Радіоелектроніка, інформатика, управління - 2020, №3 (54)
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/27339
Browse
Recent Submissions
Item Development and research of a wireless control system for device “bionic ear”(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Arutyunov, S. D.; Astashina, N. B.; Bajdarov, A. A.; Gurko, V. A.; Mayorov, P. V.; Freyman, V. I.; Yuzhakov, A. A.; Арутюнов, С. Д.; Асташина, Н. Б.; Байдаров, А. А.; Гурко, В. А.; Майоров, П. В.; Фрейман, В. І.; Южаков, А. А.EN: Context. The analysis of reliability indicators of information transfer between elements of wireless control systems – a control device implemented on a smartphone and a communication processor of the developed hearing aid is carried out. The object of research is the reliability indicators of the wireless control channel. The subject of the study is a theoretical and experimental analysis of the dependencies of reliability indicators of the designed wireless control system. Objective. The purpose of the work is to determine and study the analytical and experimental dependences of the reliability of transmission over the wireless control channel on the properties of the communication channel and settings of the system elements, forming recommendations for setting the parameters of the elements of the control system. Methods. The elements of the reliability theory are used to determine the dependences of the bit and block error coefficients on the properties of the communication channel of the configuration of the elements of the control system. Analytical relationships are obtained to determine the reliability of transmission taking into account possible signal distortions. The dependences of reliability indicators on the parameters of the elements of the control system are investigated, illustrative examples are given. Simulated circuit models of a control system with selected Bluetooth wireless technology have been developed. Experimental studies have been carried out, on the basis of the data obtained, conclusions have been drawn and recommendations have been made on the choice of control system configurations in order to ensure specified reliability indicators at maximum efficiency (information transfer rate). Results. The dependences of reliability indicators (bit and block error coefficients) on the properties of the wireless information transmission channel and the parameters of the control system elements are obtained. Recommendations are given on the use of the results obtained when choosing the settings for the control element (smartphone) and the controlled element (communication processor of the hearing aid). To conduct experimental research, control system models in the MathWorks MatLab Simulink environment were created and tuned. Conclusions. The studies carried out in the work allow us to calculate and reasonably choose the parameters of the devices of the wireless control system for the given reliability indicators taking into account the error behavior model in the transmission channel and the settings of the associated equipment. This makes it possible to design and implement reliable control systems with specified reliability indicators and maximum information transfer rate. UK: Актуальність. Проведено аналіз показників достовірності передачі інформації між елементами бездротової системи управління – керуючим пристроєм, реалізованим на смартфоні, і комунікаційним процесором створюваного слухового апарату. Об’єктом дослідження є показники достовірності бездротового каналу управління. Предмет дослідження –теоретичний і експериментальний аналіз залежностей показників достовірності проектованої бездротової системи управління. Мета роботи. Визначення і дослідження аналітичних і експериментальних залежностей показників достовірності передачі по бездротовому каналу управління від властивостей каналу зв’язку і налаштувань елементів системи, формування рекомендацій налаштування параметрів елементів системи управління. Методи. Використано елементи теорії надійності для визначення залежностей коефіцієнтів бітових і блокових помилок від властивостей каналу зв’язку конфігурації елементів системи управління. Отримано аналітичні співвідношення для визначення показників достовірності передачі з урахуванням можливих спотворень сигналів. Досліджено залежності показників достовірності від параметрів елементів системи управління, наведені ілюструють приклади. Розроблено імітаційні схемотехнічні моделі системи управління з обраної бездротової технологієї Bluetooth. Проведено експериментальні дослідження, на підставі отриманих даних зроблено висновки і запропоновані рекомендації щодо вибору конфігурацій системи управління з метою забезпечення заданих показників достовірності при максимальній ефективності (інформаційної швидкості передачі). Результати. Отримані залежності показників достовірності (коефіцієнти бітових і блокових помилок) від властивостей бездротового каналу передачі інформації і параметрів елементів системи управління. Надано рекомендації щодо використання отриманих результатів при виборі налаштувань керуючого елемента (смартфона) і керованого елемента (комунікаційного процесора слухового апарату). Для проведення експериментальних досліджень створено і налаштовано моделі системи управління в середовищі MathWorks MatLab Simulink. Висновки. Проведені в роботі дослідження дозволяють розрахувати і обґрунтовано вибрати параметри пристроїв бездротової системи управління для заданих показників достовірності з урахуванням моделі поведінки помилок в каналі передачі і налаштувань супутнього обладнання. Це дає можливість проектувати і реалізувати надійні системи управління із заданими показниками достовірності та максимальної інформаційної швидкістю передачі.Item Модели вычисления весов для оценки инновационных технических объектов(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Титенко, Е. А.; Фролов, С. Н.; Ханис, А. Л.; Добросердов, О. Г.; Захаренков, А. И.; Попов, А. Н.; Дронова, Т. А.; Тітенко, Є. А.; Фролов, С. Н.; Ханіс, А. Л.; Добросердов, О. Г.; Захаренков, А. І.; Попов, О. М.; Дронова, Т. А.; Titenko, E. A.; Frolov, N. S.; Khanis, A. L.; Dobroserdov, O. G.; Zakharenkov, A. I.; Popov, A. N.; Dronova, T. A.RU: Актуальность. Актуальность работы связана с многокритериальным сравнением инновационных объектов, под которыми понимаются объекты с частично совпадающими индивидуальными показателями, имеющие неопределенные, субъективные значения и критерии их оценки. Сравниваемые инновационные объекты описываются общими и индивидуальными показателями, причем количество индивидуальных показателей является значительным (более 50%). Метод анализа иерархий является наиболее подходящим математическим аппаратом для сравнения инновационных объектов, так как он совмещает наглядность описания предметной области, численную результативность, естественный учет вариативности исходных парных оценок. Тем не менее, данный метод слабо учитывает индивидуальные показатели инновационных объектов при составлении матриц парных сравнений, что не позволяет получить итоговые веса, соответствующие индивидуальным особенностям инновационных объектов. Цель. Разработка модифицированного метода анализа иерархий, обеспечивающего ранжирование инновационных объектов с частично совпадающими индивидуальными показателями. Метод. В работе разработан модифицированный метод анализа иерархий, включающий типовую последовательность этапов от построения иерархии предметной области и формирования критериев оценки инновационных объектов до этапа вычисления итоговых весов инновационных объектов, отличающийся во-первых, введением на этапе построения иерархии предметной области матрицы весов общих и индивидуальных показателей по системам объектов, во-вторых расчётом поправочных коэффициентов на основе локальной или глобальной моделей коррекции весов показателей систем объектов на этапе составления сводной таблицы весов, в-третьих вычислением итоговых весов инновационных объектов с учётом поправочных коэффициентов, что позволило учесть индивидуальные особенности сравниваемых инновационных объектов. Результаты. В работе рассмотрены инновационные объекты с общими и индивидуальными показателями в пропорции 1:2 с количеством критериев сравнения, равным 5, что соответствует классу объектов средней организационной сложности. Сравниваемые объекты содержат типовой объект (количество индивидуальных показателей существенно меньше 50%), явно инновационный объект (количество индивидуальных показателей больше 50%), объект в пограничной зоне (количество индивидуальных показателей около 50%). Классический метод не чувствителен к индивидуальным особенностям инновационных объектов, что определило минимальный вес для явно инновационного объекта. Модифицированный метод, напротив, определил минимальный вес для объекта в пограничной зоне, так как он имеет одновременно пониженные значения в матрице парных сравнений по критериям и низкие значения индивидуальных показателей. Выводы. Разработанный модифицированный метод анализа иерархий и модели коррекции в его составе объективно отражают порядок ранжирования объектов с учетом их описания в виде матрицы общих и индивидуальных показателей. Согласно моделированию, ценным для практики принятия решений следует считать долю индивидуальных показателей в их общем количестве более 55 %. В этом случае объекты предпочтительнее оценивать на основе модифицированного метода анализа иерархий. Полученный на основе модели коррекции весов вектор поправочных коэффициентов имеет самостоятельное значение при решении различных расчетно-аналитических задач и прикладных задач принятия решений. UK: Актуальність. Актуальність роботи пов’язана з багатокритеріальним порівнянням інноваційних об’єктів, під якими розуміються об’єкти з частково співпадаючими індивідуальними показниками, що мають невизначені, суб’єктивні значення і критерії їх оцінки. Порівнювані інноваційні об’єкти описуються загальними та індивідуальними показниками, причому кількість індивідуальних показників є значною (більше 50%). Метод аналізу ієрархій є найбільш підходящим математичним апаратом для порівняння інноваційних об’єктів, так як він поєднує наочність опису предметної області, чисельну результативність, природний облік варіативності вихідних парних оцінок. Проте, даний метод слабо враховує індивідуальні показники інноваційних об’єктів при складанні матриць парних порівнянь, що не дозволяє отримати підсумкові ваги, відповідні індивідуальним особливостям інноваційних об’єктів. Ціль. Розробка модифікованого методу аналізу ієрархій, що забезпечує ранжування інноваційних об’єктів з частково співпадаючими індивідуальними показниками. Метод. В роботі розроблено модифікований метод аналізу ієрархій, що включає типову послідовність етапів від побудови ієрархії предметної області і формування критеріїв оцінки інноваційних об’єктів до етапу обчислення підсумкових ваг інноваційних об’єктів, що відрізняється по-перше, введенням на етапі побудови ієрархії предметної області матриці ваг загальних та індивідуальних показників по системам об’єктів, по-друге розрахунком поправочних коефіцієнтів на основі локальної або глобальної моделей корекції ваг показників систем об’єктів на етапі складання зведеної таблиці ваг, по-третє обчисленням підсумкових ваг інноваційних об’єктів з урахуванням поправочних коефіцієнтів, що дозволило врахувати індивідуальні особливості порівнюваних інноваційних об’єктів. Результати. У роботі розглянуто інноваційні об’єкти із загальними та індивідуальними показниками в пропорції 1: 2 з кількістю критеріїв порівняння, що дорівнює 5, що відповідає класу об’єктів середньої організаційної складності. Порівнювані об’єкти містять Типовий об’єкт (кількість індивідуальних показників істотно менше 50%), явно інноваційний об’єкт (кількість індивідуальних показників більше 50%), об’єкт в прикордонній зоні (кількість індивідуальних показників близько 50%). Класичний метод не чутливий до індивідуальних особливостей інноваційних об’єктів, що визначило мінімальну вагу для явно інноваційного об’єкта. Модифікований метод, навпаки, визначив мінімальну вагу для об’єкта в прикордонній зоні, так як він має одночасно знижені значення в матриці парних порівнянь за критеріями і низькі значення індивідуальних показників. Висновки. Розроблений модифікований метод аналізу ієрархій і моделі корекції в його складі об’єктивно відображають порядок ранжирування об’єктів з урахуванням їх опису у вигляді матриці загальних і індивідуальних показників. Згідно з моделюванням, цінним для практики прийняття рішень слід вважати частку індивідуальних показників в їх загальній кількості більше 55%. У цьому випадку об’єкти краще оцінювати на основі модифікованого методу аналізу ієрархій. Отриманий на основі моделі корекції ваг вектор поправочних коефіцієнтів має самостійне значення при вирішенні різних розрахунково-аналітичних задач і прикладних задач прийняття рішень. інноваційний високотехнологічний об’єкт EN: Relevance. The relevance of the work is associated with a multi-criteria comparison of innovative objects, which are understood as objects with partially identical individual indicators that have uncertain, subjective values and criteria for their evaluation. Compared innovation objects are described by General and individual indicators, and the number of individual indicators is significant (more than 50%). The hierarchy analysis method is the most suitable mathematical tool for comparing innovative objects, since it combines visual description of the subject area, numerical performance, and natural accounting for the variability of the initial pair estimates. However, this method does not take into account the individual indicators of innovative objects when compiling matrices of paired comparisons, which does not allow you to get the final weights corresponding to the individual characteristics of innovative objects. Object. Development of a modified hierarchy analysis method that provides ranking of innovative objects with partially identical individual indicators. Method. In this work, a modified method of analysis of hierarchies, comprising a typical sequence of stages from building a hierarchy of the subject area and the establishment of criteria for evaluation of innovative objects to the stage computing the final weights of innovative objects, a first introduction on the stage of building a hierarchy of the weights matrix shared and individual performance in the system of objects, and secondly by calculating correction factors based on local or global models of correction of weights of parameters of systems of objects at the stage of preparation of the consolidated table of weights, thirdly the computation of the final weights of innovative features based on a correction factor that took into account individual features compare innovative. Results. The paper considers innovative objects with General and individual indicators in the ratio of 1:2 with the number of comparison criteria equal to 5, which corresponds to the class of objects of average organizational complexity. The objects being compared contain a typical object (the number of individual indicators is significantly less than 50%), a clearly innovative object (the number of individual indicators is more than 50%), and an object in the border zone (the number of individual indicators is about 50%). The classical method is not sensitive to the individual characteristics of innovative objects, which determined the minimum weight for a clearly innovative object. The modified method, on the contrary, determined the minimum weight for the object in the border zone, since it has both reduced values in the matrix of paired comparisons by criteria and low values of individual indicators. Conclusions. The developed modified method of hierarchy analysis and correction models in its composition objectively reflect the order of ranking of objects, taking into account their description in the form of a matrix of General and individual indicators. According to the modeling, the share of individual indicators in their total number of more than 55% should be considered valuable for decision-making practice. In this case, it is preferable to evaluate objects based on a modified hierarchy analysis method. The vector of correction coefficients obtained on the basis of the weight correction model has an independent value in solving various computational and analytical problems and applied decision-making problems.Item Програмний аналіз структури блочно-циклічної базисної матриці ДКП(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Процько, І. О.; Міщук, М. В.; Protsko, I. O.; Mishchuk, M. V.UK: Актуальність. Використання матричного запису застосовується для формалізації предметної галузі в рамках алгебраїчного підходу. Ефективне обчислення дискретних косинусних перетворень використовує приведення гармонічного базису до блочно-циклічних матричних структур з подальшим обчисленням перетворень за допомогою швидких циклічних згорток. Детальний аналіз структури базисної блочної матриці перетворення забезпечує синтез ефективних алгоритмів дискретних косинусних перетворень довільних обсягів. Програмна реалізація проведення аналізу блочно-циклічних структур формує опис структури, що дозволяє зменшити обчислювальну складність алгоритму та виконати розпаралелення обчислень циклічних згорток. Мета роботи – визначення алгоритмічних особливостей проведення аналізу структури базисної блочно-циклічної матриці, яка містить цілочисельні аргументи базисних гармонічних функцій, що дозволить зменшити обчислювальну складність синтезованого алгоритму дискретного косинусного перетворення на основі циклічних згорток. Метод. Пошук і аналіз перебором елементів матриці зі змінним кроком, що враховує властивості блочності та циклічності сформованої базисної матриці дискретного косинусного перетворення, дозволяє швидше виконувати аналіз структури базисної блочної матриці перетворення в порівнянні з повним скануванням. Результати. Розроблено алгоритмічне та програмне забезпечення виконання аналізу структури блочно-циклічної базисної матриці, за допомогою якого визначається масив параметрів даних формального опису структури базису дискретного косинусного перетворення. Дані аналізу структури базисної матриці дозволяють визначити наявність ідентичних циклічних підматриць розміщених горизонтально або вертикально одна відносно іншої і, тим самим, зменшити кількість виконання циклічних згорток. Висновки. Ефективний аналіз блочно-циклічної структури базисної матриці на основі розробленого програмного забезпечення є важливою частиною процесу синтезу швидкого алгоритму, який забезпечує скорочення обчислювальної складності та можливість розпаралелення виконання дискретного косинусного перетворення. Розроблене алгоритмічне та програмне забезпечення виконання аналізу структури блочно-циклічної базисної матриці може застосовуватись і для аналізу структури та пошуку відповідних підматриць в будь-яких матрицях з цілими, дійсними та нульовими елементами. EN: Context. The matrix notation is used to formalize the subject area within the framework of the algebraic approach. Effective computation of the discrete cosine transforms uses the reduction of a harmoniс basis to a block-cyclic matrix structure with the subsequent calculation of the transform using fast cyclic convolutions. An analysis of the structure of the basic block matrix of transforms provides a synthesis of algorithms of effective discrete cosine transforms of arbitrary sizes. The software implementation of the analysis of block-cyclic structures generates a description of the structure, which allows to reduce the computational complexity of the algorithm of effective discrete cosine transform and to perform parallelization of computation the cyclic convolutions. Objective. The work is to determine the algorithmic features of the analysis of the structure of a block-cyclic matrix containing integer arguments of basic harmonic functions, which will reduce the computational complexity of the synthesized discrete cosine transform algorithm based on cyclic convolutions. Method. Search and analysis by enumerating elements of the matrix with a variable step, taking into account the blockiness and cyclicity of the formed basis matrix of the discrete cosine transform, allows you to quickly analyze the structure of the block matrix of transform in comparison with full scanning. Results. Algorithmic and software for analyzing the structure of a block-cyclic basis matrix have been developed, with the help of which an array of data parameters for a formal description of the basis matrix structure of a discrete cosine transform is determined. The analysis of the structure of the base matrix allows us to determine the presence of identical cyclic submatrices placed horizontally or vertically relative to each other and, thereby, reduce the number of cycles of convolutions. Conclusions. An effective analysis of the block-cyclic structure of the basis matrix based on the developed software is an important part of the fast algorithm synthesis process, which provides a reduction in computational complexity and the ability to parallelize the implementation of the discrete cosine transform. The developed algorithmic and software for performing the analysis of the structure of a block-cyclic matrix can also be used to analyze the structure and search for the corresponding submatrices in any matrices with integer, real, and zero elements.Item Automated identification of an operator anticipation on marine transport(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Nosov, P. S.; Popovych, I. S.; Cherniavskyi, V. V.; Zinchenko, S. M.; Prokopchuk, Y. A.; Makarchuk, D. V.; Носов, П. С.; Попович, І. С.; Чернявський, В. В.; Зінченко, С. М.; Прокопчук, Ю. О.; Макарчук, Д. В.EN: Context. The article discusses approaches to anticipation identification being an essential part of the decision-making process done by the operator by using the example of a sea captain in ergatic systems of critical infrastructures in the sea transport management. The mentioned above aspect of anticipation of operators can be regarded as being a complex form of human-machine interaction and, certainly, claims for further elaboration of information and tools to be used. Objective. The way to approach development is taken as being based on an information analysis of the full range of trajectories of decision-making by operators at the time of performing complex multi-stage actions. These items are rooting out of their adopted strategy of human-machine interaction. Besides, it leads to the formation of a metric being able to algorithmically represent the enormous number of variants. It can be done taking into account conditions of combinatorial representation in terms of the geometric theory of groups on the Cayley graph. Method. Being a part of the approach elaboration the having been obtained during the analysis of the database of navigation simulators mathematical model of experimental data collecting and processing succeeded to be constructed. To confirm the formal-algorithmic approach a simulation was challenged to be carried out helping to form the trajectory of the operator’s decision making in critical situations. It was felicitously performed basing on the three-factor ERO-AEA-EAPI model. Thus, the algebraic and software representation of the metric decision space is noticed to uncover approximate complex human-machine interactions in uncertain environments. As a result, the converting process of data of the main subject of critical infrastructure (i.e. the operator) into knowledge is able to be coped with. In addition, factors possible to be gauged in the proposed metric are able to be uncovered. Results. In order to carry out the feasibility assessment of the developed approach as well as formal-algorithmic ones, an experiment was performed by using the Navi Trainer 5000 navigation simulator (NTPRO 5000). During having one of the most troublesome operations i.e. mooring we wanted the server data to be analyzed. As a result, data about anticipation being shaped as triangular constructs in the quasi-isometric space of Cayley graph is reported to have been obtained. The automated neural networks being used for result obtaining led to delivering of the possibility to get multiple data regression and to analyze the relationships of many independent variables. It is considered to be clear evidence due to having found out results of scattering and reliability diagrams. Conclusions. The having been presented in the investigations formal-algorithmic approach together with the developed software tools and the approaches of converting data into knowledge about operator anticipation are said to embrace the possibility to classify and to identify individual decision-making strategies when managing a vessel and to predict the likelihood of poor consequences. With regarding to the cogency of the proposed approach and models these issues happen to have been successfully justified by means of the automated processing of experimental data. UK: Актуальність. У статті розглядається підхід ідентифікації антиципації як важливої складової процесу прийняття рішень оператора на прикладі капітана далекого плавання в ергатичних системах критичних інфраструктур при управлінні морським транспортом. Розглянутий аспект антиципації операторів є складною формою людино-машинного взаємодії і вимагає розробки підходів та відповідних інформаційних засобів. Мета. Підхід щодо розробки засобів грунтується на інформаційному аналізі повного спектра траекторій прийняття рішень операторів в моменти виконання складних багатоетапних дій заснованих на прийнятій стратегії людино-машинної взаємодії. Такий підхід передбачає формування метрики здатної алгоритмічним способом відобразити простір варіантів в умовах комбинаторного передуявлення в термінах геометричної теорії груп на графі Келі. Метод. В рамках розробки підходу визначена математична модель збору та обробки експериментальних-тальних даних в ході аналізу бази даних навігаційних симуляторів. З метою підтвердження прийнятих формально-алгоритмічних підходів проведено імітаційне моделювання що формує траєкторію прийняття рішень оператора в критичних ситуаціях заснованих на трехфакторной моделі ERO-AEA-EAPI. Таким чином алгебраїчне і програмне представлення метричного простору прийняття рішень дозволяє апроксимувати складні людино-машинні взаємодії в умовах невизначеності і отримати підхід трансформації даних в знання про суб’єкта критичної інфраструктури – оператора. Результати. З метою підтвердження доцільності розроблених формально-алгоритмічних підходів був проведений експеримент з використанням навігаційного симулятора Navi Trainer 5000 (NTPRO 5000). В ході експерименту були проаналізовані дані сервера при виконанні однієї з найбільш складних операцій – швартуванні, і сформовані знання про антиципацію операторів у вигляді триангулярних конструктів на квазіізометричному просторі графа Келі. Результати моделювання із застосуванням автоматизованої нейроної мережі дозволили отримати множинну регресію даних і провести аналіз зв’язків незалежних змінних про що свідчать результати діаграм розсіювання і надійності. Висновки. Формально-алгоритмічні підходи, представлені в дослідженні, в поєднанні з розробленими програмними засобами, підходи перетворення даних у метаданні про антиципацію операторів дозволили класифікувати і визначити індивідуальні стратегії прийняття рішень при управлінні судном що дало змогу прогнозувати ймовірність катастрофічних наслідків. Результативність запропонованого підходу і моделей була успішно обгрунтована за результатами автоматизованої обробки експериментальних даних.Item Modified algorithm for searching the roots of the error locators polynominal while decoding BCH codes(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Krylova, V. А.; Тverytnykova, Е. Е.; Vasylchenkov, O. G.; Kolisnyk, T. P.; Крилова, В. А.; Тверитникова, О. Є.; Васильченков, О. Г.; Колісник, Т. П.EN: Context. In telecommunications and information systems with an increased noise component the noise-resistant cyclic BCH and Reed-Solomon codes are used. The adjustment and correcting errors in a message require some effective decoding methods. One of the stages in the procedure of decoding RS and BCH codes to determine the position of distortions is the search for the roots of the error locator polynomial. The calculation of polynomial roots, especially for codes with significant correction capacity is a laborious task requiring high computational complexity. That is why the improvement of BCH and RS codes decoding methods providing to reduce the computational complexity is an urgent task. Objective. The investigation and synthesis of the accelerated roots search algorithm of the error locator polynomial presented as an affine polynomial with coefficients in the finite fields, which allows accelerating the process of BCH and RS code decoding. Method. The classical roots search method based on the Chan’s algorithm is performed using the arithmetic of the Galois finite fields and the laborious calculation, in this case depends on the number of addition and multiplication operations. For linearized polynomials, the roots search procedure based on binary arithmetic is performed taking into account the values obtained at the previous stages of the calculation, which provides the minimum number of arithmetic operations. Results. An accelerated algorithm for calculating the values of the error locator polynomial at all points of the GF(2m) finite field for linearized polynomials based on the Berlekamp-Massey method has been developed. The algorithm contains a minimum number of addition operations, due to the use at each stage of the calculations the values obtained at the previous step, as well as the addition in the finite field GF(2). A modified roots search method for affine polynomials over the finite fields has been proposed to determine error positions in the code word while decoding the cyclic BCH and RS codes. Conclusions. The scientific newness of the work is to improve the algorithm of calculating the roots of the error locator polynomial, which coefficients belong to the elements of the finite field. At the same time it simplifies the procedure for cyclic BCH and RS codes decoding, due to reducing the computational complexity of one of the decoding stages, especially finding the error positions using the modified Berlekamp-Massey algorithm. These facts are confirmed by the simulation program results of the roots search of the error locator polynomial algorithm. It is shown, that the application of the accelerated method permits to reach a gain on speed of 1.5 times. UK: Актуальність. У телекомунікаційних та інформаційних системах зв’язку з підвищеною шумовою складової використовуються перешкодостійкі циклічні БЧХ та коди Ріда-Соломона. Коригування та виправлення помилок в повідомленні вимагає ефективних методів декодування. Одним з етапів процедури декодування РС і БЧХ кодів для визначення позицій спотворень є пошук коренів полінома локаторів помилок. Обчислення коренів многочлена, особливо у кодів зі значною коректує здатністю, є трудомісткою завданням, що вимагає високої обчислювальної складності. Тому удосконалення методів декодування БЧХ і РС кодів, що дозволяють зменшити складність обчислень, є актуальним завданням. Мета роботи. Дослідження і синтез прискореного алгоритму пошуку коренів полінома локаторів помилок, представленого у вигляді афінного многочлена з коефіцієнтами в кінцевих полях, який дозволяє прискорити процес декодування БЧХ і РС кодів. Метод. Класичний метод пошуку коренів на базі алгоритму Ченя виконується за допомогою арифметики кінцевих полів Галуа і трудомісткість розрахунків, в даному випадку, залежить від кількості операцій додавання і множення. Для линеаризиваних поліномів процедура пошуку коренів, заснована на двійковій арифметиці та здійснюється з урахуванням значень отриманих на попередніх етапах обчислення, що забезпечує мінімальне число арифметичних операцій. Результати. Розроблено прискорений алгоритм обчислення значень полінома локаторів помилок у всіх точках кінцевого поля GF (2m) для линеаризированих многочленів на базі методу Берлекемпа-Мессі. Алгоритм містить мінімальну кількість операцій додавань, за рахунок використання на кожному етапі обчислень, значень отриманих на попередньому кроці, а також виконання складання в кінцевому полі GF(2). Запропоновано модифікований метод пошуку коренів для афінних поліномів над кінцевими полями, що дозволяє визначити позиції помилок в кодовому слові під час декодування циклічних БЧХ і РС кодів. Висновки. Наукова новизна роботи полягає в удосконаленні алгоритму обчислення коренів многочлена локаторів помилок, коефіцієнти якого належать до елементів кінцевого поля. При цьому спрощується процедура декодування циклічних БЧХ і РС кодів, за рахунок зниження обчислювальної складності одного з етапів декодування – знаходження позицій помилок з використанням модифікованого алгоритму Берлекемпа-Мессі. Дані факти підтверджені результатами програмного моделювання алгоритму пошуку коренів полінома локаторів помилок. Показано, що застосування прискореного методу дозволяє досягти виграшу по швидкодії в 1,5 рази.Item Solution of the problem of placing medical facilities in city development projects(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Danshyna, S. Yu.; Nechausov, A. S.; Даншина, С. Ю.; Нечаусов, А. С.EN: Context. The problem of rational allocation of medical facilities of inhabited locality was considered. Methods of evaluating the effectiveness of using the existing medical network and finding ways to improve it when implementing urban development projects were proposed. Objective. The goal of the work is to build and study the procedure for solving the problem of placing medical facilities, considering the existing infrastructure of the city to fulfill the accessibility requirements. Method. A set of factors that affect the placement of a medical facilities and allow a systematic and reasonable decision to be made in choosing a location has been formed. A method for solving the problem of the location of medical facilities, providing an increase in their accessibility level considering the population, its spatial distribution, existing in the settlement of road junction and traffic congestion is proposed. The procedure for solving the problem is presented in the form of an IDEF0 model. The method is based on geoinformation analysis of data, the results of which by spatial clustering are presented in the form of a set of cartographic models, the aggregate of which allows to form a decision about the location. The method allows to assess the accessibility level of existing medical facilities in the inhabited locality, create a list of places for their possible location, find areas of the locality that are not in the access zone. Results. The method of choosing the location of the medical center has been improved, which makes it possible to make decisions based not only on the shortest distance from the center to the patient, but also on the level of its accessibility. For the first time, the structure of information technology for multivariate analysis of a network of city medical centers for decision support systems using GIS technologies is proposed. Conclusions. The medical facilities location problem, which is in increasing the level of accessibility by expanding the area of medical coverage of the territory in which the city population lives by using GIS was practically fulfilled as an IDEF0 model that defines the procedure for solving the problem and choosing the location of the medical center. The practical significance of obtained results has been proven on a practical example – an analysis of the existing hospital system for the provision of emergency medical care in Kharkiv. UK: Актуальність. Розглянуто проблему раціонального розміщення медичних установ населеного пункту. Запропоновано методи оцінки ефективності використання існуючої медичної мережі та пошуку шляхів її покращення при реалізації проектів міського розвитку. Метою роботи є побудова і вивчення порядку вирішення проблеми розміщення медичних установ з урахуванням існуючої інфраструктури міста для виконання вимог доступності. Мета. Метою роботи є побудова та вивчення процедури вирішення проблеми розміщення медичних закладів із врахуванням існуючої інфраструктури міста для виконання вимог щодо доступності. Метод. Сформовано набір факторів, які впливають на розміщення медичних установ і дозволяють прийняти систематичне і раціональне рішення при виборі місця. Запропоновано метод вирішення проблеми розміщення медичних установ, що забезпечує підвищення рівня їх доступності з урахуванням чисельності населення, його просторового розподілу, існуючої в населеному пункті транспортної розв’язки і пробок на дорогах. Процедура вирішення завдання представлена у вигляді моделі IDEF0. Метод заснований на геоінформаційному аналізі даних, результати якого шляхом просторової кластеризації представлені у вигляді набору картографічних моделей, сукупність яких дозволяє сформувати рішення про місце розташування. Метод дозволяє оцінити рівень доступності існуючих медичних установ в населеному пункті, створити список місць для їх можливого розташування, виявити райони місцевості, що не входять в зону доступності. Отримані результати. Удосконалено метод вибору місця розташування медичного центру, що дає можливість прийняття рішень, спираючись не лише на найкоротші відстані від центру до пацієнта, а й на рівні його доступності. Вперше запропоновано структуру інформаційної технології багатофакторного аналізу мережі медичних центрів міста для систем підтримки прийняття рішень за допомогою ГІС-технологій. Висновки. Проблема розміщення медичних установ, яка полягає в підвищенні рівня доступності за рахунок розширення зони медичного охоплення території, на якій проживає населення міста, з використанням ГІС, була вирішена практично і представлена у вигляді моделі IDEF0, яка визначає процедуру вирішення проблеми і вибору місця розташування медичного центру. Практична значимість отриманих результатів була доведена на практичному прикладі – аналізі існуючої системи закладів надання невідкладної медичної допомоги в Харкові.Item Оценка информативности и отбор экземпляров на основе хэширования(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Субботин, Сергей Александрович; Субботін, Сергій Олександрович; Subbotin, S. A.RU: Актуальность. Для сокращения размерности данных при построении диагностических и распознающих моделей возникает необходимость отбора наиболее информативных экземпляров, а также отбора наиболее информативных признаков. Затраты времени на отдельную реализацию данных процедур являются высокими вследствие итеративности и взаимосвязанности данных процедур. Цель. Цель работы – сокращение временных затрат на сокращение размерности данных путем создания метода отбора наиболее информативных экземпляров на основе хэширования. Метод. Предложен метод расчета весов для определения хэшей экземпляров, который детерминированным способом определяет веса признаков на основе их рангов, которые, в свою очередь, определяет с учетом числа равных разбиений диапазонов признаков, минимально достаточного для выделения кластеров на оси признака с приемлемой точностью. Это позволяет исключить необходимость итеративного перебора различных комбинаций признаков, определения случайных проекций признаков, а также решение итеративных оптимизационных задач поиска наилучшей проекции признаков, что существенно сокращает затраты времени на расчет весов, при этом обеспечивая локальную чувствительность хэша. Полученные хэши возможно использовать как для отбора экземпляров, так и для отбора признаков. Предложен метод определения индивидуальной и групповой значимости экземпляров выборки, в котором использует как меру сходства расстояния между хэшами экземпляров и по аналогии с методом потенциалов находит потенциалы, наводимые классами на каждый экземпляр, а на их основе определяет показатели значимости экземпляров, исходя из того, что экземпляр в пространстве признаков тем информативнее, чем меньше минимальная разность потенциалов классов, наводимых на экземпляр. Предложен метод определения оценок информативности признаков, который на основе нормирования весов, полученных при формировании хэшей, определяет показатели информативности признаков, отдавая предпочтение признакам с меньшим числом разбиений. Результаты. Проведено экспериментальное исследование, подтвердившее работоспособность предложенных методов при решении практических задач. Выводы. Разработанное математическое обеспечение может быть рекомендовано для решения задач сокращения размерности данных. UK: Актуальність. Для скорочення розмірності даних при побудові діагностичних і розпізнавальних моделей виникає необхідність відбору найбільш інформативних екземплярів, а також відбору найбільш інформативних ознак. Витрати часу на окрему реалізацію даних процедур є високими внаслідок ітеративності і взаємопов'язаності цих процедур. Мета. Мета роботи – скорочення витрат часу на скорочення розмірності даних шляхом створення методу відбору найбільш інформативних екземплярів на основі хешування. Метод. Запропоновано метод розрахунку ваг для визначення хешів екземплярів, який детермінованим способом визначає ваги ознак на основі їх рангів, які, у свою чергу, визначає з урахуванням кількості рівних розбиттів діапазонів ознак, мінімально достатньої для виділення кластерів на вісі ознаки з прийнятною точністю. Це дозволяє виключити необхідність ітеративного перебору різних комбінацій ознак, визначення випадкових проекцій ознак, а також вирішення ітеративних оптимізаційних задач пошуку найкращої проекції ознак, що істотно скорочує витрати часу на розрахунок ваг, при цьому забезпечуючи локальну чутливість хеша. Отримані хеші можливо використовувати як для відбору екземплярів, так і для відбору ознак. Запропоновано метод визначення індивідуальної та групової значимості екземплярів вибірки, що використовує як міру подібності відстань між хешами зразків і за аналогією з методом потенціалів знаходить потенціали, що наводяться класами на кожен екземпляр, а на їх основі визначає показники значущості екземплярів, виходячи з того, що екземпляр в просторі ознак тим інформативніше, чим менше мінімальна різниця потенціалів класів, що наводяться на екземпляр. Запропоновано метод визначення оцінок інформативності ознак, який на основі нормування ваг, отриманих при формуванні хешів, визначає показники інформативності ознак, віддаючи перевагу ознаками з меншою кількістю розбиттів. Результати. Проведено експериментальне дослідження, яке підтвердило працездатність запропонованих методів при вирішенні практичних завдань. Висновки. Розроблене математичне забезпечення може бути рекомендовано для вирішення завдань скорочення розмірності даних. EN: Context. To reduce the data dimensionality in the diagnostic and recognition model construction, it becomes necessary to select the most informative instances, as well as to select the most informative features. The time spent on the separate implementation of these procedures is high due to the iterativity and interconnectedness of these procedures. Objective. The purpose of this work is to reduce the time spent on reducing the data dimensionality by creating a method for selecting the most informative instances based on hashing. Method. A method for calculating weights for determining the hashes of instances is proposed, which determines the weights of features based on their ranks in a deterministic way, which, in turn, determines, taking into account the number of equal partitions of the ranges of features, the minimum sufficient to distinguish clusters on the axis of the feature with acceptable accuracy. This eliminates the need for iterative enumeration of various combinations of features, determining random projections of features, as well as solving iterative optimization problems of finding the best projection of features, which significantly reduces the time spent on calculating weights, while ensuring the local sensitivity of the hash. The hashes obtained can be used both for the selection of instances and for the selection of features. A method for determining the individual and group significance of sample instances is proposed, in which it uses the distance between the hashes of the instances as a measure of similarity and, by analogy with the potential method, finds the potentials induced by the classes for each instance, and on their basis determines the indicators of the significance of the instances, based on the fact that the instance in the feature space, the more informative the less the minimum potential difference of the classes induced on the specimen. A method for determining the estimates of the informativeness of features is proposed, which, on the basis of normalizing the weights obtained during the formation of hashes, determines the indicators of the informativeness of features, giving preference to features with a smaller number of partitions. Results. An experimental study has been carried out, which has confirmed the efficiency of the proposed methods in solving practical problems. Conclusions. The developed software can be recommended for solving problems of data dimension reduction.Item Reference points method for human head movements tracking(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Rakova, A. O.; Bilous, N. V.; Ракова, А. О.; Білоус, Н. В.EN: Context. The direction of the human face vector is an indicator of human attention. It has many applications in our daily lives, such as human-computer interaction, teleconferencing, virtual reality and 3D sound rendering. Moreover, determining the position of the head can be used to compare the exercises performed by a person with a certain standard, which brings us to investigation of ways to efficiently track moves. Depth-camera based systems, frequently used for these purposes, have significant drawbacks such as accuracy decreasing on the direct sunlight and necessity of additional equipment. The recognition from the two-dimensional image becomes more widespread and eliminates difficulties related to depth cameras which allows them to be used indoors and outdoors. Objective. The purpose of this work is creation of the method that will allow us to track human head moves and record only significant vectors of head direction. Methods. This paper suggests reference points method that decreases set of recorded vectors to minimal amount significant to describe head moves. It also investigates and compares existing methods for determining the vector of the face in terms of use in suggested approach. Results. Suggested reference points method shows ability to highly decrease set of head direction vectors that describe the move. According to the results of the study, regression-based methods showed significantly better accuracy and independence from light and partial face closure so they were chosen to be used as methods to get head direction vector in reference points approach. Conclusions. Research confirmed applicability of reference points method for human movements tracking and shown that methods of determining human head vector by two-dimensional image can compete in accuracy with RGBD-based methods. Thus combined with suggested approach these methods expose less restrictions in use than RGBD-based ones. UK: Актуальність. Напрямок вектору обличчя людини є показником уваги людини. У нашому повсякденному житті він має багато застосувань, такі як взаємодія людина-комп’ютер, телеконференції, віртуальна реальність та 3D-передача звуку. Більше того, визначення положення голови можна використати для порівняння вправ, які виконує людина, з певним стандартом, що приводить нас до дослідження способів ефективного відстеження рухів. Системи на основі глибинних камер, які часто використовуються для цих цілей, мають суттєві недоліки, такі як зниження точності від прямого сонячного світла та необхідність додаткового обладнання. Розпізнавання від двовимірного зображення набуває все більшого поширення та усуває труднощі, пов’язані з глибинними камерами, що дозволяє використовувати їх у приміщенні та на відкритому повітрі. Мета. Метою даної роботи є створення методу, який дозволить нам відстежувати рухи голови людини і записувати лише значні вектори напрямку голови. Методи. У цій роботі пропонується метод опорних точок, який зменшує набір записаних векторів до мінімальної кількості, значущої для опису рухів голови. Він також досліджує та порівнює існуючі методи визначення вектору обличчя з точки зору використання у запропонованому підході. Результати. Запропонований метод опорних точок показує здатність сильно зменшувати набір векторів напрямку голови, які описують рух. Відповідно до результатів дослідження, методи, засновані на регресії, показали значно кращу точність та незалежність від світла та часткового закриття обличчя, тому їх було обрано для використання в якості методів отримання вектору напрямку голови в підході опорних точок. Висновки. Дослідження підтвердили застосовність методу опорних точок для відстеження рухів людини і показали, що методи визначення вектору голови людини за двовимірним зображенням можуть конкурувати в точності з методами на основі RGBD. Таким чином, у поєднанні із запропонованим підходом ці методи мають менше обмежень у використанні, ніж такі, що базуються на RGBD.Item The general concept of the methods of algorithmic classification trees(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Povkhan, І. F.; Повхан, І. Ф.EN: Context. The general problem of constructing logical trees of recognition (classification) in the theory of artificial intelligence is considered in this paper. The object of this study is the concept of the classification tree (a logical and an algorithmic ones). The current methods and algorithms for constructing algorithmic classification trees are the subject of the study. Objective. This work aims to create a simple and effective method for constructing tree-like recognition models on the basis of algorithmic classification trees for the training set of discrete information, which is characterized by the structure of the logical classification trees obtained on the basis of independent classification algorithms evaluated through the functional of calculating their overall efficiency. Method. The general method of constructing algorithmic classification trees is proposed. It builds a tree-like structure (a classification model) for a given initial training data set. This structure consists of a set of autonomous algorithms of classification and recognition which have been evaluated at each step (stage) of constructing the model based on the given initial dataset. Namely, the method for constructing the algorithmic classification tree is proposed. The main idea of this method is to step by step approximate the initial dataset of arbitrary size and structure using a set of independent classification algorithms. This method, when forming the current vertex of the algorithmic tree (a node, a generalized feature) ensures the selection of the most effective (high-quality) autonomous classification algorithms from the initial dataset. In the process of constructing the resulting classification tree this approach can significantly reduce the size and complexity of the tree (the total number of branches, vertices and tiers of the structure) and improve the quality of its subsequent analysis (interpretability), the possibility of decomposition. The proposed method of constructing an algorithmic classification tree enables building different types of tree-like recognition models for a wide class of problems in the theory of artificial intelligence. Results. The algorithmic classification tree method, developed and presented in this work, was implemented in the software and was studied and compared with the methods of logical classification trees (based on the selection of a set of elementary features) when solving the problem of recognizing real data of the geologic type. Conclusions. The results of the conducted experiments described in this paper confirm the functional efficiency of the proposed mathematical software and show the possibility of its future use for solving a wide range of practical problems of recognition and classification. Further research prospects and approbation may consist in developing a limited method of the algorithmic classification tree, whose main points include the introduction of the criterion for stopping the procedure of constructing a tree model based on the depth of the structure, optimization of its software implementations, introduction of new types of algorithmic trees, and also the experimental research of this method while applying it for solving a wider range of practical problems. UK: Актуальність. Розглянута загальна задача побудови логічних дерев розпізнавання (класифікації) в теорії штучного інтелекту. Об‘єктом даного дослідження є концепція дерева класифікації (логічного та алгоритмічного). Предметом дослідження є актуальні методи та алгоритми побудови алгоритмічних дерев класифікації. Мета. Метою даної роботи є створення простого та ефективного методу побудови деревоподібних моделей розпізнавання на основі алгоритмічних дерев класифікації для навчальних вибірок дискретної інформації, який характеризується структурою отриманих логічних дерев класифікації з незалежних алгоритмів класифікації оцінених на основі функціоналу розрахунку їх загальної ефективності. Метод. Пропонується загальний метод побудови алгоритмічних дерев класифікації, який для заданої початкової навчальної вибірки будує деревоподібну структуру (модель класифікації), яка складається з набору автономних алгоритмів класифікації та розпізнавання оцінених на кожному кроці (етапі) побудови моделі за даною початковою вибіркою. Тобто пропонується метод побудови алгоритмічного дерева класифікації основна ідея якого полягає в по кроковій апроксимації начальної вибірки довільного об‘єму та структури набором незалежних алгоритмів класифікації. Даний метод при формуванні поточної вершини алгоритмічного дерева (вузла, узагальненої ознаки) забезпечує виділення найбільш ефективних (якісних) автономних алгоритмів класифікації з початкового набору. Такий підхід при побудові результуючого дерева класифікації дозволяє значно скоротити розмір та складність дерева (загальну кількість гілок, вершин та ярусів структури) підвищити якість його наступного аналізу (інтерпретабельність), можливість декомпозиції. Запропонований метод побудови алгоритмічного дерева класифікації дозволяє будувати різнотипні деревоподібні моделі розпізнавання для широкого класу задач теорії штучного інтелекту. Результати. Розроблений та представлений в даній роботі метод алгоритмічного дерева класифікації отримав програмну реалізацію та був досліджений та порівняний з методами логічних дерев класифікації (на основі селекції набору елементарних ознак) при розв‘язку задачі розпізнавання реальних даних геологічного типу. Висновки. Проведені в даній роботі експерименти підтвердили працездатність запропонованого математичного забезпечення та показують можливість його перспективного використання для розв‘язку широкого спектру практичних задач розпізнавання та класифікації. Перспективи подальших досліджень та апробацій можуть полягати в створенні обмеженого методу алгоритмічного дерева класифікації, який полягає в веденні критерію зупинки процедури побудови моделі дерева за глибиною структури, оптимізації його програмних реалізацій, введення нових типів алгоритмічних дерев а також експериментальних дослідженнях даного методу на більш широке коло практичних задач.Item Architecture and training algorithm for neural network to recognize voice signals(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Molchanova, V. S.; Mironenko, D. S.; Молчанова, В. С.; Міроненко, Д. С.EN: Context. Typically, interaction between user and mobile devices is realized by touchings. However, many situations, when to implement such interaction is too awkward or impossible, exist. For example, with some diseases of musculoskeletal system, motility of movements may be impaired. It leads to inability to use device efficiently. In that case, a task of looking for alternative ways of person-device interaction becomes relevant. Voice interface development can be one of the most prospective tasks in that way. Objective. The goal of the study is to develop a project of neural network architecture and internal components for voice-controlled systems. Resulting interface have to be adapted for processing and recognition Ukrainian speech. Method. An approach, based on audio signal analyzing by sound wave shape and spectrogram, is used for making got via microphone data, appropriable for processing. Using neural network makes possible sounds classification by generated audio signal and information of its transcription. The neural network structure is completely adapted to peculiarities of Ukrainian phonetics. It takes into account the nature of the sound wave, generated during sound pronunciation, as well the number of sounds in Ukrainian phonetics. Results. Experiments were carried out aimed to choosing optimal neural network architecture and training sample dimension. The root-mean-square deviation of neural network error was used as the main criterion in assessing its effectiveness. A comparative analysis of effectiveness of the proposed neural network and existed on the market speech recognition tools showed improvement in the relative measures of recognition by 9.26%. Conclusions. Obtained in the research results can be used for full-featured voice interface implementation. Despite the fact that the work is focused on recognition Ukrainian speech, the proposed ideas can be used during developing transcribing services for other languages. UK: Актуальність. Зазвичай взаємодія користувача з мобільним пристроєм, наприклад, телефоном або планшетом реалізується за допомогою торкань. Однак можливий цілий ряд ситуацій, коли здійснення такого способу людино-машинної взаємодії виявляється скрутним або навіть неможливим. Наприклад, при деяких захворюваннях опорно-рухового апарату можливе порушення моторики рухів, що в свою чергу призводить до неможливості повноцінно використовувати пристрій, помилок, втрати часу. У такій ситуації актуальним стає пошук альтернативних шляхів взаємодії користувача з системою. Розробка голосових інтерфейсів є одним з найбільш перспективних напрямків даної роботи. Мета дослідження полягає в розробці методу оптимізації даних звукових хвиль і їх застосуванні при навчанні нейронної мережі для розпізнавання голосових сигналів, утворених вимовою звуків українською мовою. Метод. Для реалізації проекту запропонованої у роботі системи, використовується підхід, заснований на аналізі аудіосигналу за формою утвореною їм звукової хвилі і спектрограми, а також застосуванні штучних нейронних мереж у процесі подальшої класифікації та виділення окремих, характерних для української мови, звуків. Нейронна мережа являє собою тришаровий персептрон, структура якого повністю адаптована під особливості української фонетики. Враховується характер звукової хвилі, яка утворюється під час вимови того чи іншого звуку, а також кількість різноманітних звуків в українській фонетиці. Результати. Проведено ряд експериментів, спрямованих на вибір оптимальної архітектури нейронної мережі і розмірність навчальної вибірки. В якості основного критерію при оцінці ефективності нейронної мережі використовувалося середньоквадратичне відхилення її помилки. В процесі тестування було визначено кілька варіантів комбінацій параметрів нейронної мережі, при яких досягалися найкращі результати. Порівняльний аналіз ефективності запропонованої в роботі нейронної мережі й існуючих на ринку інструментів розпізнавання голосу показав поліпшення відносних показників розпізнавання на 9,26%. Висновки. Отримані в роботі результати досліджень і архітектура нейронної мережі можуть бути використані під час реалізації повноцінного голосового інтерфейсу для мобільних пристроїв під управлінням операційної системи Android. Незважаючи на те, що робота орієнтована на розпізнавання мовлення українською мовою, ідеї які використовуються для її реалізації можуть бути використані при транскрібаціі голосу на інших мовах..Item Удосконалення алгоритму виявлення динамічних об’єктів на відеопослідовностях(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Катеринчук, І. С.; Бабарика, А. О.; Katerynchuk, I. S.; Babaryka, A. O.UK: Актуальність. Впровадження функцій відеоаналітики в системи відеоспостереження дає можливість підвищити ефективність застосування вищевказаних систем. Однією із функцій таких інтелектуальних систем відеоспостереження є виявлення динамічних об’єктів в секторах огляду камер відеоспостереження. Існуючі методи виділення фону та розпізнавання об’єктів мають суттєві недоліки, що обмежують їх застосування на практиці, а саме: за умови низької контрастності алгоритми не в змозі виділити об’єкт з фону; деякі рухомі об’єкти можуть розпізнаватися як фон, алгоритми критичні до умов освітлення тощо. Саме тому, актуальним завданням є розробка та вдосконалення методів виявлення динамічних об’єктів у відеопослідовностях. Мета. Дослідження присвячено розробці удосконаленого методу виявлення динамічних об’єктів у відеопослідовностях. Метод. При побудові методу виявлення динамічних об’єктів у відеопослідовностях використовувалися підходи щодо виділення фону на основі попіксельного аналізу кадрів із застосуванням елементів теорії експертних систем. Результати. В роботі представлено удосконалений метод виявлення динамічних об’єктів у відеопослідовностях, який оснований на алгоритмі ViBe. Запропонований підхід відрізняється від оригінального застосуванням колірної схеми U*V*W*, використанням подвійних порогових рівнів та елементів теорії експертних систем для усунення невизначеностей у класифікації пікселів (математичний апарат теорії Демстера-Шефера), а також, використанням динамічного підходу в оновленні фонової моделі за рахунок сусідніх пікселів. Метод виявлення динамічних об’єктів у відеопослідовностях включає такі етапи: ініціалізація фонової моделі (для кожного пікселя з відомими координатами зберігається кількість його попередніх значень у поточному кадрі); виявлення переднього плану; наступним кроком є обчислення кількості точок, котрі належать до переднього плану та до фону. З метою усунення невизначеності, коли піксель одночасно може належати як динамічному об’єкту так і фону, та однозначної класифікації застосовано математичний апарат теорії Демстера-Шефера; після виявлення переднього плану відбувається оновлення фонової моделі. В основу якої покладена трирівнева побудова околу досліджуваного пікселя та застосування рівномірного закону розподілу випадкових величин всередині кожного із трьох рівнів. Висновки. Експериментальне дослідження удосконаленого методу у порівнянні з оригінальним ViBe проводилися з використанням тестових фреймів з набору CDNET у різноманітних варіантах навколишнього середовища та з різними варіантами роздільної здатності. Консолідовані результати вказують на покращення результатів запропонованого методу в порівнянні з оригінальним ViBe в середньому на 6,7%. EN: Context. The implementation of video analytics functions in video surveillance systems makes it possible to increase the efficiency of these systems. One of the functions of these intelligent video surveillance systems is to detect dynamic objects in the surveillance sectors of video surveillance cameras. Existing methods of background subtractoin and object recognition have important disadvantages that limit their application in practice: under low contrast algorithms can not select an object from the background; some moving objects can be recognized as a background, algorithms critical to lighting conditions, and so on. Therefore, an important task is to develop and improve methods for detecting dynamic objects in video sequences. Objective. The research is devoted to the development of an improved method for detecting dynamic objects in video sequences. Method. For moving objects detection in video sequences we used background subtraction methods based on pixel-by-pixel analysis of frames using elements of the expert systems theory. Results. In this paper, we propose an improved method for detecting dynamic objects in video sequences, which is based on the ViBe algorithm. The proposed approach differs from original the using of U*V*W* color model, using double threshold levels and some elements of theory expert systems for removal of vaguenesses in pixel classification (Dempster-Shafer theory) and dynamic method for updating background pixel models. Proposed algorithm include following stages: initialization of the background model (for each pixel with known parameters, the number of previous values in the current frame is stored); foreground detection; the next step is a calculation amounts of points, that belong to the foreground and to the background. For removal of vaguenesses in pixel classification we used some elements of Dempster-Shafer theory. After initialization of the background model and foreground detection next stage is updating background model. For this we used a three-level constructed neighborhood of the studied pixel and used of the even distribution of random values is into each of three levels. Conclusions. Experimental research of the improved algorithm in comparing to original ViBe conducted with the use of test frames from a set of CDNET in the various variants of environment and with the different variants of discriminability. The consolidated results specify on the improvement of results of an offer method as compared to original ViBe on the average on 6,7%.Item Вивчення критеріїв інформативності даних при впровадженні апарату дерев рішень у методах структурної класифікації зображень(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Гадецька, С. В.; Гороховатський, В. О.; Стяглик, Н. І.; Gadetska, S. V.; Gorokhovatsky, V. A.; Stiahlyk, N. I.UK: Актуальність. Дієві класифікаційні рішення у сучасних системах комп’ютерного зору потребують поглибленого вивчення природи оброблюваних даних. Кластерне подання для базової системи структурних ознак як множини дескрипторів ключових точок зображення сприяє зниженню розмірності та суттєвому спрощенню засобів аналізу даних. Основним інструментом є статистичне дослідження даних описів у складі кластерного подання, яке відображає узагальнені властивості візуального об’єкта. Впровадження апарату дерев ґрунтується на статистичному аналізі компонентів даних задля прийняття рішення про віднесення візуального об’єкту до відповідного класу. Побудова дерев базується на показниках інформативності даних, що забезпечують процес логічного оброблення при розділенні у гілках дерева. Маючи єдину ймовірнісну природу, ці показники вимірюють і оцінюють суттєво різну за змістом інформацію. Важливим представляється вивчення як загальних властивостей цих критеріїв у задачі класифікації, так і оцінювання їх індивідуальних характеристик. Мета роботи. Вирішення задачі класифікації візуальних об’єктів за кластерним поданням даних для структурного опису зображення із застосуванням апарату дерев рішень. Метод. Запропоновано спосіб класифікації зображень на основі кластерного подання даних із використанням апарату дерев рішень та інструментарію теорії інформації. Результати. Підтверджено працездатність і ефективність методу класифікації шляхом застосування апарату дерев до кластерного подання даних структурного опису зображення. На прикладах застосування різних критеріїв інформативності для реальних експериментальних даних зображень оцінена результативність створених дерев. Порівняльним чином проаналізовані особливості впровадження різних критеріїв інформативності даних при побудові дерева рішень. Висновки. Застосування розглянутих критеріїв інформативності різним чином задає послідовність впровадження незалежних змінних у класифікаційному дереві, якими виступають числові показники кластерного подання опису зображення. Проведені розрахунки свідчать про те, що ентропія Шеннона та коефіцієнт Джині є достатньо потужними критеріями інформативності, які забезпечують практичну побудову класифікаційного дерева рішень. Схожість функції сумісної інформативності кореневого вузла для різних критеріїв підтверджує об’єктивність проведеного дослідження, а їх відмінність відображає індивідуальний характер чутливості до аналізованих даних. Наукову новизну дослідження складає удосконалення та статистичне обґрунтування процедур прийняття класифікаційних рішень для даних кластерного подання описів зображень на основі впровадження моделей дерев. Практична значущість роботи полягає у підтвердженні результативності запровадження апарату дерев для класифікації даних на прикладах зображень у системах комп’ютерного зору. EN: Context. Effective classification solutions in modern computer vision systems require an in-depth study of the nature of the processed data. The cluster representation for the basic system of structural features as a set of descriptors of key image points helps to reduce dimensionality and significantly simplify data analysis tools. The main tool is a statistical study of these descriptions as part of a cluster presentation, which reflects the generalized properties of a visual object. The implementation of the tree apparatus is based on a statistical analysis of data components to make a decision on assigning a visual object to the corresponding class. The construction of trees is based on indicators of informativeness of data that provide the logical processing process when dividing in tree branches. Having a single probabilistic nature, these indicators measure and evaluate information that is significantly different in content. It is important to study both the general properties of these criteria in the classification problem and the assessment of their individual characteristics. Objective. The solution of the problem of classifying visual objects according to the cluster representation of data for the structural description of the image using the apparatus of decision trees. Method. A method for classifying images based on a cluster representation of data using the apparatus of decision trees and tools of information theory is proposed. Results. The efficiency and effectiveness of the classification method is confirmed by applying the tree apparatus to the cluster representation of the structural image description data. Using examples of various informational content criteria for real experimental image data, the effectiveness of the created trees is estimated. The features of the introduction of various criteria for information content in the construction of a decision tree are analyzed comparatively. Conclusions. The application of the considered informational criteria in various ways sets the sequence for introducing independent variables in the classification tree, which are quantitative indicators of the cluster representation of the image description. The calculations show that the Shannon entropy and the Gini coefficient are quite powerful informational criteria that provide practical construction of a classification decision tree. The similarity of the joint informational function of the root node for different criteria confirms the objectivity of the study, and their difference reflects the individual nature of sensitivity to the analyzed data. The scientific novelty of the study is the improvement and statistical justification of the procedures for making classification decisions for cluster presentation data of image descriptions based on the introduction of tree models. The practical significance of the work is to confirm the effectiveness of the implementation of the tree apparatus for classifying data using examples of images in computer vision systems.Item Research of two systems E2/H2/1 with ordinary and shifted distributions by the spectral decomposition method(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Tarasov, V. N.; Тарасов, В. Н.EN: Context. In the queueing theory, the studies of G/G/1 systems are relevant because it is impossible to obtain solutions for the waiting time in the final form in the general case with arbitrary laws of distributions of the input flow and of the service time. Therefore, the study of such systems for particular cases of input distributions is important. The problem of deriving a solution for the average waiting time in a queue in closed form for a pair of systems with ordinary and with shifted Erlang and hyperexponential input distributions is considered. Objective. Obtaining a solution for the main system characteristic – the average waiting time in queue for two queuing systems of type G/G/1 with conventional and with shifted second-order Erlang and Hyperexponential input distributions. Method. To solve this problem, we used the classical spectral decomposition method for solving the Lindley integral equation, which plays an important role in the theory of G/G/1 systems. This method allows obtaining a solution for the average waiting time for the considered systems in a closed form. For the practical application of the obtained results, the well-known probability theory moments method is used. Results. For the first time, spectral expansions of the solution of the Lindley integral equation are obtained for two systems, with the help of which the formulas for the average waiting time in the queue are derived in closed form. Conclusions. Spectral expansions of the solution of the Lindley integral equation for the systems under consideration are obtained and their complete coincidence is proved. Consequently, the formulas for the average waiting time in the queue for these systems are the same, but with modified parameters. It is shown that in the system with a delay in time, the average waiting time is less than in a conventional system. The resulting for waiting time formulas expand and supplement the known queuing theory incomplete formula for the average waiting time for G/G/1 systems with arbitrary laws distributions of input flow and service time. This approach allows us to calculate the average latency for these systems in mathematical packages for a wide range of traffic parameters. All other characteristics of the systems are derived from the waiting time. In addition to the average waiting time, such an approach makes it possible to determine also moments of higher orders of waiting time. Given the fact that the packet delay variation (jitter) in telecommunications is defined as the spread of the waiting time from its average value, the jitter can be determined through the variance of the waiting time. The results are published for the first time. UK: Актуальність. В теорії масового обслуговування дослідження систем G/G/1 актуальні в зв’язку з тим, що не можна отримати рішення для часу очікування в кінцевому вигляді в загальному випадку при довільних законах розподілів вхідного потоку і часу обслуговування. Тому важливі дослідження таких систем для окремих випадків вхідних розподілів. Була розглянута задача виведення рішення для середнього часу очікування в черзі в замкнутій формі для двох систем зі звичайними і зі зсунутими ерлангівськими та гіперекспонентними вхідними розподілами. Мета роботи. Отримання рішення для основної характеристики системи – середнього часу очікування вимог в черзі для двох систем масового обслуговування типу G/G/1 зі звичайними та зі зсунутими ерлангівськими та гіперекспонентними вхідними розподілами. Метод. Для вирішення поставленого завдання був використаний класичний метод спектрального розкладання рішення інтегрального рівняння Ліндлі. Цей метод дозволяє отримати рішення для середнього часу очікування для розглянутих систем в замкнутій формі. Метод спектрального розкладання рішення інтегрального рівняння Ліндлі грає важливу роль в теорії систем G/G/1. Для практичного застосування отриманих результатів було використано відомий метод моментів теорії ймовірностей. Результати. Вперше отримано спектральне розкладання рішення інтегрального рівняння Линдли для двох систем, за допомогою якого виведено розрахункове вираз для середнього часу очікування в черзі в замкнутій формі. Висновки. Отримано спектральне розкладання рішення інтегрального рівняння Ліндлі для розглянутих систем, та з їх допомогою виведено розрахункове вираз для середнього часу очікування в черзі для цих систем в замкнутій формі. Показано, що в системі з запізненням у часі середній час очікування менше, ніж у звичайній системі. Отримане розрахункове вираз для часу очікування розширює і доповнює відому незавершену формулу теорії масового обслуговування для середнього часу очікування для систем G/G/1 з довільними законами розподілів вхідного потоку і часу обслуговування. Такий підхід дозволяє розрахувати середній час очікування для зазначених систем в математичних пакетах для широкого діапазону зміни параметрів трафіку. Всі інші характеристики систем є похідними часу очікування. Крім середнього часу очікування, такий підхід дає можливість також визначити моменти вищих порядків часу очікування. З огляду на той факт, що варіація затримки пакетів (джиттер) в телекомунікації визначається як дисперсія часу очікування від його середнього значення, то джиттер можна буде визначити через дисперсію часу очікування. Отримані результати публікуються вперше.Item Аналіз підходів до моделювання та верифікації кіберфізичних систем(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Коротунов Сергій Ю.; Табунщик Галина Володимирівна; Korotunov, S. U.; Tabunshchyk, G. V.UK: Актуальність. Сучасні тенденції в продуктивності та складності вимог до використання систем вимагають принципово нових підходів до проектування, в яких кібернетичні та фізичні компоненти інтегруються на різних етапах. Кіберфізичні системи оточують людину майже у всіх сферах існування, починаючи з помешкань та транспорту і закінчуючи медичними апаратами та міжрегіональними електромережами. Тому верифікація та перевірка роботи таких систем є актуальною задачею сьогодення. В таких системах програмне забезпечення та фізичні підсистеми працюють у різних часових та просторових вимірах, взаємодіють різними способами. Розглянуто основні підходи до верифікації кіберфізичних систем. Об’єктом досліджень є процес верифікації кіберфізичних систем, предметом – методи верифікації кіберфізичних систем, моделі та логіки що використовуються при формальній верифікації. Мета. Мета роботи полягає в проведенні аналізу підходів до верифікації кіберфізичних систем, з деталізацією окремих етапів, таких як вибір моделей, інструментів верифікації, та, власно, методів верифікації. Метод. Основними методами, що викладені в роботі, є методи формальної верифікації кіберфізичних систем, а саме – симуляція, доведення теорем, символічне виконання та перевірка моделі. Детально розглянуто методологію методу перевірки моделі – модель Кріпке та темпоральні логіки: логіка дерев обчислень та логіка лінійного часу. Також проведено моделювання з використанням скінчених автоматів. Результати. Виконано моделювання кіберфізичної системи у вигляді створення моделі Кріпке, що дозволило описати всі стани системи, необхідні для виконання формальної верифікації. Висновки. Проведено дослідження характеристик кіберфізичних систем, виконано аналіз методів верифікації таких систем. Зазначені недоліки стандартної методології, які більш за все стосуються етапу моделювання кіберфізичних систем. Доведено найбільшу перспективність методу перевірки моделі, для якого розглянуто основну методологію. Дано характеристику моделям Кріпке та темпоральним логікам як основним елементам методу перевірки моделі. Показано можливість використання скінченних автоматів, а саме моделей Кріпке, для моделювання елементів кіберфізичної системи. Наукова новизна роботи полягає в тому що було розроблено моделі кіберфізичних систем, які, на відміну від існуючих, засновані на моделях Кріпке, що дозволяє зробити детальний опис усіх станів системи, що, у свою чергу, є важливим кроком для виконання верифікації такої системи. Практичною цінністю роботи є розроблені моделі електронезалежної станції альтернативної енергетики, що дозволять автоматизувати процес зарядки електричних транспортних засобів. Були реалізовані цифрові двійники, які дозволяють моделювати процеси електронезалежної станції альтернативної енергетики. Розроблені двійники використовуються при вивчені дисциплін при підготовки бакалаврів та магістрів спеціальності 121 комп’ютерні науки. EN: Context. Current trends in the performance and complexity of system requirements require fundamentally new approaches to design, in which cybernetic and physical components are integrated at different stages. Cyber-physical systems are systems that provide close interaction between physical and cybernetic components, integration of computing, physical processes and networks. In such systems, software and physical subsystems operate in different temporal and spatial dimensions, interacting in different ways. Cyber-physical systems surround humans in almost every area of existence, from housing and transportation to medical devices and interregional power grids. Therefore, verification and validation of such systems is an urgent task today. Approaches to verification of cyber-physical systems are considered. The object of research is the process of verification of cyber-physical systems, the subject is the methods of verification of cyber-physical systems, models and logic used in formal verification. Objective. The purpose of the work is to analyze approaches to the verification of cyber-physical systems, detailing the individual steps, such as the selection of models, verification tools, and, in fact, verification methods. Method. The main methods outlined in the paper are methods of formal verification of cyber-physical systems, namely simulation, theorem proving, symbolic execution, and model checking. In addition, the methodology of the model checking method – the Kripke structure and temporal logics: logic of computational trees and linear time logic is discussed in detail. Modeling using finite state machines is also performed. Results. The paper deals with modeling of the cyber-physical system in the form of creation of the Kripke structure that allowed to describe all states of the system necessary for executing of formal verification. Conclusions. The paper describes the characteristics of cyber-physical systems, analyzes the methods of verification of such systems. After analysis the conclusion is made about the most promising method of model verification, for which the basic methodology is considered. Characteristics of Kripke structure and temporal logics are described as the main elements of the model checking method. Following the review, the shortcomings of the standard methodology most relevant to the modeling stage of cyber-physical systems are concluded. The possibility of using finite state machines, namely Kripke structures, for modeling elements of a cyber-physical system is shown. The scientific novelty of the work is that models of cyber-physical systems have been developed, which, unlike existing ones, are based on Kripke structures, which allow to make a detailed description of all states of the system, which, in turn, is an important step to verify such a system. The practical value of the work is the developed models of the independent power station of alternative energy, which will automate the process of charging electric vehicles. Digital duplicates have been implemented, which allow modeling the processes of an independent energy station of alternative energy. The developed duplicates are used in the study of disciplines in the preparation of bachelors and masters in 121 computer science.Item Accuracy characteristics of radio monitoring antennas(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Shcherbyna, O. A.; Ilnitskyi, L. Ya.; Mykhalchuk, I. I.; Kozhokhina, O. V.; Щербина, О. А.; Ільницький, Л. Я.; Михальчук, І. І.; Кожохіна, О. В.EN: Context. The constant increase in the number of radio electronic equipment leads to an ever-increasing complication of the electromagnetic environment. That requires constant monitoring to ensure electromagnetic compatibility, as well as the development of high-quality universal antennas for radio monitoring systems. Objective. The goal of the work is construction of a mathematical model of an antenna system for radio monitoring stations and calculation of its main accuracy characteristics. Method. The most important metrological characteristics of a measuring instrument are methodical and instrumental errors, that is, the dependence of these errors on the parameters of structural elements of the signal processing device, which is integrated with the antenna array. Consequently, the mathematical model of the antenna system should take into account not idealized, but real transmission coefficients of the most critical structural components. Besides, to ensure transparent functional relations between the voltages in the mathematical model is necessary to limit the number of variables informative voltages. With this approach, the determination of instrumental errors is greatly simplified, and analytical expressions become more suitable for assessing the influence of structural elements on the accuracy of measuring processes. Results. Analytical relations were obtained that reveal the influence of different elements and circuits of the device on the measurement accuracy of the radiation fields parameters. Conclusions. The present findings confirm that the presented antenna system provides a measurement of the main parameters of the radiation field both in the conditions of a satisfactory electromagnetic environment. Moreover, in the conditions when another frequency of radiation acts at the frequency of the useful signal. The angular resolution, that is, the ability to separate signals with an insignificant angular spacing of signal sources and interference, depends not only on the directivity characteristics of the antenna array but also on the accuracy of establishing the distances between the phase centres of real and virtual vibrators. The operating frequency range of the antenna array is limited not only by the deformation of the radiation pattern as well by the errors in the design of the antenna structural elements. UK: Актуальність. Постійне збільшення кількості радіоелектронного обладнання призводить до все більшого ускладнення електромагнітної обстановки. Для забезпечення електромагнітної сумісності потрібен постійний моніторинг, а також розробка якісної універсальної антени для систем радіомоніторингу. Мета роботи − побудова математичної моделі антенної системи для станцій радіомоніторингу та розрахунок її основних характеристик точності. Метод. Найбільш важливими метрологічними характеристиками вимірювального засобу є методична і інструментальна похибки, тобто залежність цих похибок від параметрів конструктивних елементів, на яких будується пристрій обробки сигналів, що інтегрується з антенною решіткою. Отже, потрібно побудувати математичну модель антенної системи, в якій враховані були б не ідеалізовані, а реальні коефіцієнти передачі найбільш важливих конструктивних складових. Крім того, для забезпечення прозорих функціональних зв’язків між напругами в математичній моделі слід обмежити кількість змінних інформативних напруг. При такому підході визначення інструментальних похибок суттєво спроститься і аналітичні вирази стануть більш придатними для оцінки впливу конструктивних елементів на точність вимірювальних процесів. Результати. Отримані аналітичні співвідношення, які розкривають вплив різних елементів і схем пристрою на точність вимірювання параметрів полів випромінювань. Висновки. Представлена антенна система забезпечує вимірювання основних параметрів поля випромінювання як в умовах задовільної електромагнітної обстановки, так і в умовах, коли на частоті корисного сигналу діє інше джерело випромінювання. Кутова розрізнювальна здатність, тобто можливість виокремлювати сигнали при незначних кутових рознесеннях джерел сигналу і завади залежить не тільки від характеристики спрямованості антенної решітки, але й від точності встановлення відстаней між фазовими центрами реальних і віртуальних вібраторів. Робочий діапазон частот антенної решітки обмежується не лише деформацією діаграми спрямованості, але і похибками виконання конструктивних елементів антени.Item Evaluation of reliability of radio-electronic devices with variable structure(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Ryzhov, Ye. V.; Sakovich, L. N.; Puchkov, O. O.; Nebesna, Ya. E.; Рижов, Є. В.; Сакович, Л. М.; Пучков, О. О.; Небесна, Я. Е.EN: Context. Various radio electronic devices are being continuously developed and refined in order to improve the quality indicators according to the consumers’ requirements for their use in multiple operational modes, each with separate subsets of elements. Given fact is not taken into account when assessing the reliability indicators, which leads to a decrease in their value, and, as a consequence, to an increase in the products cost. Objective. The purpose of the article is to improve the quantification accuracy of reliability values of electronic devices with variable structure by using a new model, which takes into account the operational time of individual subsets of elements of the object in its possible operational modes. Method. The paper analyzes the structures of radio electronic devices and their influence on reliability using methods of set theory, probability theory, discrete search theory and metrology. This allows objective quantification of reliability indicators values depending on the conditions of the product use: operating time for failure, average recovery time and the readiness coefficient. Results. An improved model of reliability of multiple mode objects with variable structure, which takes into account the features of structural design of the product, the features of its intended use (operating time in separate modes), and the influence of the quality of metrological support on the average recovery time has been obtained. This allows increasing the estimation of the real value of the complex indicator of reliability – readiness coefficient, and, as a consequence, reducing the value of the readiness coefficient. Conclusions. The use of the proposed model of quantitative estimation of the reliability indicators’ values of radio electronic devices with variable structure can reduce the cost of products while providing the required values of failure time and the average recovery time by reducing the requirements for the reliability of the base elements. The results obtained should be used in the design of perspective radio electronic devices to justify the choice of element of the minimum cost base while meeting the required requirements for the reliability of the product as a whole. UK: Актуальність. Радіоелектронні засоби різноманітного призначення безперервно розвиваються і удосконалюються в напрямку покращення показників якості відповідно до вимог споживачів щодо їх використання в багатьох режимах роботи, в кожному з яких працюють окремі підмножини елементів. Цю обставину не враховують під час оцінки показників надійності, що веде до зниження їх значення, і, як наслідок, до підвищення вартості виробів. Мета. Метою статті є підвищення точності кількісної оцінки значень показників надійності радіоелектронних засобів зі змінною структурою за рахунок використання нової моделі, яка враховує час роботи окремих підмножин елементів об’єкта в можливих режимах його роботи. Метод. В роботі виконано аналіз структур радіоелектронних засобів та їх вплив на надійність з застосуванням методів теорії множин, теорії ймовірностей, теорії дискретного пошуку та метрології. Це дозволяє об’єктивно, в залежності від умов експлуатації виробу, кількісно оцінити значення показників надійності: наробіток на відмову, середній час відновлення і коефіцієнт готовності. Результати. Отримано удосконалену модель надійності багато режимних об’єктів зі змінною структурою, яка враховує особливості конструктивно-схемної побудови виробу, особливості його використання за призначенням (час роботи в окремих режимах), вплив якості метрологічного забезпечення на середній час відновлення. Це дозволяє збільшити оцінку реального значення комплексного показника надійності – коефіцієнта готовності, і, як наслідок, зменшити значення коефіцієнту не готовності. Висновки. Використання запропонованої моделі кількісної оцінки значень показників надійності радіоелектронних засобів зі змінною структурою дозволяє знизити вартість виробів при забезпеченні необхідних значень наробітку на відмову і середнього часу відновлення за рахунок зниження вимог до надійності елементів бази. Отримані результати доцільно використовувати під час проектування перспективних радіоелектронних засобів для обґрунтування вибору елементої бази мінімальної вартості при забезпеченні заданих вимог до надійності виробу в цілому.Item Метод структурно-параметрической адаптации пространственного фильтра(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Пиза, Дмитрий Макарович; Семенов, Д. С.; Піза, Дмитро Макарович; Семенов, Д. С.; Piza, D. M.; Semenov, D. S.RU: Актуальность. При защите радиолокационных станций от активных шумовых помех, действующих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, используют пространственную фильтрацию, которая реализуется путем использования антенн, разнесенных в пространстве. В этом случае различие направлений приема полезного сигнала и помехи позволяет сформировать оптимальное значение весовых коэффициентов адаптивных пространственных фильтров для подавления помехи. Однако, если источник помехи смещается в область главного луча, то пространственные различия между полезным сигналом и помехой уменьшаются. Это приводит к существенному искажению диаграммы направленности основной антенны. В результате этого ухудшается точность измерения угловых координат, а также чувствительность приемного устройства. Цель работы состоит в повышении эффективности функционирования радиолокационной станции в условиях возможного воздействия помехи по главному лучу диаграммы направленности основной антенны как при перемещении источника активной помехи в пространстве, так и при сканировании антенной системы. Метод реализуется путем использования как параметрической адаптации известных пространственных фильтров, так и структурной адаптации системы помехозащиты. Структура обработки радиолокационных сигналов изменяется путем текущей оценки направления воздействия помехи. При этом управляющий сигнал для структурной адаптации формируется по текущему значению модуля весового коэффициента пространственного фильтра. Результаты. Разработана структурная схема пространственного фильтра со структурно-параметрической адаптацией весовых коэффициентов, обеспечивающая эффективную работу радиолокационной станции в условиях воздействия активной помехи, действующей как по боковым лепесткам диаграммы направленности, так и по главному лучу. Разработана и протестирована математическая модель пространственного фильтра со структурно-параметрической адаптацией. В результате проведенного моделирования подтверждены возможности повышения точности измерения угловых координат и чувствительности приемного устройства радиолокационной станции. Выводы. Научная новизна проведенного исследования состоит в разработке нового метода структурно-параметрической адаптации пространственного фильтра, обеспечивающего эффективную работу радиолокационной станции при воздействии активной шумовой помехи как с направления боковых лепестков, так и с направления главного луча диаграммы направленности основной антенны. Практическая значимость работы определяется разработкой структурной схемы пространственного фильтра со структурно-параметрической адаптацией, разработкой математической модели и ее тестированием. UK: Актуальність. При захисті радіолокаційних станцій від активних шумових завад, діючих по бокових пелюстках діаграми спрямованості антени, використовують просторову фільтрацію, яка реалізується шляхом використання антен, рознесених в просторі. В цьому випадку відмінність напрямів прийому корисного сигналу і завади, дозволяє сформувати оптимальне значення вагових коефіцієнтів адаптивних просторових фільтрів для компенсації завади. Однак, якщо джерело завади зміщується на напрям головного променя, то просторові відмінності між корисним сигналом і завадою зменшуються. Це приводить до суттєвого спотворення діаграми спрямованості основної антени. В результаті цього погіршується точність виміру кутових координат, а також чутливість приймального пристрою. Мета роботи полягає в підвищенні ефективності функціонування радіолокаційної станції в умовах можливої дії завади по головному променю діаграми спрямованості основної антени як при переміщенні джерела завади в просторі, так і при скануванні антенної системи. Метод реалізується шляхом використання як параметричної адаптації відомих просторових фільтрів, так і структурної адаптації системи завадозахисту. Структура обробки радіолокаційних сигналів змінюється шляхом поточної оцінки напряму дії завади. При цьому управляючий сигнал для структурної адаптації формується по поточному значенню модуля вагового коефіцієнта просторового фільтра. Результати. Розроблена структурна схема просторового фільтра з структурно-параметричною адаптацією вагових коефіцієнтів, яка забезпечує ефективну роботу радіолокаційної станції в умовах дії активної завади, діючої як по бокових пелюстках діаграми спрямованості, так і по головному променю. Розроблена і протестована математична модель просторового фільтра с структурно-параметричною адаптацією. В результаті проведеного моделювання підтверджені можливості підвищення точності виміру кутових координат та чутливості приймального пристрою радіолокаційної станції. Висновки. Наукова новизна проведеного дослідження полягає в розробці нового методу структурно-параметричної адаптації просторового фільтра, який забезпечує ефективну роботу радіолокаційної станції при дії активної шумової завади як з напряму бокових пелюстків, так і з напряму головного променя діаграми спрямованості основної антени. Практична значимість роботи визначається розробкою структурної схеми просторового фільтра з структурно-параметричною адаптацією, розробкою математичної моделі та її тестуванням. EN: Context. To protect radars from active noise interference (jamming) acting along the side lobes of the antenna pattern, spatial filtering is used, which is realized by using antennas that are placed apart in space. In this case, the difference in the directions of the useful signal reception and the interference reception makes it possible to form the optimal value of the weighting coefficients of the adaptive spatial filters for interference suppression. However, in the case where the source of interference is in the main lobe, the differences between the desired signal and the interference are reduced. This leads to significant distortion of the antenna main lobe pattern. As a result, the accuracy of angular coordinates measurement deteriorates, as well as the sensitivity of the receiving device. Objective. The goal is to increase the radar operation efficiency under conditions of possible interference along the main lobe of the antenna pattern, both when the source of active interference moves in space, and when scanning the antenna system. Method. The method is implemented by using both parametric adaptation of known spatial filters and structural adaptation of the interference protection system. The structure of the radar signal processing system is changed by the "on the fly" assessment of the interference direction. In this case, the control signal for structural adaptation is formed according to the magnitude of the current spatial filter weighting coefficient value. Results. A block diagram of a spatial filter with structural-parametric adaptation of weight coefficients has been developed, which ensures efficient operation of a radar under conditions of active interference acting both along the side lobes of the antenna pattern and along the main lobe. The mathematical model of a spatial filter with structural-parametric adaptation has been developed. As a result of the simulation, the possibilities of increasing the accuracy of measuring the angular coordinates and the sensitivity of the receiving device of the radar been confirmed. Conclusions. The scientific novelty of the research is the development of a new method of structural-parametric adaptation of the spatial filter. Such method provide the efficient radar operation under conditions of active noise interference both from the direction of the side lobes and from the direction of the main lobe of the antenna pattern. The practical significance of the research is in the development of a block diagram of a spatial filter with structural-parametric adaptation, the development of a mathematical model and its testing.Item Radar cross-section imaging in synthetic aperture radar with linear antenna array and adaptive receiver(Національний університет "Запорізька політехніка", 2020) Volosyuk, V. K.; Zhyla, S. S.; Ruzhentsev, M. V.; Sobkolov, A. D.; Tserne, E. O.; Kolesnikov, D. V.; Vlasenko, D. S.; Topal, M. S.; Волосюк, В. К.; Жила, С. С.; Руженцев, М. В.; Собколов, А. Д.; Церне, Е. О.; Колесніков, Д. В.; Власенко, Д. С.; Топал, М. С.EN: Context. There are a large number of RCS estimation methods in synthetic-aperture radars (SAR), which differ by precision, RCS recovery time of an observation area and complexity of implementation. At the same time, the optimal method, which is a generalization of all existing ones and characterizes both spatial and temporal optimal signal processing, has not been synthesized. Also, usually problem statements do not take into account the stochastic structure of signals reflected from most underlying surfaces. As a result, further ways of improving resolution, optimal SAR structure and maximum achievable precision of estimation of RCS are not determined. Objective. The goal of the work is to solve the problem of synthesis of the optimal method of RCS surfaces restoration as a statistical characteristic of spatially-inhomogeneous random scattering coefficient in aerospace-based radio engineering systems with moving linear antenna arrays and adaptive spatio-temporal signal processing. Method. Applying the method of maximum likelihood estimation and taking into account a priori information about the statistical characteristics of the received spatio-temporal fields a super-resolution method of RCS estimation on spatial coordinates is derived. The generalized problem statement has shown the optimal method of surface observation that allows to overcome the contradiction between the size of the observation area and the accuracy of the parameter estimates. The obtained method allows to achieve highest resolution (as for SpotLight mode) of radar images for wide area of observation (as for Stripmap mode). It is shown that the general algorithm can be adapted to particular solutions with limited statements of the problem. In contrast to the well-known method of aperture synthesis the processing of the received field in the antenna array and receiver is adaptive and depends on the signal-to-noise ratio. Results. The optimal method of area scanning in onboard SAR with antenna arrays and the corresponding method of adaptive spatio-temporal signal processing can be used to describe the receiving path of cognitive on-board radar for remote sensing. Conclusions. The obtained optimal method can be considered as a modified method of aperture synthesis with a multi-beam spotlight mode with the possibility of adaptive radiation pattern formation and signal time processing. In contrast to the classical method performing matched-filtering of the received signal with the reference signal, the modified method additionally decorrelates signals reflected from the earth’s surface. As a result of this decorrelation the characteristic intervals of speckles (the size of the spotted pattern of the image) will be significantly smaller than with match-filtering. Therefore, their subsequent smoothing with the same efficiency can be performed by windows of smaller width. Such processing together with a multi-beam spotlight mode will significantly increase the resolution of the SAR with an expanded area of view. UK: Актуальність. Існує велика кількість методів оцінки ЕПР в бортових радах з синтезом апертури, які відрізняються точністю, часом відновлення ЕПР заданої області і складністю реалізації. У той же час оптимальний метод, який є узагальненням всіх існуючих і який характеризує як просторову, так і часову оптимальну обробку сигналів синтезований не був. Також при постановці більшості завдань не враховується стохастична структура сигналів, відбитих від більшості підстилаючих поверхонь. В результаті не визначені подальші шляхи покращення роздільної здатності, оптимальна структура радара з синтезуванням апертури антени і гранично досяжна точність оцінювання ЕПР. Мета. Метою роботи є рішення наскрізної задачі синтезу оптимального методу відновлення ЕПР поверхонь, як статистичної характеристики просторово-неоднорідних випадкових процесів, в радіотехнічних системах аерокосмічного базування з рухомими лінійними антенними решітками і адаптивною просторово-часовою обробкою сигналів. Метод. Використовуючи метод максимальної правдоподібності та враховуючи апріорну інформацію про статистичні характеристики прийнятих просторово-часових полів, отриманий метод надрозрізнення оцінки ЕПР за просторовими координатам. Узагальнена постановка задачі дозволила визначити оптимальний метод спостереження поверхні, що дозволяє подолати протиріччя між розміром зони спостереження і точністю оцінок параметрів. Отриманий метод дозволяє досягнути найкращого розрізнення (як в прожекторному режимі) радіолокаційних зображень для широкої області спостереження (такої, як в смуговому режимі). Показано, що загальний алгоритм можна адаптувати до часткових розв’язків з обмеженими постановками завдання. На відміну від відомого методу синтезу апертури обробка прийнятого поля в антенній решітці і приймачі є адаптивною і залежить від відношення сигнал/шум. Результати. Оптимальний метод сканування області спостереження на борту РСА з антенними решітками і відповідний метод адаптивної просторово-часової обробки сигналу можуть бути використані для опису роботи вхідного тракту приймачів когнітивного бортового радара дистанційного зондування. Висновки. Отриманий оптимальний метод можна розглядати як модифікований метод синтезування апертури з багатопроменевим прожекторним оглядом і можливістю адаптивного діаграмоутворення, і часовою обробкою сигналів. На відміну від класичного методу, який здійснює узгоджену фільтрацію прийнятого сигналу з опорним сигналом, в модифікованому методі додатково здійснюється декореляції сигналів, відбитих від земної поверхні. В результаті такої декореляції характерні інтервали спеклів (розміри плямистої структури зображення) будуть значно менше, ніж при узгодженій фільтрації. Тому їх подальше згладжування з тією ж ефективністю може бути виконано вікнами меншої ширини. Це в підсумку в результаті спільно з багатопроменевим прожекторним оглядом дозволить значно підвищити роздільну здатність РСА з розширеною областю спостереження.