Россия
gerasimovaap@iae.nsk.su
Ключевые слова: веб-приложение, автоматизированная система управления, пользовательский интерфейс, сервер, React, Node.js, MQTT, СКИФ
Страницы: 65-72
Аннотация >>
Представлена разработка автоматизированной системы управления экспериментальным оборудованием станции 1-3 «Быстропротекающие процессы» Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов». Описана архитектура распределённой системы управления с использованием открытых программных компонентов и протоколов. Особое внимание уделено реализации интерфейса рабочего места инженера в виде веб-приложения, обеспечивающего доступ к управлению и настройке оборудования. Рассмотрены ключевые программные модули серверной и клиентской частей веб-приложения. Предложенное решение обеспечивает масштабируемость, отказоустойчивость и единообразие программной архитектуры на всех уровнях системы.
DOI: 10.15372/AUT20250508 |
|
Д.А. Пермяшкин, В.Е. Зюбин
Институт автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск, Россия
d.permiashkin@g.nsu.ru
Ключевые слова: индустриальное программирование, параллельные программы, процесс-ориентированное программирование, процесс-ориентированные языки
Страницы: 73-80
Аннотация >>
Работа посвящена проблеме повышения отказоустойчивости управляющих программируемыми логическими контроллерами программ, разрабатываемых на базе процесс-ориентированного подхода. Рассматривается проблема конфликтов множественного доступа, которые возникают в процесс-ориентированных программах при реализации взаимоисключающих операций над отдельным исполнительным органом. Анализируются причины таких конфликтов, и предлагается модификация математической модели процесс-ориентированной программы, которая позволяет конструктивно устранять такие конфликты. Разрешение рассматриваемого класса конфликтов, с одной стороны, повышает отказоустойчивость управляющих программ, а с другой - не имеет побочных эффектов и тем самым исключает необходимость изменять общую структуру программы. Для реализации модифицированной модели предлагается расширение синтаксиса языка poST.
DOI: 10.15372/AUT20250509 |
|
Э.Я. Рапопорт, Ю.Э. Плешивцева, А.В. Попов
Самарский государственный технический университет
edgar.rapoport@mail.ru
Ключевые слова: системы с распределёнными параметрами, многокритериальная оптимизация, оптимальное управление, альтернансный метод, численное моделирование
Страницы: 81-92
Аннотация >>
Предлагается конструктивный метод многокритериальной оптимизации нелинейных объектов технологической теплофизики с оценкой в равномерной метрике точности приближения к заданному температурному состоянию при численном моделировании термодиффузионных полей. Показано, что структура искомого программного управления не отличается от найденной ранее для линейных моделей управляемых процессов. На этом основании разработанная в предыдущих работах авторов технология решения многокритериальных задач в линейных системах с распределёнными параметрами распространяется на исследуемые нелинейные объекты в условиях выбора постоянных во времени значений особого управления на соответствующих участках достаточно просто реализуемого в таком приближении программного управляющего воздействия на цифровые модели управляемой величины. Возможности предлагаемого подхода иллюстрируются на представляющем самостоятельный интерес примере численного решения задачи оптимизации процесса индукционного нагрева по трём базовым показателям технико-экономической эффективности с использованием специализированной электротепловой модели температурного поля, описываемого нелинейными уравнениями теплопроводности.
DOI: 10.15372/AUT20250510 |
|
А.И. Кривошеев1, Ф.Л. Барков1, Ю.А. Константинов1, Н.Р. Поддубровский2, И.А. Лобач2
1Институт механики сплошных сред УрО РАН - филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН, Пермь, Россия
antokri@ya.ru
2Институт автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск, Россия
pod_nikita@iae.nsk.su
Ключевые слова: бриллюэновский анализ, волоконный лазер, волоконный датчик, корреляционный метод
Страницы: 93-102
Аннотация >>
Представлена схема бриллюэновского анализатора на основе самосканирующего лазера, позволяющая опрашивать волоконную линию длиной 50 км с ошибкой на уровне 1,5 МГц при времени измерения 30 с. Показано, что потенциально длина линии может быть увеличена до 88 и 96 км при использовании стандартных и корреляционных методов обработки соответственно.
DOI: 10.15372/AUT20250511 |
|
А.А. Сироткин, В.Р. Сороченко
Институт общей физики им. А. М. Прохорова РАН, Москва, Россия
anatolysirotkin@gmail.com
Ключевые слова: лучевая прочность, метод сканирующего ножа, фокальная плоскость линзы, плотность энергии излучения, интенсивность излучения
Страницы: 103-108
Аннотация >>
Сообщается о создании лазерного стенда на базе Cr:Yb:Ho:YSGG-лазера (λ = 2, 87 мкм) с энергией импульса 15 мДж и длительностью 40 нс, работающего в режиме модулированной добротности. Стенд предназначен для измерения лучевой прочности оптических элементов, используемых в диапазоне длин волн 3 мкм, и других экспериментов по взаимодействию излучения с веществом. Обсуждаются особенности измерения каустики лазерного излучения вблизи фокальной плоскости линзы с ƒ = 50 мм методом сканирующего ножа при различной временной структуре импульса излучения. При диаметре лазерного пятна ≈160 мкм плотность энергии на поверхности исследуемого оптического элемента может плавно изменяться в пределах 1-52 Дж/см2.
DOI: 10.15372/AUT20250512 |
|
П.А. Никитин
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН, Москва, Россия
nikitin.pavel.a@gmail.com
Ключевые слова: дифракция, поверхностный плазмон-поляритон, ультразвук
Страницы: 109-121
Аннотация >>
Представлен подход к управлению поверхностными плазмон-поляритонами (ППП) путём дифракции на акустических волнах. Рассмотрена брэгговская дифракция ППП на ультразвуковом пучке, направленном вдоль границы раздела сред, одной из которых является изотропный диэлектрик. Показано, что, кроме формирования пучков ППП нулевого и первого дифракционных порядков, будет также иметь место преобразование ППП в объёмное излучение. Выведены формулы для интенсивностей пучков ППП нулевого и первого дифракционных порядков для основных режимов дифракции. Предложенный метод может быть использован при разработке современных устройств обработки информации, а также устройств по неразрушающему контролю однородности диэлектрических покрытий металлических поверхностей.
DOI: 10.15372/AUT20250513 |
|
В.В. Герасимов1,2, С.Е. Краснопевцев1,2, Г.Р. Туркия1, Д.В. Фромичев3, В.А. Степанов3
1Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
v.v.gerasimov@inp.nsk.su
2Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН, Новосибирск, Россия
k.s.e@nsu.ru
3Новосибирский завод полупроводниковых приборов, Новосибирск, Россия
fromichev@nzpp.ru
Ключевые слова: пироэлектрический детектор, тетрааминодифенил, видимый диапазон, быстродействие, чувствительность
Страницы: 122-136
Аннотация >>
Исследовались быстродействие и чувствительность в видимом спектральном диапазоне коммерческого пироэлектрического детектора на основе органического кристалла тетрааминодифенила МГ-32 (АО «НЗПП Восток») c входным окном из полипропилена толщиной 0,5 мм. Постоянная времени датчика варьировалась посредством подключения к схеме обратной связи усилителя приёмника ёмкости C в диапазоне от 2 нФ до 3,8 мкФ. С ростом ёмкости в диапазоне 0,1-3,8 мкФ постоянная времени приёмника увеличивалась линейно от 0,2 до 5 мс, а при меньших ёмкостях достигала насыщения, задавая предел ≈25 мкс. Вольтовая чувствительность тестировалась с помощью излучения диодного лазера (λ = 637 нм) и при C = 0,1 мкФ составила 3600 В/Вт, что на 8 % меньше, чем чувствительность приёмника без полипропиленового окна. Эквивалентная мощность шума и обнаружительная способность практически не зависели от ёмкости обратной связи в диапазоне C = 0,002-0,1 мкФ и примерно на 1-2 порядка превосходили характеристики других коммерческих пироэлектрических детекторов и оптоакустической ячейки Голея в видимом диапазоне, что делает исследуемый приёмник достаточно перспективным и универсальным для многих приложений.
DOI: 10.15372/AUT20250514 |
|
