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
Detection of the signals of the terrestrial radar stations by spacecraft with a passive synthesis of the antenna aperture
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Vakaliuk, T. A.; Andreiev, O. V.; Dubyna, O. F.; Nikitchuk, T. M.; Puleko, I. V.; Вакалюк, T. A.; Aндреєв, O. В.; Дубина, O. Ф.; Нікітчук, T. M.; Пулекo, I. В.
EN: Context is due to the need to analyze the electromagnetic accessibility of terrestrial radio radiation sources at long distances, which is typical for the operation of a spacecraft of radio technical intelligence with a passive synthesis of the antenna aperture.
Objective is to calculate the probability indicators of detecting the fact of signal emission of ground-based radar stations using radio-technical intelligence installed on a space carrier.
Method. Analytical calculation of the correct detection probability of the signal of the radio radiation sources by the spacecraft of radio technical intelligence based on the determination of the signal-to-noise ratio at the input of the detection device. The analysis of the technical characteristics of the group of ground radars made it possible to calculate the probability of correct detection only for the virtual radar, which generates the minimum number of pulses with the minimum energy during reconnaissance among all the analyzed radars.
Results. The fulfillment of the conditions of electromagnetic accessibility is checked and the correct detection probability of the signals of modern radar stations by the space radio-technical intelligence system with a passive synthesis of the antenna aperture was calculated.
Conclusion. Proposed use of the correct detection probability of the signal as the resulting indicator of electromagnetic accessibility of the radio radiation source. In the example radar stations of the air defense proved, that the proposed parameters of the space radio technical intelligence system with a passive synthesis of the antenna aperture provide the values of the correct detection probability of the signal, which are quite acceptable for modern monitoring systems.
UK: Актуальність зумовлена необхідністю проведення аналізу електромагнітної доступності та розрахунку ймовірнісних показників виявлення сигналів наземних джерел радіовипромінення на досить великих відстанях, що характерно для роботи космічного апарату радіотехнічної розвідки із синтезованою апертурою антени.
Метою роботи є визначення електромагнітної доступності наземних радіолокаційних станцій для космічних засобів радіотехнічної розвідки з пасивним синтезом апертури антени та розрахунок ймовірнісних показників виявлення факту випромінення сигналів.
Метод. Аналітичний розрахунок ймовірності правильного виявлення сигналу джерел радіовипромінення космічною системою радіотехнічної розвідки з пасивним синтезом апертури антени на основі визначення відношення сигнал/шум на вході пристрою виявлення, при заданих параметрах космічної системи розвідки. Аналіз технічних характеристик групи наземних РЛС дозволив розрахувати ймовірність правильного виявлення лише для віртуальної РЛС, яка генерує мінімальну кількість імпульсів з мінімальною енергією за час розвідки серед усіх РЛС, що підлягали аналізу.
Результати. Перевірено виконання умов електромагнітної доступності та розрахована ймовірність виявлення сигналів сучасних радіолокаційних станцій космічною системою радіотехнічної розвідки з пасивним синтезом апертури антени.
Висновки. Як результуючий показник електромагнітної доступності запропоновано використовувати ймовірність правильного виявлення сигналу джерела радіовипромінення. Доведено, що обрані параметри космічної системи радіотехнічної розвідки забезпечують цілком прийнятні значення ймовірності правильного виявлення сигналів наземних радіолокаційних станцій протиповітряної оборони.
Phase frequency interpretation of the coincidence method for frequency to code conversion
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Petrushak, V. S.; Петрушак, В. С.
EN: Context. The problem of fast conversion of radio signal frequency for monitoring the radial velocity of a moving object. The object of the study was the process of converting frequency into a code based on the coincidence method.
Objective. The goal of the work is to improve the coincidence method for creating a new signal-to-code frequency converter without fixing the conversion time interval.
Method. The coincidence method for converting the signal frequency into a code has been improved. The improved frequency conversion method, unlike the existing ones, consists in counting the number of complete phase cycles of the known and unknown signals during the time of double coincidence and asynchronous mode of hardware determination of the particle. The improved method has advantages in comparison with the method of an electro-counter frequency meter when determining the radial speed of objects and does not have a methodical error, which in an electro-counter frequency meter increases as the unknown frequency approaches the reference to 100%. However, the improved coincidence method compared to other versions has a hardware scheme for tracking the moments of coincidence and determining the fraction and does not require expensive and high-speed microprocessors to calculate the conversion results.
Results. Based on the phase-frequency interpretation and the derived conversion equation and the proposed frequency-to-code conversion scheme using the coincidence method, a functional scheme of the frequency converter was developed. This made it possible to implement a 16-bit frequency converter in code on Intel’s MAX V series CPLD.
Conclusions. The coincidence method for converting the signal frequency into a code received further development, which, unlike the existing ones, consists in counting the number of complete phase cycles of the known and unknown signals during the time of double coincidence and the asynchronous mode of hardware determination of the fraction.
The influence of the frequency of signals on the time of a single measurement was studied using the coincidence method, as a result of which it was found that with an increase in the difference between the reference and unknown frequency, the time of a single measurement decreases.
The obtained research results can be used for the development of high-speed means of converting the signal frequency into a binary code: in industrial tomography, radar and radio navigation for monitoring moving objects.
UK: Актуальність. Розглянуто проблема швидкого перетворення частоти радіосигналу для моніторингу швидкості рухомого об’єкту. Об’єктом дослідження є процес перетворення частоти в код на базі методу коінциденції.
Мета роботи – удосконалення методу коінциденції для створення нового перетворювача частоти сигналу в код без фіксації часового інтервалу перетворення.
Метод. Удосконалено метод коінциденції для перетворення частоти сигналу в код. Удосконалений метод перетворення частоти, на відміну від існуючих, полягає у підрахунку кількості повних фазових циклів відомого і невідомого сигналів за час подвійного збігу і асинхронного режиму апаратного визначення частки. Удосконалений метод має переваги в порівнянні з методом електролічильного частотоміра під час визначення радіальної швидкості об’єктів і не має методичної похибки, яка у електролічильного частотоміра збільшується з наближенням невідомої частоти до опорної до 100%. Разом з тим, удосконалений метод коінциденції в порівнянні з порівнянні з іншими версіями має апаратну схему відслідковування моментів збігу та визначення частки і не потребує дорого вартісних і високошвидкісних мікропроцесорів для обрахунку результатів перетворення.
Результати. На основі фазочастотної інтерпретації і виведеного рівняння перетворення та запропонованої схеми перетворення частоти у код методом коінциденції, розроблено функціональну схему перетворювача частоти. Це дозволило реалізувати 16-розрядний перетворювач частоти в коді на CPLD серії МАХ V компанії Intel.
Висновки. Отримав подальший розвиток метод коінциденції для перетворення частоти сигналу в код, який, на відміну від існуючих, полягає у підрахунку кількості повних фазових циклів відомого і невідомого сигналів за час подвійного збігу і асинхронного режиму апаратного визначення частки.
Досліджено вплив частоти сигналів на час поодинокого вимірювання за допомогою методу коінциденції, в результаті чого з’ясовано, що зі збільшенням різниці між опорною і невідомою частотою час поодинокого вимірювання зменшується.
Отримані результати досліджень можуть бути використані для розробки високошвидкісних засобів перетворення частоти сигналу у двійковий код: у промисловій томографії, радіолокації та радіонавігації для моніторингу рухомих об’єктів.
Analysis of risk terminal flows in technogenic systems arising in the process of threat impact
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Sabat, V. I.; Sikora, L. S.; Durnyak, B. V.; Povkhan, I. F.; Polishchuk, V. V.; Сабат, В. І.; Сікора, Л. С.; Дурняк, Б. В.; Повхан, І. Ф.; Поліщук, В. В.
EN: Context. The analysis of the risk terminal flows in technogenic systems is carried out, which arise in the process of the impact of informational and cognitive threats in the automated document management system as part of the hierarchical production system.
The object of the research is the process of functioning of complex systems with a hierarchical structure, in which automated document management systems with a high level of data flow protection for decision-making are used to provide the information quality control of technological processes.
The subjects of the research are the methods and means of constructing an information protection system to ensure the reliable functioning of automated document management systems and making targeted decisions in hierarchical structures with minimal risk of exposure to external threats and attacks.
Objective is to develop a complex model for assessing the risk of the document management system failure as part of a hierarchical production system under the active threats.
Method. For the first time, the cause-and-effect diagram of the event formation with the active action of threat factors and attacks is substantiated and developed, the interpretation of risk in a technogenic system is defined, and the risk in the space of states is presented as a change in the trajectory in the system transitions to the limit operation mode. For the first time, a category diagram of the structure of risk generation under the threat factors and a system-category diagram of interaction in the system risk ↔ emergency-active nature is constructed, a system-category scheme of risk formation under the active threat factors is suggested. For the first time, a cognitive diagram for assessing losses in the event of a risk situation arising from incorrect actions of the personnel is substantiated.
Results. As a result of the research, a system-category diagram of the impact of a set of threats on the system functioning mode and process is constructed, a method is developed for calculating the level of system strategic security of energy-active hierarchical systems in the process of attacks and threats, and a complex model for assessing the risk of a system functioning failure under active threats is suggested.
Conclusions. Under the action of active obstacles, cognitive and system factors at the operational and strategic levels of the control hierarchy, due to wrong decisions and informational disorientation, emergency situations and risks of the system function loss and its target-orientation arise. The analysis of a set of risks and the suggested category diagram of the risk generation structure under the impact of threat factors form the basis of the development of the probability structure of the risk concept based on the attack ↔ consequence model, as well as the construction of a system-category diagram of the interaction in the game active factor ↔ accident risk. This, in turn, makes it possible to construct a system-category scheme for the formation of risk terminal flows in technogenic systems that arise in the process of threat impact. A complex model for assessing the risk of system failure under threats can be used to construct protection systems for any hierarchical control structures of technogenic systems.
UK: Актуальність. Проведено аналіз термінальних потоків ризиків в техногенних системах, які виникають в процесі впливу інформаційних і когнітивних загроз в автоматизованій системі управління та документообігу в складі ієрархічної системи виробництва.
Об’єктом дослідження є процес функціонування складних систем з ієрар¬хічною структурою, в яких для інформаційного забезпечення якісного управління технологічними процесами використо¬вуються автоматизовані системи документообігу з високим рівнем захисту потоків даних для прийняття рішень.
Предметом дослідження є методи та засоби побудови системи захисту інформації для забезпечення надійного функціонування автоматизованих систем документообігу та прийняття цільових рішень в ієрархічних структурах з мінімальним ризиком впливу зовнішніх загроз і атак.
Метою даної роботи є розроблення комплексної моделі оцінки ризику збою системи управління та документообігу в складі ієрархічної системи виробництва при дії активних загроз.
Метод. Вперше обґрунтовано і розроблено причинно-наслідкову діаграму формування події при активній дії факторів загроз і атак, визначено трактування ризику в техногенній системі та представ¬лено ризик у просторі станів як зміну траєкторії при переході системи в граничний режим функціонування. Вперше побудовано категорну діаграму структури породження ризиків при дії факторів загроз та системно-категорну діаграму взаємодії в системі ризик ↔ аварійно-активний характер, запропоновано системно-категорну схему форму¬вання ризиків в умовах дії активних факторів загроз. Вперше обґрунтовано когнітивну діаграму для оцінки втрат при виникненні ризикової ситуації при некоректних діях персоналу.
Результати. В результаті досліджень побудовано системно-категорну діаграму впливу комплексу загроз на режим і процес функціонування системи, розроблено метод обчислення рівня системної стратегічної безпеки енергоактивних ієрархічних систем в процесі дії атак і загроз та запропоновано комплексну модель оцінки ризику збою функціону¬вання системи при дії активних загроз.
Висновки. При дії активних завад, когні¬тивних і системних факторів на опера-тивному та стратегічному рівнях ієрархії управління із-за неправильних рішень та інформаційної дезорієнтації вини¬кають аварійні ситуації та ризики втрати функцій системи і її цілеорієнтованості. Аналіз комплексу ризиків і запропонована категорна діаграма структури породження ризиків при дії факторів загроз, лягли в основу розроблення ймовірніснісної структури поняття ризику на підставі моделі атака ↔ наслідок, а також побудови системно-категорної діаграми взаємодії в грі активний фактор ↔ ризик аварії. Це, в свою чергу, дало можливість побудови системно-категорної схеми формування термінальних потоків ризиків в техногенних системах, які виникають в процесі впливу загроз. Комплексна модель оцінки ризику збою системи при дії загроз може бути використана для побудови систем захисту для будь-яких ієрархічних структур управління техногенними системами.
Method of routing a group of mobile robots in a fixed network for searching the missing objects in a technological disaster zone
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Batsamut, V. M.; Hodlevsky, S. O.; Бацамут, В. М.; Годлевський, С. О.
EN: Context. The relevance of the article is determined by the need for further development of models of collective behavior of systems with multi-agent structure construction endowed with intelligence that ensures synchronization of the joint efforts of various agents while achieving the goals set for the system. The method proposed in the article solves the problem of competition between different agents of a multi-agent system, which is important while performing search, rescue, and monitoring tasks in crisis areas of various origins.
Objective is to develop a method for determining the sufficient population of a multi-agent system and the optimal routes of movement of its individual elements in a stationary network for the most complete examination of a technological disaster zone (any given zone based on a certain transport network).
Method. We implemented the concept of a dynamic programming to search for all possible edge-simple longest paths connecting the directed subsets of vertices-sources and vertices-sinks in the structure of the model weighted directed graph. To this end, the modified Dijkstra method was applied. The modification comprises representing the weights of the arcs of the modeling directed graph with the negative values, which are further used in calculations according to the Dijkstra method. After finding the next edge-simple longest path, the arcs that make up it are fixed in the memory of the computer system (in the route plan) and removed from the graph structure, and the process is iteratively repeated. The search for paths takes place as long as the transitive closure between the vertices that are part of the specified subsets of source vertices and sink vertices is preserved. The developed method makes it possible to find such a set of traffic routes for the elements of the multi-agent system, which maximizes the area examined by them in a technological disaster zone (or the number of checked objects on the traffic routes) in one “wave” of the search and distributes the elements of a multi-agent system by routes that do not have common areas. A derivative of the application of the developed method is the determination of a sufficient population of a multi-agent system for effective search activities within the defined zone.
Results. 1) A method of routing a group of mobile robots in a stationary network for searching the missing objects in a technological disaster zone has been developed. 2) The working expression of the Dijkstra method for searching in the structure of a network object (in the structure of a model graph) for the longest paths has been formalized. 3) We have suggested a set of indicators for a comprehensive evaluation of route plans of a multi-agent system. 4) The method has been verified on test problems.
Conclusions. Theoretical studies and several experiments confirm the efficiency of the developed method. The solutions made using the developed method are accurate, which allows recommending it for practical use in determining in an automated mode route plans for multi-agent systems, as well as the required number of agents in such systems to perform the required amount of search tasks in a particular crisis area.
UK: Актуальність. Актуальність статті обумовлюється потребою у подальшому розвитку моделей колективної поведінки систем із мультиагентною побудовою структури, у наділенні таких систем інтелектом, який забезпечує синхронізацію спільних зусиль різних агентів у ході досягнення поставлених перед системою цілей. Запропонований у статті метод усуває проблему конкуренції між різними агентами мультиагентної системи, що є важливим у ході виконання пошукових, рятувальних, моніторингових завдань у кризових районах різного характеру походження.
Мета роботи полягає у розробленні методу визначення достатньої чисельності мультиагентної системи та оптимальних маршрутів руху її окремих елементів на стаціонарній мережі для максимально повного обстеження зони техногенної аварії (будь-якої заданої зони, в основі якої лежить певна транспортна мережа).
Метод. Застосовано ідею динамічного програмування для пошуку в структурі модельного зваженого орієнтованого графа всіх можливих реберно-простих найдовших шляхів, що з’єднують директивно визначені підмножини вершин-істоків та вершин-стоків. З цією метою застосовано модифікований метод Дейкстри. Модифікація полягає у представленні ваг дуг моделюючого орієнтованого графа значеннями з від’ємної області з подальшою роботою метода Дейкстри з цими значеннями. Після відшукування чергового реберно-простого найдовшого шляху, дуги, що його складають, фіксуються у пам’яті обчислювальної системи (у маршрутному плані) та видаляються зі структури графа і процес ітераційно повторюється. Пошук шляхів відбувається доти, поки зберігається транзитивне замкнення між вершинами, що входять до складу визначених підмножин вершин-істоків та вершин-стоків. Розроблений метод дозволяє знайти таку сукупність маршрутів руху для елементів мультиагентної системи, яка максимізує обстежену ними площу в зоні техногенної аварії (або кількість перевірених об’єктів на маршрутах руху) за одну “хвилю” пошуку, та розподіляє елементи мультиагентної системи маршрутами, що не мають спільних ділянок. Похідною застосування розробленого методу є визначення достатньої чисельності мультиагентної системи для ефективного проведення пошукових заходів у межах визначеної зони.
Результати. 1) Розроблено метод маршрутизації групи мобільних роботів на стаціонарній мережі для виконання завдань пошуку зниклих об’єктів в зоні техногенної аварії; 2) Формалізовано робочий вираз методу Дейкстри для пошуку в структурі мережевого об’єкту (в структурі модельного графа) шляхів найбільшої довжини; 3) Запропонована сукупність показників для комплексного оцінювання маршрутних планів мультиагентної системи; 4) Виконано верифікацію методу на тестових задачах.
Висновки. Проведені теоретичні дослідження та низка експериментів підтверджують працездатність розробленого методу. Рішення, що виробляються із використанням розробленого методу, є точними, що дозволяє рекомендувати його до практичного використання при визначенні в автоматизованому режимі маршрутних планів для мультиагентних систем, а також потрібної кількості агентів в таких системах для виконання необхідного обсягу пошукових завдань у певному кризовому районі.
Технологія виправлення граматичних помилок в україномовному текстовому контенті на основі методів машинного навчання
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Холодна, Н. M.; Висоцька, В. А.; Kholodna, N.; Vysotska, V.
UK: Актуальність. Більшість досліджень у напрямі виправлення граматичних та стилістичних помилок зосереджені на корекції помилок в англомовному текстовому контенті. Завдяки наявності великих наборів даних досягнуто суттєвого підвищення точності корекції граматики англійської мови. На жаль, досліджень інших мов мало. Системи в для англійської мови постійно розвиваються і наразі активно використовують методи машинного навчання: класифікацію (sequence tagging) та машинний переклад. Для створення якісної моделі машинного навчання для корекції граматичних/стилістичних помилок у текстах тих мов, які є складними морфологічно, необхідна велика кількість паралельних або вручну розмічених даних. Ручна анотація даних вимагає багато зусиль професійних лінгвістів, що робить створення корпусів текстів, особливо морфологічно багатих мов, зокрема, української, часо- та ресурсозатратним процесом.
Мета – є розроблення технології виправлення помилок в українськомовних текстах на основі методів машинного навчання з використанням невеликого набору анотованих паралельних даних.
Метод. Для даного дослідження при розробці системи корекції помилок в україномовних текстах із застосуванням оптимального конвеєру (pipeline), що включає в себе попереднє опрацювання текстового контенту, вибір та генерування ознак, обрані алгоритми машинного навчання, в умовах наявності невеликих за обсягом корпусів анотованих даних. Застосування нейронних мереж з новою архітектурою, огляд state-of-the-art методів та порівняння різних етапів конвеєру дасть змогу визначити таку їх комбінацію, яка дозволить отримати якісну модель корекції помилок в україномовних текстах.
Результати. Розроблено модель машинного навчання для корекції помилок в україномовних текстах. Запропоновано універсальну схему розробки системи корекції помилок для різних мов. Відповідно до отриманих результатів, нейронна мережа має здатність виправляти прості речення, написані українською, однак розроблення повноцінної системи вимагатиме застосування перевірки орфографії за допомогою словників і перевірки правил, як простих, так і заснованих на результаті парсингу залежностей або інших ознак. З-поміж трьох моделей, найкращі показники має попередньо навчена модель нейронного перекладу mT5. З метою економії обчислювальних ресурсів можливим також є застосування попередньо навченої нейронної мережі типу BERT, використовуючи її як у якості енкодера, так і декодера. Така нейронна мережа має вдвічі менше параметрів, ніж інші попередньо навчені моделі машинного перекладу, і показує задовільні результати при виправленні граматичних та стилістичних помилок.
Висновки. Створена модель показує відмінні результати класифікації на тестових даних. Розраховані метрики якості машинного перекладу дають змогу лише частково порівняти моделі, оскільки більшість слів і словосполучень у початковому та виправленому реченні співпадають. Найкраще значення як BLEU (0.908) , так і METEOR (0.956) отримано для mT5, що співпадає із аналізом прикладів, у якому найбільш точні виправлення помилок без зміни початкового значення речення отримані для такої нейронної мережі. M2M100 має більшу оцінку BLEU (0.847), ніж “Ukrainian Roberta” Encoder-Decoder (0.697), однак, суб’єктивно оцінюючи результати виправлення прикладів, M2M100 значно гірше справляється із подібним завданням, ніж дві інші моделі. Для METEOR також M2M100 (0.925) має більшу оцінку, ніж “Ukrainian Roberta” Encoder-Decoder (0.876).
EN: Context. Most research in grammatical and stylistic error correction focuses on error correction in English-language textual content. Thanks to the availability of large data sets, a significant increase in the accuracy of English grammar correction has been achieved. Unfortunately, there are few studies on other languages. Systems for the English language are constantly developing and currently actively use machine learning methods: classification (sequence tagging) and machine translation. A large amount of parallel or manually labelled data is required to build a high-quality machine learning model for correcting grammatical/stylistic errors in the texts of those morphologically complex languages. Manual data annotation requires a lot of effort by professional linguists, which makes the creation of text corpora, especially in morphologically rich languages, mainly Ukrainian, a time- and resource-consuming process.
Objective of the study is to develop a technology for correcting errors in Ukrainian-language texts based on machine learning methods using a small set of annotated parallel data.
Method. For this study, machine learning algorithms were selected when developing a system for correcting errors in Ukrainian-language texts using an optimal pipeline, including pre-processing and selecting text content and generating features in small annotated data corpora. The neural network’s use with a new architecture, a review of state-of-the-art methods, and a comparison of different pipeline stages will make it possible to determine such a combination of them, allowing a high-quality error correction model in Ukrainian-language texts.
Results. A machine learning model for error correction in Ukrainian-language texts has been developed. A universal scheme for creating an error correction system for different languages is proposed. According to the results, the neural network can correct simple sentences written in Ukrainian. However, creating a full-fledged system will require spell-checking using dictionaries and checking rules, both simple and based on the result of parsing dependencies or other features. The pre-trained neural translation model mT5 has the best performance among the three models. To save computing resources, it is also possible to use a pre-trained BERT-type neural network as an encoder and a decoder. Such a neural network has half the number of parameters as other pre-trained machine translation models and shows satisfactory results in correcting grammatical and stylistic errors.
Conclusions. The created model shows excellent classification results on test data. The calculated machine translation quality metrics allow only a partial comparison of the models since most of the words and phrases in the original and corrected sentences are the same. The best value for both BLEU (0.908) and METEOR (0.956) is obtained for mT5, which is consistent with the case study in which the most accurate error corrections without changing the initial value of the sentence are obtained for such a neural network. The M2M100 has a higher BLEU score (0.847) than the “Ukrainian Roberta” Encoder-Decoder (0.697). However, subjectively evaluating the results of the correction of examples, the M2M100 does a much worse job than the other two models. For METEOR, M2M100 (0.925) also has a higher score than the “Ukrainian Roberta” Encoder-Decoder (0.876).