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
Pseudo-random encoding of states in the algorithm for algebraic synthesis of a finite state machine
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Babakov, R. M.; Barkalov, A. A.; Titarenko, L. A.; Бабаков, Р. М.; Баркалов, О. О.; Тітаренко, Л. О.
EN: Context. The problem of algebraic synthesis of finite state machine with datapath of transitions is considered. The circuit of this state machine may require less hardware expenses and have a lower cost compared to circuits of other classes of digital control units. The object of research is the process of finding complete and partial solutions of the problem of algebraic synthesis of finite state machine using specialized algorithms. One of such algorithms is the previously known algorithm of complete sequential enumeration of state coding variants with a fixed set of transition operations. In the vast majority of cases, complete sequential enumeration is performed too long, which makes its practical application in the process of synthesizing of finite state machines with operational transformation of state codes impossible. This paper proposes a new approach, which consists in replacing complete sequential enumeration of state coding variants with pseudo-random coding. This allows you to increase the number of state codes that change in each iteration of the algorithm and can contribute to a faster search for satisfactory solutions to the algebraic synthesis problem.
Objective. Development and research of an algorithm for finding solutions to the algebraic synthesis problem of a finite state machine with datapath of transitions based on pseudo-random selection of state codes.
Method. The research is based on the structure of finite state machine with datapath of transitions. The synthesis of the finite state machine circuit involves a mandatory stage of algebraic synthesis, the result of which is the combination of a certain way of states encoding with the assignment of arithmetic-logical operations to state machine transitions. Such combination is called the solution to the algebraic synthesis problem. In the general case, there are many solutions for a given finite state machine, each of which can be either complete (when operations are mapped to all transitions) or partial (when part of transitions cannot be implemented using any of the given operations). The more transitions are implemented by given operations, the less hardware expenses will be required to implement the state machine circuit and the better solution found. The search for the best solution requires consideration of a large number of possible variants of states encoding. The paper includes a modification of a previously known algorithm, which consists in replacing the complete sequential enumeration of variants of states encoding with pseudo-random code generation. Both algorithms were implemented in the form of software using the Python language and tested on the example of a finite state machine that implements an abstract control algorithm. In the course of the experiments, it was investigated which of the algorithms would find the best solution to algebraic synthesis problem in a fixed time. The experiments were repeated for different sets of transition operations. The purpose of the experiments was to evaluate which of state code assignment strategies is more effective: sequential enumeration of state codes or their pseudo-random generation.
Results. Using the example of an abstract control algorithm, it is demonstrated that in general, pseudo-random assignment of state codes allows finding better solutions to the algebraic synthesis problem in the same time than sequential enumeration of state codes. Factors such as computer speed or the method of pseudo-random generation of state codes do not have a significant impact on the results of the experiments. The advantage of pseudo-random generation of state codes is preserved when using different sets of transition operations.
Conclusions. The basis of the algebraic synthesis of finite state machine with datapath of transitions is an algorithm for finding solutions to the algebraic synthesis problem. The article proposes an algorithm for finding such solutions based on pseudo-random encoding of finite state machine states. The software implementation of this algorithm has proven that such approach is generally better than sequential enumeration for state encoding variants, since it allows finding better solutions (solutions with fewer operationally unimplemented transitions) in the same time. The pseudo-random assignment of state codes can be the basis of future algorithms for the algebraic synthesis of finite state machines.
UK: Актуальність. Розглянуто задачу алгебраїчного синтезу мікропрограмного автомата з операційним автоматом переходів. Схема цього автомата може потребувати менших витрат апаратури і мати меншу вартість у порівнянні зі схемами інших класів цифрових пристроїв керування. Об’єктом дослідження є процес пошуку повних і часткових розв’язків задачі алгебраїчного синтезу автомата із використанням спеціалізованих алгоритмів. Одним із таких алгоритмів є раніше відомий алгоритм повного послідовного перебору варіантів кодування станів при фіксованій множині операцій переходів. У переважній більшості випадків повний послідовний перебір виконується надто довго, що унеможливлює його практичне застосування в процесі синтезу автоматів з операційним перетворенням кодів станів. В даній роботі пропонується новий підхід, який полягає у заміні повного послідовного перебору варіантів кодування станів на псевдовипадкове кодування. Це дозволяє збільшити кількість кодів станів, що змінюються у кожній ітерації алгоритму, і може сприяти більш швидкому пошуку задовільних розв’язків задачі алгебраїчного синтезу.
Мета. Розробка і дослідження алгоритму пошуку розв’язків задачі алгебраїчного синтезу мікропрограмного автомата з операційним автоматом переходів на основі псевдовипадкового вибору кодів станів.
Метод. В основу дослідження покладено структуру мікропрограмного автомата з операційним автоматом переходів. Синтез схеми автомата передбачає обов’язковий етап алгебраїчного синтезу, результатом якого є поєднання певного способу кодування станів із заставленням арифметико-логічних операцій автоматним переходам. Таке поєднання називається розв’язком задачі алгебраїчного синтезу. В загальному випадку для заданого автомата існує багато розв’язків, кожен з яких може бути як повним (коли операції зіставлені усім переходам) або частковим (коли частина переходів не може бути реалізована за допомогою жодної із заданих операцій). Чим більше переходів реалізуються заданими операціями, тим менше апаратурних витрат потребуватиме реалізація схеми автомата і тим кращим є знайдений розв’язок. Пошук кращих розв’язків потребує розгляду великої кількості можливих варіантів кодування станів. В роботі здійснено модифікацію раніше відомого алгоритму, яка полягає у заміні повного послідовного перебору варіантів кодування станів на псевдовипадкову генерацію кодів. Обидва алгоритми були реалізовані програмно за допомогою мови Python і протестовані на прикладі мікропрограмного автомата, що імплементує абстрактний алгоритм керування. У процесі експериментів досліджувалось, який із алгоритмів знайде кращий розв’язок задачі алгебраїчного синтезу за фіксований час. Експерименти повторювались для різних наборів операцій переходів. Метою експериментів було оцінити, яка із стратегій завдання кодів станів є більш ефективною: послідовний перебір кодів станів чи їх псевдовипадкова генерація.
Результати. На прикладі абстрактного алгоритму керування продемонстровано, що загалом псевдовипадкове завдання кодів станів дозволяє за однаковий час знайти кращі розв’язки задачі алгебраїчного синтезу, ніж послідовний перебір кодів станів. Такі фактори, як швидкодія комп’ютера чи метод псевдовипадкової генерації кодів станів, не мають суттєвого впливу на результат експериментів. Перевага псевдовипадкової генерації кодів станів зберігається при використанні різних наборів операцій переходів.
Висновки. В основі алгебраїчного синтезу мікропрограмного автомата з операційним автоматом переходів лежить алгоритм пошуку розв’язків задачі алгебраїчного синтезу. В роботі запропоновано алгоритм пошуку таких розв’язків, оснований на псевдовипадковому кодуванні станів автомата. Програмна реалізація цього алгоритму довела, що такий підхід в загальному випадку є кращим за послідовний перебір варіантів кодування станів, оскільки дозволяє знайти кращі розв’язки (розв’язки з меншою кількістю операційно нереалізованих переходів) за той самий час. Псевдовипадкове завдання кодів станів може бути покладене в основу майбутніх алгоритмів алгебраїчного синтезу мікропрограмних автоматів.
Use of the parameters of the law of distribution of the measurement errors of the pulse oximeter to select the sensor settings
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Vakaliuk, T. A.; Andreiev, O. V.; Nikitchuk, T. M.; Korenivska, O. L.; Nikitchuk, S. M.; Вакалюк, T. A.; Aндреєв, O. В.; Нікітчук, T. M.; Коренівська, O. Л.; Нікітчук, С. М.
EN: Context is due to the need to develop a methodology for optimising the parameters of pulse oximeter sensor settings based on the practical determination of the accuracy of heart rate and blood oxygen saturation measurements, which, unlike existing ones, do not require analysis of the amplitude of the LED current.
A pulse oximeter is one of the sensors that monitor the patient’s vital signs, heart rate and blood oxygen saturation in particular. These indicators are determined based on the analysis of the values of the variable and constant components of the current of the red and infrared LEDs of the pulse oximeter sensor. Therefore, the accuracy of determining vital signs depends on the correct choice of the brightness and duration of the LEDs’ radiation. It is possible to select the current and duration of the LEDs’ radiation, as well as the ADC parameters of the sensor using software. In this case, the final conclusion regarding the correctness of the selected sensor settings is made based on the practical determination of the accuracy of heart rate and blood oxygen saturation measurements.
The object is to develop a methodology for assessing the correctness of the pulse oximeter sensor settings based on the analysis of the stationarity of errors in heart rate and blood oxygen saturation measurements.
Method. An experimental study of the accuracy of heart rate and blood oxygen saturation measurements by statistical analysis of measurement errors of the developed pulse oximeter model.
Results. The practical application of the proposed methodology for determining the optimal parameters of the pulse oximeter sensor settings was tested using the example of heart rate measurements.
Conclusion. A methodology has been developed to assess the correctness of the choice of sensor setting parameters based on analysing the stationarity of errors in measuring heart rate and oxygen saturation in the patient’s blood. With the help of the developed methodology, the optimal settings parameters of the MAX30102 sensor of the pulse oximeter developed based on the ESP32 board were selected, which ensures the minimum error in measuring heart rate and blood oxygen saturation.
UK: Актуальність обумовлена необхідністю розробки методики оптимізації параметрів налаштувань датчика пульсоксиметру на основі практичного визначення точності вимірів частоти серцевих скорочень і сатурації кисню в крові, яка на відміну від існуючих, не вимагає аналізу амплітуди струму світлодіодів.
Пульсоксиметр, як один із сенсорів, що здійснюють моніторинг життєве важливих показників здоров’я пацієнта, вимірює частоту серцевих скорочень і сатурацію кисню в крові. Ці показники визначаються на основі аналізу значень змінної та сталої складової струму червоного та інфрачервоного світлодіодів датчика пульсоксиметру. Тому від правильного вибору яскравості і тривалості випромінення світлодіодів залежить точність визначення життєве важливих показників здоров’я. Існує можливість програмного вибору струму і тривалості випромінення світлодіодів, а також параметрів АЦП. При цьому, остаточний висновок щодо правильності обраних параметрів налаштувань датчика робиться на основі практичного визначення точності вимірів частоти серцевих скорочень і сатурації кисню в крові.
Метою роботи є розробка методики оцінки правильності вибору параметрів налаштувань датчика пульсоксиметру, що базується на аналізі стаціонарності похибок вимірів частоти серцевих скорочень та сатурації кисню в крові.
Метод. Експериментальне дослідження точності вимірів частоти серцевих скорочень і сатурації кисню в крові шляхом статистичного аналізу похибок вимірювань створеного макету пальсоксиметра.
Результати. Проведена перевірка практичного застосування запропонованої методики для визначення оптимальних параметрів налаштувань датчика пульсоксиметру на прикладі вимірювань частоти серцевих скорочень.
Висновки. Розроблена методика оцінки правильності вибору параметрів налаштувань датчика, що базується на аналізі стаціонарності похибок вимірів частоти серцевих скорочень та сатурації кисню в крові пацієнта. За допомогою розробленої методики обрані оптимальні параметри налаштувань макету пульсоксиметру на базі плати ESP32 та датчика MAX30102, які забезпечують мінімальну похибку виміру частоти серцевих скорочень та сатурації кисню в крові.
Теоретичні основи оптимізації структури багатоантенних радіопеленгаторів для визначення положення джерел стохастичних сигналів
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Жила, С. С.; Церне, Е. О.; Жила, О. В.; Zhyla, S. S.; Tserne, E. O.; Zhyla, O. V.
UK: Актуальність. Актуальність теми полягає у необхідності вдосконалення радіопеленгаторів для підвищення точності, стійкості до перешкод та адаптації до змінних умов експлуатації. Сучасні наукові досягнення вимагають розробки методів статистичного синтезу та аналізу обробки стохастичних сигналів у багатоантенних системах, що дозволить врахувати невизначеність реальних умов. Важливим є розширення можливостей таких систем для застосування в радіолокації, радіонавігації, зв’язку та інших галузях. Це сприятиме створенню нових підходів для пеленгування джерел невідомих сигналів у складних сценаріях експлуатації.
Мета. Дослідження спрямоване на підвищенні точності вимірювань кутового положення джерел радіовипромінювання стохастичних сигналів.
Метод. Ґрунтується на статистичній теорії оптимізації радіотехнічних систем дистанційного зондування та радіолокації. Для джерел стохастичних сигналів побудовано моделі сигналів і шумів, сформульовано функціонал правдоподібності у спектральній області, враховуючи структуру обернених кореляційних матриць. Для визначення граничних похибок оцінювання кутового положення джерела радіовипромінювання використано нерівність Крамера-Рао.
Результати. Вперше теоретично обґрунтовано підхід до статистичної оптимізації структури багатоантенних радіосистем пеленгації джерел стохастичного випромінювання, що дозволяє урахувати просторову орієнтацію, геометрію антенної решітки та діаграми спрямованості. Побудовано оптимальний метод обробки рівнянь спостереження для оцінювання кутового положення джерел стохастичних сигналів. Запропоновано узагальнену структуру одноантенного пеленгатора, що містить узгоджений фільтр, декорелюючий фільтр та цифровий обчислювач. Доведено, що використання декореляційної обробки дозволяє підвищити точність оцінювання за рахунок збільшення кількості незалежних відліків сигналу. Одержано аналітичні вирази для оцінювання та граничних похибок, які враховують ширину спектру та параметри діаграми спрямованості.
Висновки. У роботі представлено новітні теоретичні основи синтезу радіопеленгаторів довільної конфігурації, які враховують різноманітність форм діаграм спрямованості, просторове розташування та орієнтацію пеленгаторів. Розроблені моделі сигналів і шумів із застосуванням критерію максимуму функціоналу правдоподібності вперше дозволяють вирішувати оптимізаційні задачі синтезу з урахуванням фізичного змісту кореляційних матриць. Отримані результати підтверджено вирішенням задачі вимірювання кутового положення джерела випромінювання, що доводить ефективність запропонованих підходів.
EN: Context. The relevance of the topic lies in the need to improve radio direction finders to increase accuracy, resistance to interference and adaptation to changing operating conditions. Modern scientific achievements require the development of methods for statistical synthesis and analysis of stochastic signal processing in multi-antenna systems, which will allow to take into account the uncertainty of real conditions. It is important to expand the capabilities of such systems for use in radar, radio navigation, communications and other industries. This will facilitate the creation of new approaches for direction finding of unknown signal sources in complex operating scenarios.
Objective. The study is based on improving the measurements of the angular position accuracy of radio sources of stochastic signals.
Method. The approach is is based on the statistical theory of optimization of radio remote sensing and radar systems. Signal and noise models are constructed for stochastic signal sources, and the likelihood functional in the spectral domain is formulated, taking into account the structure of inverse correlation matrices. The Cramer-Rao inequality is used to determine the limiting errors of estimation of the angular position of the radio source.
Results. For the first time the approach to statistical optimization of the structure of multi-antenna radio systems for direction finding of stochastic radiation sources is theoretically justified, allowing to take into account the spatial orientation, antenna array geometry and radiation pattern. An optimal method of processing the observation equations for estimating the angular position of stochastic signal sources is constructed. A generalized structure of a single-antenna direction finder containing a matched filter, a decoherence filter and a digital calculator is proposed. It is proved that the use of decorelating processing allows to increase the estimation accuracy by increasing the number of independent signal samples. Analytical expressions for estimation and limiting errors, which take into account the spectrum width and directional pattern parameters, are obtained.
Conclusions. This paper presents the latest theoretical foundations for the synthesis of radio direction finders of arbitrary configuration, which take into account the variety of radiation pattern shapes, spatial location and orientation of direction finders. The developed models of signals and noise using the maximum likelihood function criterion for the first time allow solving optimisation problems of synthesis with consideration the physical content consideration of correlation matrices. The obtained results are confirmed by solving the problem of measuring the radiation source angular position, which proves the proposed approaches effectiveness.
Дослідження та програмна реалізація методів прогнозування плинності кадрів підприємства
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2025) Горобець, Владислав Ігорович; Horobets, Vladyslav
UK: Об'єкт дослідження – процес обчислення плинності кадрів підприємства. Створено програмний застосунок для прогнозування плинності кадрів, який на основі алгоритмів машинного навчання аналізує великі обсяги даних про працівників, виявляє приховані закономірності та оцінює ймовірність звільнення.
EN: The object of the study is the process of calculating employee turnover in an enterprise. A software application for predicting employee turnover has been created that uses machine learning algorithms to analyze large amounts of employee data, identify hidden patterns, and estimate the likelihood of dismissal.
Дослідження та програмна реалізація засобів визначення віку морських молюсків
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2025) Бойко, Дмитро Сергійович; Boiko, Dmytro
UK: Об’єкт дослідження – процеси обчислень, пов'язані з класифікацією на основі даних навчальних вибірок.
Результати. Розроблено програмне забезпечення для обчислень, що пов'язані з класифікацією даних для визначення віку морських молюсків, використовуючи мову Python та середовище розробки Jupyter Notebook.
EN: The object of research is the process of computations related to the classification based on training sample data.
Results. The software tools for calculations related to the classification of data for determining the age of marine mollusks using the Python programming language and the Jupyter Notebook development environment have been developed.