EIRNUZP – Електронний інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка»
Інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка» – це електронний архів, що накопичує, систематизує, зберігає та забезпечує довготривалий відкритий доступ до електронних публікацій та електронних версій документів наукового та навчально-методичного призначення, авторами яких є співробітники, аспіранти, докторанти та студенти Національного університету «Запорізька політехніка».
Communities in DSpace
Select a community to browse its collections.
Recent Submissions
Інформаційний звіт керівника НДР про виконання у 2024-2025 н.р. кафедральної НДР 06214 «Інтернаціональний лексичний ресурс у сучасній комунікації українською мовою в соціумі та професійній сфері» (2024 – 2027 рр). Перший етап: «Дослідження проблематики процесу інтернаціоналізації лексичного ресурсу в професійній комунікації та в сучасному українському соціумі» (2024 - 2025 н.р.).
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2025) Онуфрієнко, Галина Сергіївна; Onufrienko, Halyna S.
UK: Викладено основні теоретичні здобутки і практичні результати з виконання завдань першого етапу НДР 06214; зазначено керівника НДР (доц. Онуфрієнко Г.С.) та 5 викладачів-виконавців (Воронюк І.О., Катиш Т.В, Біленко Т.Г., Бондарчук К.С., Миронюк Л.В.); наведено бібліографічний опис 21 публікації за матеріалами цього етапу; обґрунтовано цінність результатів
1 етапу «Дослідження проблематики процесу інтернаціоналізації лексичного ресурсу в професійній комунікації та в сучасному українському соціумі» (2024 - 2025 н.р.). для освітнього процесу
EN: The main theoretical achievements and practical results of the implementation of the tasks of the first stage of the research project 06214 are presented; the head of the research project (Assoc. Prof. Onufrienko H.S.) and 5 lecturers (Voronyuk I.O., Katysh T.V., Bilenko T.G., Bondarchuk K.S., Myronyuk L.V.) are indicated; a bibliographical description of 21 publications based on the materials of this stage is provided; the value of the results of the 1st stage “Research into the problems of the process of internationalization of the lexical resource in professional communication and in modern Ukrainian society” (2024 - 2025 academic year) for the educational process is substantiated.
Векторно-логічне моделювання несправностей
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Хаханов, В. І.; Чумаченко, С. В.; Литвинова, Є. І.; Хаханова, Г. В.; Хаханов, І. В.; Рожнова, Т. Г.; Обрізан, В. І.; Hahanov, V. I.; Chumachenko, S. V.; Lytvynova, E. I.; Khakhanova, H. V.; Hahanov, I. V.; Rozhnova, T. G.; Obrizan, V. I.
UK: Актуальність. Технологічні тренди Design&Test комп’ютингу для IT-індустрії та академічної науки завтрашнього дня визначаються такими напрямками: in-memory комп’ютинг, імерсійний комп’ютинг, AI-комп’ютинг, орієнтованими на енергозбереження та скорочення часу обчислень при наданні сервісів. Пропонується механізм моделювання несправностей, як адрес, на розумних структурах даних, які виключають алгоритм моделювання вхідних тестових наборів для отримання тестової карти для логічної функціональності. Запропонований механізм орієнтований на сервісне обслуговування SoC IP-cores під керуванням стандарту IEEE 1500, що може бути сприйнято позитивно інженерами на EDA-ринку.
Мета. Мета дослідження – економічні за часом та енерговитратами механізми моделювання несправностей, як адрес, за рахунок використання read-write транзакцій in-memory комп’ютингу для побудови карти тестування будь-якої функціональності на розумних структурах даних.
Метод. Розумні структури даних представлені логічним вектором та його похідними у вигляді таблиць істинності та матриць. Карта тестування є матрицею, координати якої визначені комбінаціями всіх логічних несправностей, які перевіряються на двійкових наборах вичерпного тесту. Побудова карти тестування орієнтована на архітектуру in-memory комп’ютингу на основі read-write транзакцій, що робить механізм моделювання економічним до часу моделювання та енерговитрат завдяки відсутності центрального процесора. Логічний вектор як єдиний компонент вхідних даних не вимагає синтезу в технологічно дозволену структуру елементів. Синтез розумних структур даних на основі чотирьох матричних операцій створює карту тестування несправностей, як адрес, для будь-якої логіки.
Результати. Вектори дедуктивної матриці ефективно використовуються для моделювання несправностей, як адрес, у цифрових структурах будь-якої конфігурації, включаючи розгалуження, що сходяться, і зворотні зв’язки. Отримана карта тестування використовується для знаходження мінімального тесту перевірки несправностей вхідних змінних. Запропонований механізм моделювання несправностей технологічно легко вписується в архітектуру in-memory комп’ютингу та використовує тільки read-write транзакції. Векторно-логічний механізм можна також використовувати для тестування графових структур, які описуються таблицею істинності або логічним вектором. Адреси таблиці істинності, що використовуються для моделювання несправностей, ефективно застосовуються для безпроцесорної обробки великих даних в архітектурі in-memory комп’ютингу.
Висновки. Наукова новизна – пропонується механізм векторно-логічного in-memory комп’ютингу побудови карти тестування, що характеризується побудовою розумних структур даних, які обнулюють алгоритм моделювання несправностей. За простотою та передбачуваністю розмірів структур даних та відсутністю алгоритму моделювання тестових наборів запропонований механізм не має аналогів у design & test індустрії. Практична значимість визначається застосуванням механізму для тестування логічних функціональностей будь-якої складності на вирішення завдань верифікації. Перспективи дослідження – збільшення об’єкта діагностування до схеми, тобто побудова карти тестування схемної логічної структури
EN: Context. The technological trends of Design&Test computing for the IT industry and academic science are determined by the following directions: in-memory computing, immersive computing, AI computing, focused on energy saving and reduction of computing time when providing services. A mechanism for simulating faults as addresses on smart data structures is proposed, which eliminates the algorithm for simulating input test sets to obtain a test map for logic functionality. The proposed mechanism is focused on the service of SoC IP-cores under the control of the IEEE 1500 standard, which can be perceived positively by engineers in the EDA market.
Objective. The purpose of the research is time- and energy-saving mechanisms for simulating malfunctions, such as addresses, by using read-write transactions of in-memory computing to build a test map of any functionality on smart data structures.
Method. Smart data structures are represented by a logical vector and its derivatives in the form of truth tables and matrices. The test map is a matrix whose coordinates are determined by the combinations of all logical faults that are tested on the binary sets of the comprehensive test. The construction of the test map is focused on the architecture of in-memory computing based on read-write transactions, which makes the simulation mechanism economical in terms of simulation time and energy consumption due to the absence of a central processor. A logical vector as a single component of input data does not require synthesis into a technologically permitted structure of elements. Synthesis of smart data structures based on four matrix operations creates a fault test map like addresses for any logic.
Results. Deductive matrix vectors are effectively used to model faults as addresses in digital structures of any configuration, including convergent branches and feedback loops. The resulting test map is used to find the minimum fault-checking test of the input variables. The proposed fault simulation mechanism technologically easily fits into the architecture of in-memory computing and uses only read-write transactions. The vector logic engine can also be used to test graph structures that are described by a truth table or a logical vector. The truth table addresses used for fault simulation are effectively used for processorless processing of large data in the in-memory computing architecture.
Conclusions. Scientific novelty – a vector-logic in-memory computing mechanism for building a test map is proposed, characterized by the construction of intelligent data structures that reset the fault modeling algorithm. The proposed mechanism has no analogues in the design & test industry in terms of simplicity and predictability of data structure sizes and the absence of a test set modeling algorithm. The practical significance is determined by the application of the mechanism for testing logical functionalities of any complexity to solve verification tasks. Prospects of the research – increasing the object of diagnosis to the scheme, i.e. building a test map of the scheme logical structure.
Constructing sensor signal processing channel for autonomous robotic platforms
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Sytnikov, V. S.; Kudermetov, R. K.; Stupen, P. V.; Polska, O. V.; Sytnikov, T. V.; Ситніков, В. С; Кудерметов, Равіль Камілович; Ступень, П. В.; Польська, Ольга Володимирівна; Ситніков, Т. В.
EN: Context. The development of autonomous mobile robotic platforms has advanced rapidly, especially in cyber-physical systems where integrating physical components and computational resources is vital. A key challenge in such platforms is the efficient real-time processing of sensor signals under limited computational resources, enabling robots to operate independently of human intervention. Traditional signal processing methods demand significant power, which may limit mobile platforms constrained by energy and resources. This research focuses on restructuring sensor signal processing channels using digital bandpass filters while overcoming technical challenges posed by limited resources.
Objective. The goal is to create an efficient method for processing sensor signals in autonomous mobile platforms with constrained resources. This involves using low-order bandpass filters, capable of adjusting their characteristics and improving quality through sequential connection of identical filters. Reducing the computational load allows for enhanced overall performance of cyber-physical systems, improving efficiency under changing conditions and enabling autonomous task completion. New computational formulas are also proposed to simplify the design and better utilize onboard resources.
Method. The improved method for constructing sensor signal processing channels uses identical low-order frequency-dependent components, sequentially connected to solve challenges faced by higher-order components. This approach simplifies coefficient calculations for cutoff frequencies and improves filter performance by increasing the order and quality. The method achieves a quasi-linear phase-frequency characteristic, ensuring minimal distortion in the processed signals, while significantly reducing computational requirements.
Results. The proposed method effectively reduces computational costs while maintaining high performance in sensor signal processing. The new formulas allow for calculating filter coefficients with fewer resources, suitable for autonomous systems. Modelling and experimental verification confirm that this method lowers the computational load and enhances filter performance, enabling more efficient sensor data processing, extended battery life, and improved system reliability.
Conclusions. This research presents an efficient approach to sensor signal processing for resource-constrained autonomous robotic platforms. Sequentially connecting identical frequency-dependent components reduces computational costs while maintaining high signal processing quality. These findings are recommended for real-time applications requiring efficient resource utilization, contributing to improved autonomy and adaptability in mobile robotic systems.
UK: Актуальність. Розвиток автономних мобільних роботизованих платформ швидко прогресує, особливо в області кіберфізичних систем, де важлива інтеграція фізичних компонентів і обчислювальних ресурсів. Одним із ключових викликів для таких платформ є ефективна обробка сигналів датчиків у режимі реального часу за умов обмежених обчислювальних ресурсів, що дозволяє роботам діяти незалежно від втручання людини. Традиційні методи обробки сигналів вимагають значних ресурсів, що може стати проблемою для платформ з обмеженою енергією та ресурсами. Це дослідження зосереджене на перебудові каналу обробки сигналів за допомогою цифрових смугових фільтрів, долаючи технічні труднощі, що виникають через обмеження ресурсів.
Мета роботи – створення ефективного методу обробки сигналів датчиків на автономних мобільних платформах з обмеженими ресурсами. Це включає використання низько-порядкових смугових фільтрів, які можуть змінювати свої характеристики і підвищувати якість за допомогою послідовного з’єднання однакових фільтрів. Зниження обчислювального навантаження покращує загальну продуктивність кіберфізичних систем, підвищуючи ефективність роботи в умовах змін та дозволяючи автономне виконання завдань. Запропоновані нові розрахункові формули спрощують процес проєктування фільтрів та дозволяють ефективніше використовувати обмежені ресурси платформи.
Метод. Покращений метод побудови каналів обробки сигналів використовує однакові низько-порядкові частотно-залежні компоненти, послідовно з’єднані для вирішення проблем, характерних для високопорядкових компонентів. Такий підхід спрощує обчислення коефіцієнтів для заданих частот зрізу та підвищує продуктивність фільтра завдяки збільшенню порядку та якості. Метод досягає квазілінійної фазо-частотної характеристики, що мінімізує спотворення сигналу, і значно знижує обчислювальні вимоги.
Результати. Запропонований метод ефективно знижує обчислювальні витрати при збереженні високої продуктивності в обробці сигналів датчиків. Нові формули дозволяють розраховувати коефіцієнти фільтрів з використанням меншої кількості ресурсів, що робить їх придатними для автономних систем. Моделювання та експериментальна перевірка підтверджують, що цей метод знижує навантаження та покращує частотні характеристики фільтрів, дозволяючи роботам більш ефективно взаємодіяти з оточенням у режимі реального часу. Підвищена ефективність обробки сигналів також подовжує час роботи та підвищує надійність системи.
Висновки. Це дослідження пропонує ефективний підхід до обробки сигналів для автономних мобільних платформ з обмеженими ресурсами. Метод послідовного з’єднання однакових частотно-залежних компонентів знижує обчислювальні витрати та підтримує високу якість обробки сигналів. Результати моделювання та експериментів підтверджують ефективність нових розрахункових формул для покращення продуктивності системи. Цей підхід добре підходить для кіберфізичних систем, де критично важлива робота в реальному часі та ефективне використання ресурсів.
Adaptive filtering and machine learning methods in noise suppression systems, implemented on the SoC
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Shkil, A. S.; Filippenko, O. I.; Rakhlis, D. Y.; Filippenko, I. V.; Parkhomenko, A. V.; Korniienko, V. R.; Шкіль, О. С.; Філіпенко, О. І.; Рахліс, Д. Ю.; Філіпенко, І. В.; Пархоменко, Анжеліка В.; Корнієнко, В. Р.
EN: Context. Modern video conferencing systems work in different noise environments, so preservation of speech clarity and provision of quick adaptation to changes in this environment are relevant tasks. During the development of embedded systems, finding a balance between resource consumption, performance, and signal quality obtained after noise suppression is necessary. Systems on a chip allow us to use the power of both processor cores available on the hardware platform and FPGAs to perform complex calculations, which contributes to increasing the speed or reducing the load on the central SoC cores.
Objective. To conduct a comparative analysis of the noise suppression quality in audio signals by an adaptive filtering algorithm and a filtering algorithm using machine learning based on the RNNoise neural network in noise suppression devices on the technological platform SoC.
Method. Evaluation using objective metrics and spectrogram analysis using the Librosa library in Python. Neural network training and model design are performed on the basis of Python and Torch tools. The Vitis IDE package was used for the neural network implementation on the platform SoC.
Results. The analysis of two noise suppression methods using the adaptive Wiener filter and the RNNoise neural network was performed. In the considered scenarios, it was determined that the neural network shows better noise suppression results according to the analysis of spectrograms and objective metrics.
Conclusions. A comparative analysis of the effectiveness of noise suppression algorithms based on adaptive filters and a neural network was performed for scenarios with different noise environments. The results of objective SIGMOS metrics were obtained to evaluate the quality of the received audio signal. In addition, the possibility of running the RNNoise neural network on the technological platform SoC ZYNQ 7000 was verified.
UK: Актуальність. Сучасні системи відео конференційного зв’язку працюють у різноманітному шумовому оточенні, тому актуальними завданнями є збереження чіткості мовлення та забезпечення швидкої адаптації до зміни цього оточення. При розробці вбудованих систем виникає необхідність знайти баланс між споживанням ресурсів, продуктивністю та якістю сигналу, отриманого після придушення шуму. Системи на кристалі дозволяють використовувати потужність як процесорних ядер, доступних на апаратній платформі, так і FPGA, для виконання складних обчислень, що сприяє підвищенню швидкодії або зменшенню навантаження на основні ядра SoC.
Мета. Проведення порівняльного аналізу якості придушення шуму у аудіо сигналах алгоритмом адаптивної фільтрації та алгоритмом фільтрації з використанням машинного навчання на основі нейронної мережі rnnoise в пристроях придушення шуму на технологічній платформі SoC.
Метод. Оцінка за допомогою об’єктивних метрик, аналіз спектрограм з використанням бібліотеки Librosa на Python. Навчання нейромережі та проєктування моделі виконується на основі інструментів Python та Torch. Для реалізації нейронної мережі на платформі SoC використовувався пакет Vitis IDE.
Результати. Виконано аналіз двох методів придушення шуму з використанням адаптивного фільтру Вейнера та нейронної мережі RNNoise. У розглянутих сценаріях було визначено що нейронна мережа показує кращі результати придушення шуму згідно до аналізу спектрограм та об’єктивних метрик.
Висновки. У роботі було виконано порівняльний аналіз ефективності алгоритмів придушення шуму на базі адаптивних фільтрів і нейронної мережі у сценаріях з різним шумовим оточенням. Були отримані результати об’єктивих метрик SIGMOS для оцінки якості отриманого аудіосигналу. Додатково була виконана перевірка можливості запуску нейронної мережі RNNoise на технологічній платформі SoC ZYNQ 7000.
Methodology for optimizing the functioning of the optoelectronic surveillance system
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Borovyk, D. O.; Borovyk, O. V.; Rachok, R. V.; Basaraba, I. O.; Боровик, Д. О.; Боровик, О. В.; Басараба, І. О.; Рачок Р. В.
EN: Context. Radar, thermal imaging, and video surveillance means are actively used in the protection of the state border. Together with the appropriate communication equipment, they allow to create optoelectronic surveillance systems, which are the basis for the intellectualization of border protection. The effectiveness of such systems is significantly affected by the peculiarities of their functional and structural design. A rational structural design, even in difficult physical and geographical conditions, allows for a high level of surveillance efficiency. However, the functional component also has a significant impact on improving the system efficiency. In many cases, the functioning of the elements of the optoelectronic surveillance system occurs under conditions of power supply restrictions. Such limitations determine the need for a rational choice of modes of use of certain types of surveillance equipment at certain time intervals in order to ensure effective surveillance, taking into account the time of day and weather conditions. The imperfection of the scientific and methodological apparatus for optimizing the functioning of optoelectronic surveillance systems determines the relevance of this study.
Objective. The aim of the work is to develop a methodology for optimizing the optoelectronic surveillance system functioning by rationally selecting the modes of operation of different types of surveillance equipment in certain time intervals, taking into account the time of day and weather conditions in which they are used.
Methods. The paper sets and investigates the two-criteria problem of choosing the modes of operation of different types of observation equipment of an optoelectronic surveillance system at separate time intervals, taking into account the time of day and weather conditions in which they are used, which ensures maximizing the efficiency of the optoelectronic surveillance system while minimizing the power consumed by active types of surveillance equipment in the presence of boundary restrictions on the efficiency and power consumed by the system.
The proposed indicator for assessing the effectiveness of the system allows us to assess the level of impossibility of uncontrolled crossing of the perimeter of the protected area by an intruder. The peculiarity of this methodology is the possibility of ensuring a significant reduction in the level of energy consumption by the system components due to a slight decrease in the efficiency of monitoring.
Results. The paper proposes an alternative approach to assessing the effectiveness of the optoelectronic surveillance system, the idea of which is that instead of assessing the effectiveness of surveillance over the entire sector of the controlled area of the border, the effectiveness of control is assessed only along the perimeter of this area. This approach significantly reduces the computational complexity of the problem of finding the value of efficiency which further simplifies the solution of problems of structural optimization of surveillance systems. A software and algorithmic implementation of the methodology for optimizing the functioning of an optoelectronic surveillance system is proposed. Using the developed software, a rational choice of modes of operation of certain types of surveillance equipment at certain time intervals was carried out taking into account the time of day and weather conditions.
Conclusions. The use of the proposed methodology makes it possible to optimize the modes of operation of the optoelectronic surveillance system, taking into account the limiting factors in terms of efficiency and power consumption when using the same types of surveillance equipment on all towers of the system. A possible direction for improving the methodology is its adaptation to cases where different types of surveillance equipment are used on different towers of the system.
UK: Актуальність. При охороні державного кордону активно застосовуються радіолокаційні, тепловізійні та відео засоби спостереження. Разом з відповідним комунікаційним обладнанням вони дозволяють утворювати системи оптико-електронного спостереження, які є основою для інтелектуалізації охорони кордону. На ефективність використання таких систем суттєво впливають особливості їх функціональної і структурної побудови. Раціональна структурна побудова навіть у складних фізико-географічних умовах дозволяє забезпечувати високий рівень ефективності спостереження. Однак значний вплив на підвищення ефективності системи має і функціональна складова. Функціонування елементів системи оптико-електронного спостереження в багатьох випадках відбувається в умовах обмежень щодо використання електроживлення. Такі обмеження визначають необхідність раціонального вибору режимів використання окремих типів засобів спостереження на окремих часових інтервалах з метою забезпечення ефективного спостереження з урахуванням періоду доби та погодних умов. Недосконалість науково-методичного апарату оптимізації функціонування систем оптико-електронного спостереження визначає актуальність даного дослідження.
Мета. Метою роботи є розробка методики оптимізації функціонування системи оптико-електронного спостереження за рахунок раціонального вибору режимів функціонування різних типів засобів спостереження на окремих часових інтервалах з урахуванням періоду доби та погодних умов, в яких вони використовуються.
Метод. У роботі поставлена та досліджена двокритеріальна задача вибору режимів функціонування різних типів засобів спостереження системи оптико-електронного спостереження на окремих часових інтервалах з урахуванням періоду доби та погодних умов, в яких вони використовуються, що забезпечує максимізацію ефективності функціонування системи оптико-електронного спостереження при мінімізації потужності спожитої електроенергії активними типами засобів спостереження за наявності граничних обмежень щодо ефективності та потужності спожитої системою електроенергії.
Запропонований показник оцінки ефективності функціонування системи дозволяє оцінити рівень неможливості неконтрольованого перетину порушником периметру ділянки, що охороняється. Особливістю зазначеної методики є можливість забезпечення суттєвого зниження рівня енергоспоживання складовими системи за рахунок незначного зниження ефективності спостереження.
Результати. У роботі запропонований альтернативний підхід для оцінки ефективності функціонування системи оптико-електронного спостереження, ідея якого полягає в тому, що замість оцінювання ефективності спостереження по всій площі контрольованої області ділянки кордону, оцінюється ефективність контролю лише за периметром цієї області. Такий підхід суттєво зменшує обчислювальну складність задачі відшукання значення ефективності, що в подальшому спрощує вирішення задач структурної оптимізації систем спостереження. Запропоновано програмно-алгоритмічну реалізацію методики оптимізації функціонування системи оптико-електронного спостереження. З використанням розробленого програмного забезпечення проведено раціональний вибір режимів функціонування окремих типів засобів спостереження на окремих часових інтервалах з урахуванням періоду доби та погодних умов.
Висновки. Використання запропонованої методики дозволяє оптимізувати режими функціонування системи оптико-електронного спостереження з урахуванням обмежуючих факторів щодо ефективності та потужності енергоспоживання при застосуванні однакових типів засобів спостереження на всіх вежах системи. Можливим напрямом удосконалення методики є її адаптація до випадків застосування на різних вежах системи різних типів засобів спостереження.