Радіоелектроніка, інформатика, управління - 2017, №3 (42)
Постійне посилання зібранняhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/28225
Переглянути
Нові надходження
Документ Метод численного дифференцирования зашумленных данных с выбросами(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Вовк, С. М.; Вовк, С. М.; Vovk, S. M.RU: Актуальность. Применение традиционных методов численного дифференцирования к зашумленным данным с выбросами приводит к значительным ошибкам. Объектом данного исследования является процесс численного дифференцирования таких данных. Цель работы – разработка метода численного дифференцирования зашумленных данных с выбросами, который позволяет получить гладкую аппроксимацию их первой производной и, соответственно, гладкую аппроксимацию самих данных. Метод. Предложенный метод численного дифференцирования основан на решении задачи минимизации сглаживающего функционала, который построен на критерии минимума протяженности невязки решения и ограничении энергии первой производной решения. Критерий минимума протяженности задает основную часть функционала и обеспечивает его устойчивое поведение по отношению к аддитивному шуму и выбросам. Ограничение задает стабилизирующую часть функционала и обеспечивает гладкость решения задачи. Вклад указанных частей регулируется с помощью параметра регуляризации. Поскольку основная часть сглаживающего функционала не является выпуклой, то задача его минимизации является задачей нелинейного невыпуклого программирования. Для численного решения этой задачи используется метод сопряженных градиентов, в котором величина шага вдоль направления спуска определяется на множестве пробных шагов. Эти шаги минимизируют отдельные компоненты основной и стабилизирующей частей сглаживающего функционала, что позволяет переходить из одного локального минимума функционала в другой более глубокий локальный минимум. Результаты. Моделирование задачи численного дифференцирования зашумленных данных с выбросами и обработка экспериментальных данных, которые представляли собой спектры фотолюминесценции при наличии в их составе узких линейчатых спектральных составляющих, подтвердили эффективность предложенного метода. Выводы. Предложенный метод может быть использован для численного дифференцирования зашумленных данных с выбросами. При этом он позволяет получить гладкую аппроксимацию первой производной исходных данных и гладкую аппроксимацию самих исходных данных. Данный метод можно обобщить на случай негладкого решения путем построения стабилизирующей части функционала на основе ограничения полной вариации решения. UK: Актуальність. Застосування традиційних методів чисельного диференціювання до зашумлених даних з викидами призводить до значних похибок. Об’єктом цього дослідження є процес чисельного диференціювання таких даних. Мета роботи – розробка методу чисельного диференціювання зашумлених даних з викидами, який дозволяє отримати гладку апроксимацію їх першої похідної та, відповідно, гладку апроксимацію самих даних. Метод. Запропонований метод чисельного диференціювання заснований на рішенні задачі мінімізації згладжувального функціонала, який побудований на критерії мінімуму протяжності відхилу рішення та обмеженні енергії першої похідної рішення. Критерій мінімуму протяжності формує основну частину функціонала й забезпечує його стійку поведінку у відношенні до адитивного шуму й викидів. Обмеження формує стабілізувальну частину функціонала й забезпечує гладкість рішення задачі. Внесок зазначених частин регулюється за допомогою параметра регуляризації. Оскільки основна частина згладжувального функціонала не є опуклою, то задача його мінімізації є задачею нелінейного неопуклого програмування. Для чисельного рішення цієї задачі використовується метод спряжених градієнтів, в якому величина кроку вздовж напрямку спуска визначається на множині випробувальних кроків. Ці кроки мінімізують окремі компоненти основної та стабілізувальної частин функціонала, що дозволяє переходити з одного локального мінімуму функціонала в інший більш глибокий локальний мінімум. Результати. Моделювання задачі чисельного диференціювання зашумлених даних з викидами та обробка експериментальних даних, які являли собою спектри фотолюмінесценції з присутністю в їх складі вузьких лінійчатих спектральних складових, засвідчили ефективність запропонованого методу. Висновки. Запропонований метод може бути використаний для чисельного диференціювання зашумлених зашумлених даних з викидами. При цьому він дозволяє отримати гладку апроксимацію першої похідної початкових даних, а також гладку апроксимацію самих початкових даних. Поданий метод можна узагальнити на випадок негладкого рішення шляхом побудови стабілізувальної частини функціонала на основі обмеження повної варіації рішення. EN: Context. Using of conventional methods of numerical differentiation to the noisy data with outliers leads to significant errors. The object of this study is the process of numerical differentiation of such data. Objective. The goal of this work is the development of a method of numerical differentiation of the noisy data with outliers to obtain a smooth approximation of the first derivative of original data as well as a smooth approximation of the original data themselves. Method. The proposed method of numerical differentiation is based on solving the problem of minimizing the smoothing functional, which is built on the criteria of a minimum of extent of the solution residual and of an energy constraint of the first derivative of solution. The minimum-extent criterion defines the main part of functional and ensures its stable behavior with respect to the additive noise and outliers. The energy constraint defines the stabilizing part of the functional and provides a smooth solution of the problem. The contribution of these parts is controlled by a regularization parameter. Since the main part of smoothing functional is not convex, then the minimization problem is the non-convex nonlinear programming problem. For the numerical solution of this problem the conjugate gradient method is used. In this method the step size along the descent direction is defined on the set of test steps. These steps minimize the individual components of the main and stabilizing parts of the smoothing functional that allows to move from the one local minimum of the functional to another deeper local minimum. Results. Simulation of the problem of numerical differentiation of noisy data with outliers and processing of the experimental data, which are photoluminescence spectra with narrow line components in their compositions, confirmed the performance of the proposed method. Conclusions. The proposed method can be used for numerical differentiation of noisy data with outliers. It provides a smooth approximation of the first derivative of the original data, as well as a smooth approximation of the original data themselves. This method can be generalized to the case of non-smooth solutions by constructing a stabilizing part of the functional based on the criterion of minimum total variation.Документ Система підтримки прийняття рішень з адаптивними блоками відновлення та прогнозування сонячних радіофлюксів(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Братусь, О. В.; Bratus, O. V.UK: Актуальність. Створення нових методів для відновлення та прогнозування сонячних даних, нових систем підтримки прийняття рішень для обробки сонячних радіофлюксів при довжині хвилі 10,7 см є актуальними задачами, тому що це дасть можливість виконувати правильно та автоматизовано попередню обробку даних та подальше прогнозування. Мета. Розробити метод ковзного двобічного експоненційного згладжування для відновлення пропущених значень та прогнозування часових рядів; створити інтегральний критерій адекватності моделі та критерій близькості для застосування при відновленні істинних закономірностей розвитку часових рядів; створити систему підтримки прийняття рішень для аналізу та прогнозування сонячних радіофлюксів при довжині хвилі 10,7 см з використанням розроблених методів; застосувати розроблені методи для реальних даних та порівняти з традиційними методами. Метод. Для досягнення поставленої мети використано такі методи: розроблений метод ковзного двобічного експоненційного згладжування; метод експоненційного згладжування; метод 13-місячного ковзного середнього; експоненційний підхід, запропонований Хетеуеєм, Уілсоном та Рейхманом. Результати. Розроблено метод ковзного двобічного експоненційного згладжування для відновлення пропущених значень часових рядів та для прогнозування часових рядів. Створено інтегральний критерій адекватності моделі та критерій близькості. Розроблено систему підтримки прийняття рішень для аналізу та прогнозування сонячних даних. Виконано практичне застосування розроблених методів для реальних даних та порівняння з традиційними методами. Висновки. Розроблений метод ковзного двобічного експоненційного згладжування показує перевагу порівняно з усіма традиційними методами при відновленні пропущених значень, істинних закономірностей та прогнозуванні сонячних радіофлюксів. EN: Context. Creation of new methods for solar data restoring and forecasting, new decision making support systems for processing of solar radio fluxes at a wavelength of 10.7 cm are topical problems, because it will give an opportunity to perform preliminary data processing and further forecasting correctly and automated. Objective. To develop moving two-sided exponential smoothing method for restoring of missed values and forecasting of time series; to create integral criterion of model adequacy and the proximity criterion for using for restoring of the true regularities of time series evolution; to develop decision making support system for analysis and forecasting of solar radio fluxes at a wavelength of 10.7 cm with using of developed methods; to apply developed methods for real data and to compare with traditional methods. Method. For achieving of formulated goal the following methods were used: developed moving two-sided exponential smoothing method; exponential smoothing method; 13-month running mean method; exponential approach, which was suggested by Hathaway, Wilson and Reichmann. Results. Moving two-sided exponential smoothing method for restoring of missed values of time series and for forecasting of time series was developed. The integral criterion of model adequacy and the proximity criterion were created. Decision making support system for analysis and forecasting of solar data was developed. Practical application of developed methods for real data and comparison with traditional methods were performed. Conclusions. Developed moving two-sided exponential smoothing method is shown superiority in comparison with all traditional methods in the restoring of missed values, true regularities and forecasting of solar radio fluxes.Документ Дослідження швидкодії безпошукового цифрового методу спектрального кореляційно-інтерферометричного пеленгування з подвійним кореляційним обробленням(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Ципоренко, В. В.; Ципоренко, В. Г.; Хоменко, М. Ф.; Tsyporenko, V. V.; Tsyporenko, V. G.; Khomenko, M. F.UK: Актуальність. На сьогодні пеленгування радіоелектронних засобів повинно здійснюватись в умовах складної електромагнітної обстановки, великої апріорної невизначеності щодо параметрів радіовипромінювань, а також в умовах реального масштабу часу реалізації. Перспективним напрямком реалізації пеленгування для вказаних умов є використання широкосмугових цифрових кореляційно-інтерферометричних радіопеленгаторів. Мета. Метою статті є оцінка сумарних часових витрат, швидкодії та відносної часової ефективності безпошукового цифрового методу кореляційно-інтерферометричного пеленгування з подвійним кореляційним обробленням. Метод. В роботі виконано аналітичні дослідження сумарних часових витрат кореляційно-інтерферометричного алгоритмів пеленгування та експериментальні дослідження відносної часової ефективності. Результати. Виконано аналітичну оцінку сумарних часових витрат, швидкодії та відносної часової ефективності безпошукового цифрового методу кореляційно-інтерферометричного пеленгування з подвійним кореляційним обробленням. За умов мінімальних апаратурних витрат, тобто при використанні одноканальної системи обробки даних визначено, що досліджений безпошуковий метод пеленгування забезпечує пеленгування радіовипромінювань, що потрапляють в смугу частот одночасного аналізу з можливою шириною до 500 МГц в реальному масштабі часу. Досліджений метод пеленгування має високу відносну часову ефективність порівняно з відомим пошуковим цифровим спектральним кореляційно-інтерферометричним методом пеленгування. Висновки. Порівняльний аналіз показав, що досліджений метод пеленгування має високу відносну часову ефективність, яка в 100 разів перевищує відомий пошуковий цифровий спектральний кореляційно-інтерферометричний метод пеленгування. EN: Contex. At present, the direction finding of radio electronic means should be carried out under conditions of a complex electromagnetic situation, a large a priori uncertainty regarding the parameters of radio emissions, and also in conditions of a real-time implementation. A promising direction in the direction finding implementation for these conditions is the use of broadband digital correlation-interferometric radio direction finders. Objective. The aim of the article is to estimate the total time costs, speed and relative time efficiency of the direct digital method of spectral correlative-interferometric direction finding with double correlation processing. Method. Analytic studies of total time costs of correlation-interferometric direction finding algorithms and experimental studies of relative time efficiency are performed in the work. Results. Analytical estimation of total time costs, speed and relative time efficiency of the direct digital method of spectral correlative-interferometric direction finding with double correlation processing is performed. With minimal hardware costs, that is, using a single-channel data processing system, it is determined that the investigated direct direction finding method provides direction finding of radio emissions entering the frequency band of simultaneous analysis with a possible width of up to 500 MHz in real time. The investigated direction finding method has relative time efficiency in 100 times higher in comparison with the known search digital spectral correlation-interferometric method of direction finding. Conclusions. Comparative analysis has shown that the investigated direction finding method has a high relative time efficiency exceeding 100 times in comparison with the known search digital spectral correlation-interferometric method of direction finding.Документ Анализ эффективности адаптивного поляризационного фильтра в условиях одновременного воздействия активных и пассивных помех(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Пиза, Дмитрий Макарович; Семенов, Дмитрий С.; Мороз, Гарри Владимирович; Піза, Дмитро Макарович; Семенов, Дмитро С.; Мороз, Гаррі Володимирович; Piza, D. M.; Semenov, D. S.; Moroz, G. V.RU: Актуальность. При воздействии комбинированной помехи пространственно-распределенный характер пассивной составляющей разрушает пространственную корреляцию точечных источников активной помехи. Это приводит к существенному ухудшению коэффициента подавления активной составляющей комбинированной помехи. Поэтому актуальным является исследование влияния пассивной составляющей комбинированной помехи на процесс компенсации активной шумовой помехи, а также формирование классифицированной обучающей выборки, порожденной только активной шумовой помехой, для адаптации весовых коэффициентов поляризационного фильтра. Цель. Исследование частотного метода формирования классификационной обучающей выборки для адаптации весовых коэффициентов поляризационного фильтра в условиях одновременного воздействия активных шумовых и пассивных помех, действующих по главному лучу и по боковым лепесткам диаграммы направленности. Метод. В предложенном методе при формировании классифицированной обучающей выборки используются частотные отличия в ширине спектра активной и пассивной помехи. Результаты. Разработана имитационная модель адаптивного поляризационного фильтра. Путем анализа процессов формирования весовых коэффициентов установлено, что предложенный метод может обеспечить эффективную компенсацию активной составляющей комбинированной помехи. Проведенные экспериментальные исследования поляризационного фильтра в полигонных условиях подтвердили высокую эффективность подавления активных шумовых помех, действующих по главному лучу диаграммы направленности антенны. Научная новизна состоит в разработке нового метода и имитационной модели формирования классификационной обучающей выборки для адаптации весовых коэффициентов поляризационного фильтра. Практическая значимость определяется проведенными экспериментальными исследованиями в полигонных условиях с количественными оценками эффективности предложенного метода. Показано, что при использовании частотных отличий в структуре активной и пассивной составляющей комбинированной помехи коэффициент подавления активной шумовой помехи, действующий с направления главного луча диаграммы направленности антенны, может достигать 25 децибел. UK: Актуальність. В умовах дії комбінованої завади просторово-розподіленний характер пасивної складової руйнує просторову кореляцію точкових джерел активної завади. Це спричиняє суттєве погіршення коефіцієнта подавлення активної складової комбінованої завади. Тому актуальними є дослідження впливу пасивної завади на процес компенсації активної шумової завади, а також методи формування класифікаційної навчальної вибірки, породженої тільки активною завадою, для адаптації вагових коефіцієнтів поляризаційного фільтра. Ціль. Дослідження частотного методу формування класифікаційної навчальної вибірки для адаптації вагових коефіцієнтів поляризаційного фільтра в умовах одночасної дії активних шумових та пасивних завад, які діють по головному променю та бокових пелюстках діаграми спрямованості антени. Метод. В запропонованому методі при формуванні класифікаційної навчальної вибірки використовуються частотні відмінності в ширині спектра активної та пасивної завади. Результати. Розроблена імітаційна модель адаптації поляризаційного фільтра. Шляхом аналізу процесів формування вагових коефіцієнтів встановлено, що запропонований метод може забезпечити ефективну компенсацію активної складової комбінованої завади. Проведені експериментальні дослідження поляризаційного фільтра в полігонних умовах підтвердили високу ефективність подавлення активних шумових завад, які діють по головному променю діаграми спрямованості антени. Наукова новизна: полягає в розробці нового методу та імітаційної моделі формування класифікаційної навчальної вибірки для адаптації вагових коефіцієнтів поляризаційного фільтра. Практична значимістьвизначається проведеними експериментальними дослідженнями в полігонних умовах з кількісними оцінками ефективності запропонованого методу. Показано, що при використанні частотних відмінностей в структурі активної і пасивної складової комбінованої завади коефіцієнт подавлення активної шумової завади, діючий з напряму головного променя діаграми спрямованості антени, може досягати 25 децибел. EN: Relevance. The spatially-distributed nature of the passive component destroys the spatial correlation of point sources of active interference under the influence of combined interference. This leads to a significant degradation in the suppression coefficient of the active component of the combined interference. Therefore, it is relevant to research the influence of the passive component of the combined interference on the process of compensation of active noise interference, as well as the formation of a classified training sample generated with only active interference, to adapt the weighting coefficients of the polarization filter. Objective is research of the frequency method that used for the formation of a classification training sample for the adaptation of the polarization filter’s weighting coefficients under conditions of simultaneous acting of active noise and passive interference along the main beam of the antenna pattern. Method. The proposed method uses the frequency differences in the width of the spectrum of active and passive interference for training sample forming. Results. The simulation model of the adaptive polarization filter was developed. It was found with analyzing of the formation of weight coefficients that the proposed method can provide effective compensation of the active component of the combined interference. The conducted experimental researches of the polarization filter in the field conditions confirmed the high efficiency of suppression of active noise interference that acts along the main beam of the antenna pattern. Scientific novelty is consist in the development of a new method and an imitation model for the formation of a classification training sample for the adaptation of the weight coefficients of a polarization filter. Practical significance was determined by the conducted experimental researches in the field conditions with quantitative estimates of the effectiveness of the proposed method. It was shown that using of the frequency differences in the structure of the active and passive components of the combined noise, it is possible to achieve of the cancellation factor equal 25 decibels and more for the active noise that act in the direction of the main beam of antenna pattern.Документ Клатратні напівпровідникові мультифероїки, синтезовані в системі GaSe-NaNO2-FeSO4. Вплив коінтеркаляції(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Григорчак, І. І.; Іващишин, Ф. О.; Борисюк, А. К.; Швець, Р. Я.; Кулик, Ю. О.; Grygorchak, I. I.; Ivashchyshyn, F. O.; Borysiuk, A. K.; Shvets, R. Ya.; Kulyk, Yu. O.UK: Актуальність. Розглянуто задачу накопичення електричної енергії не в електрохімічний спосіб, а за участі електронів та їх спінів, тобто створення так званих квантових акумуляторів та спінових конденсаторів. Об’єктом дослідження є синтезовані клатрати 4-кратно розширеної матриці GaSe з гостьовими контентами – нітритом натрію (NaNO2), сульфатом заліза (FeSO4) та їх коінтеркаляції NaNO2 FeSO4. Мета роботи – синтез гетероструктурованих нанокомпозитних матеріалів, які володіли б великою міжфазною поверхнею розділу і забезпечували анізотропію електропровідності в залежності від напрямку; досягнення в таких матеріалах високих значень діелектричної проникності в поєднанні з меншим від 1 значенням тангенса кута електричних втрат. Метод. Запропоновано інтеркаляційний підхід до створення гетероструктурованих нанокомпозитних матеріалів, що дозволяє використовуючи велику варіабельність гетероінгредієнтів створювати задані складні атомно-молекулярні комплекси типу «господар-гість» та комплекси ієрархічної будови «субгосподар-господар-гість». Методом рентгенівської дифрактометрії виявлено структурні зміну макрокомпозиту NaNO2FeSO4 при переході до гостьової нанообмеженої геометрії. На основі частотних залежностей питомого комплексного імпедансу з’ясовані закономірності струмопроходження та накопичення заряду в синтезованих наногібридах і вплив на них власне коінтеркаляції гостьових компонентів. Імпедансні фото- і магнетовідгуки виявили для певних архітектур гігантські фотодіелектричний, магніторезистивний та магнетоємнісний ефекти за кімнатних температур, які відкривають нові можливості їх практичного застосування у якості високочутливих сенсорів постійного магнітного поля та поля світлової хвилі. Результати. Сформовано клатрати GaSe, GaSe та GaSe. Виявлено накопичення електричного заряду на міжфазних межах. Зафіксовано при кімнатній температурі ефекти від’ємної фотопровідності та гігантського магнітоопору; значне зростання фото-ЕРС; гігантський фотодіелектричний і магнітоємнісний ефекти. Висновки. Коінтеркаляція NaNO2FeSO4 істотніше модифікує енергетичний спектр GaSe, ніж їх поокреме впровадження. Синтезовані клатрати є перспективними (з коінтеркалатною архітектурою найбільше) для нових підходів у технології надчутливих сенсорів магнітного поля і поля світлової хвилі за кімнатних температур ємнісного типу, а також до створення квантових акумуляторів і квантових конденсаторів – новітньої альтернативи хімічним джерелам струму. EN: 44 Context. The task for electric energy accumulation in non-electrochemical way but by means of electrons and spins was developed on the basis of quantum accumulators and spin capacitors. Synthesized clathrates of 4 folds expanded GaSe matrix with guest component sodium nitrite NaNO2, Iron II Sulfate FeSO4 and combination of them NaNO2FeSO4 are the object of research. Objective. Synthesis of heterostructured nanocomposite materials with large developed interface, anisotropic electric conductance and high values of dielectric permittivity in combination with loss tangent less than 1. Method. The intercalation approach to heterostructured nanocomposite materials formation was proposed. It allows creating developed atomic-molecular complexes of host-guest type and hierarchical structures of subhost-host-guest type. The X-ray diffractometry data show the structural changes in macro composite NaNO2FeSO4 at the transition to the guest nanoscale geometry. With the help of frequency dependence of specific complex impedance the main features of current flow and charge accumulation processes in synthesized nanohybrids and effect of cointercalation were determined. Impedance photo- and magneto- responses show a gigantic photodielectric, magnetoresistive and magnetocapacitive effects at room temperature. These effects open up a new possibilities of theirs application as highly sensitive sensors of constant magnetic and light wave field. Results. Clathrates GaSe, GaSe та GaSe were synthesized. Electric charge accumulation at the interface was determined. The effects of negative photoconductivity and giant magnetoresistance, drastic increase in photo-EMF, giant photodielectric and magnetocapacitive effects were registered at room temperature. Conclusions. Cointercalation of NaNO2FeSO4 modifies the energetic specter of GaSe more than individual intercalation. Synthesized clathrates are promising materials for novel approaches in thechnology of highly sensible sensors of capacitive type for magnetic and light wave field at room temperatures as well as for quantum accumulators and quantum capacitors as a new alternative of chemical power sources.