Радіоелектроніка, інформатика, управління - 2022, №2 (61)
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/26544
Browse
Recent Submissions
Item Synthesis of the algorithm for the flow parameters optimal control of the reversible conveyor(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Pihnastyi, O. M.; Ivanovska, O. V.; Sobol, M. O.; Пігнастий, О. М.; Івановська, О. В.; Соболь, М. О.EN: Context. The problem of optimal control of flow parameters of a conveyor-type transport system containing sections with reversible conveyors is considered. The object of the stady was an analytical model of a reversible transport conveyor for synthesizing an algorithm for optimal control of the flow parameters of a reversible transport conveyor. Objective. The goal of the work is to develop a synthesis technique for an algorithm for optimal control of the flow parameters of a reversible transport conveyor based on an analytical model of a conveyor section containing a transport delay. Method. An analytical model of a reversible conveyor has been developed for the case of a constant speed of a conveyor belt, which makes it possible to determine the values of the output flows from the reverse section with known values of material flows coming to the input of the conveyor section. To build a model of the reversible section of the conveyor, an analytical model of the section of the conveyor in partial derivatives, containing the transport delay, was used. When constructing the model, the assumption was made about the instantaneous switching of the direction of movement of the conveyor belt, and it is also assumed that the interval between switching the direction of the belt speed exceeds the values of the transport delay for the conveyor section. To synthesize an algorithm for optimal control of the reversible conveyor, a control quality criterion was introduced. The formulation of the problem of optimal control of the flow parameters of the reversible conveyor is given, based on the Pontryagin maximum principle. The Hamilton function for the controlled system is written, taking into account the criterion of the quality of control of the reversible conveyor. A technique for synthesizing an algorithm for optimal control of the material output flow of a section of a reversible conveyor is demonstrated. The conditions for switching the direction of the speed of the conveyor belt are determined. Results. The developed model of the reversible conveyor section is used to synthesize an algorithm for optimal control of the material output flow of the reversible conveyor section. Conclusions. A method for the synthesis of algorithms for optimal control of the flow parameters of a transport system with sections containing reversible conveyors has been developed. The construction of an analytical model opens up new perspectives for the design of transport conveyor control algorithms, which can be used to reduce the specific energy costs for material transportation in the mining industry. UK: Актуальність. Розглянуто проблему оптимального управління потоковими параметрами транспортної системи конвеєрного типу, що містить секції з реверсивними конвеєрами. Об’єктом дослідження була аналітична модель транспортного реверсивного конвеєра для синтезу алгоритму оптимального керування потоковими параметрами транспортного реверсивного конвеєра. Мета роботи – розробка методики синтезу алгоритму оптимального керування потоковими параметрами транспортного реверсивного конвеєра, що базується на аналітичній моделі конвеєрної секції, що містить транспортну затримку. Метод. Розроблено аналітичну модель реверсивного конвеєра для випадку постійної швидкості конвеєрної стрічки, що дозволяє визначити значення вихідних потоків з реверсивної секції при відомих значень потоків матеріалу, що надходять на вхід секції конвеєра. Для побудови моделі реверсивної секції конвеєра використано аналітичну модель секції конвеєра у приватних похідних, що містить транспортну затримку. При побудові моделі введено припущення про миттєве перемикання напрямку руху стрічки конвеєра, а також передбачається, що інтервал між перемиканнями напрямку швидкості руху стрічки перевищує значення транспортної затримки для секції конвеєра. Для синтезу алгоритму оптимального управління реверcивним конвеєром запроваджено критерій якості управління. Дана постановка задачі оптимального управління потоковими параметрами реверсивного конвеєра, заснована на принципі максимуму Понтрягіна. Записано функцію Гамільтона для керованої системи, яка враховує критерій якості керування реверсивним конвеєром. Продемонстровано методику синтезу алгоритму оптимального управління вихідним потоком матеріалу секції реверсивного конвеєра. Визначено умови перемикання напрямку швидкості руху стрічки конвеєра. Результати. Розроблена модель секції реверсивного конвеєра використана синтезу алгоритму оптимального управління вихідним потоком матеріалу секції реверсивного конвеєра. Висновки. Розроблено методику синтезу алгоритмів оптимального керування потоковими параметрами транспортної системи з секціями, що містять реверсивні конвеєри. Побудова аналітичної моделі відкриває нові перспективи для проектування алгоритмів керування транспортним конвеєром, які можуть бути використані для зниження питомих енергетичних витрат на транспортування матеріалу на підприємствах гірничодобувної промисловості.Item Frequency features of the numerical method sampling of digital control systems(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Moroz, V. I.; Vakarchuk, A. B.; Мороз, В. І.; Вакарчук, А. Б.EN: Context. The studies of the frequency properties of the explicit multistep numerical integrators which use for sampling of continuous transfer function in the digital control systems, are conducted in this article. Numerical integrators in such systems implement as an integral parts of the digital regulators. Objective. The goal of this research is an analysis of the behavior of explicit numerical integrators of different orders, which are used to discretize continuous systems, in order to study their impact on the properties of the synthesized digital system. Method. Numerical methods of integration are considered as digital filters, the behavior of which is studied by the frequency characteristics method. To do this, the z-transform apparatus was used. Integrators’ discrete transfer functions were found for frequency analysis using the Control Systems Toolbox package of the mathematical application MATLAB. For further analysis, two closed feedback test structures were used: with integrators in the forward channel and in the feedback loop. Both variants of structures were studied by the frequency characteristics method for sampling using numerical integrators of 1st–6th orders. Results. The inefficiency of using high-order numerical integrators for continuous systems’ discretization is shown. Given the behavior of the frequency characteristics of test systems, the most rational is the use of low-order integrators, namely – the first and second orders. Establishing the cause of this phenomenon requires additional research, in particular, to identify the possible impact of additional zeros and poles of discrete transfer functions of the numerical integrators. Conclusions. The use of low-order integrators, namely the first and second orders, is the most rational for sampling of digital control systems and the inefficiency of using high-order numerical integrators to sample continuous systems is proven. UK: Актуальність. У статті проведено дослідження частотних властивостей явних багатокрокових числових інтеграторів, які використовують для дискретизації неперервних передавальних функцій в цифрових системах керування. Числові інтегратори в таких системах виступають як складові частини цифрових регуляторів. Метою дослідження є аналіз поведінки явних числових інтеграторів різних порядків, які використовують для дискретизації неперервних систем, з метою вивчення їхнього впливу на властивості синтезованої цифрової системи. Метод. Методи числового інтегрування розглянуто як цифрові фільтри, поведінку яких досліджено методом частотних характеристик. Для цього з використанням апарату z-перетворення знайдено їхні дискретні передавальні функції для частотного аналізу з використанням пакету Control Systems Toolbox математичного застосунку MATLAB. Для подальшого аналізу використано дві замкнені зворотним зв’язком тестові структури: з інтеграторами в прямому каналі та в колі зворотного зв’язку. Обидва варіанти структур досліджено методом частотних характеристик для дискретизації за допомогою числових інтеграторів 1–6 порядків. Результати. Показана неефективність застосування числових інтеграторів високого порядку для дискретизації неперервних систем. З огляду на поведінку частотних характеристик тестових систем найраціональнішим є використання інтеграторів невисокого порядку, а саме – першого і другого. Встановлення причини такого явища потребує додаткових досліджень, зокрема, виявлення можливого впливу додаткових нулів та полюсів дискретних передавальних функцій числових інтеграторів. Висновки. Використання інтеграторів низького порядку, а саме – першого та другого порядків, є найбільш раціональним для вибірки цифрових систем керування, також доведена неефективність використання чисельних інтеграторів високого порядку для дискретизації неперервних систем.Item Information-extreme machine training system of functional diagnosis system with hierarchical data structure(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Shelehov, I. V.; Barchenko, N. L.; Prylepa, D. V.; Bibyk, M. V.; Шелехов, І. В.; Барченко, Н. Л.; Прилепа, Д. В.; Бібик, М. В.EN: Context. The problem of information-extreme machine learning of the functional diagnosis system is considered by the example of recognizing the technical state of a laser printer by typical defects of the printed material. The object of the research is the process of hierarchical machine learning of the functional diagnosis system of an electromechanical device. Objective. The main objective is to improve the functional efficiency of machine learning during functional diagnostics system retraining using automatically forming a new hierarchical data structure for an expanded alphabet of recognition classes. Method. A method of information-extreme hierarchical machine learning of the system of functional diagnosis of a laser printer based on typical defects of the printed material is proposed. The method was developed with functional approach of modeling the cognitive processes of natural intelligence, which makes it possible to give the diagnostic system the properties of adaptability under arbitrary initial conditions for the formation of images of printing defects and flexibility during retraining of the system due to an increase in the power of the alphabet of recognition classes. The method is based on the principle of maximizing the amount of information in the process of machine learning. The process of information-extreme machine learning is considered as an iterative procedure for optimizing the parameters of the functioning of the functional diagnostics system according to the information criterion. As a criterion for optimizing machine learning parameters, a modified Kullback’s information measure is considered, which is a functional of the exact characteristics of classification solutions. According to the proposed categorical functional model, an information-extreme machine learning algorithm has been developed based on a hierarchical data structure in the form of a binary decomposition tree. The use of such a data structure makes it possible to split a large number of recognition classes into pairs of nearest neighbors, for which the optimization of machine learning parameters is carried out according to a linear algorithm of the required depth. Results. Information, algorithmic software for the system of functional diagnostics of a laser printer based on images of typical defects in printed material has been developed. The influence of machine learning parameters on the functional efficiency of the system of functional diagnostics of a laser printer based on images of defects in printed material has been investigated. Conclusions. The results of physical modeling have confirmed the efficiency of the proposed method of information-extreme machine learning of the system of functional diagnosis of a laser printer based on typical defects in printed material and can be recommended for practical use. The prospect of increasing the functional efficiency of information-extremal learning of the functional diagnostics system is to increase the depth of machine learning by optimizing additional parameters of the system’s functions, including the parameters of the formation of the input training matrix. UK: Актуальність. Розглянуто задачу інформаційно-екстремального машинного навчання системи функціонального діагностування на прикладі розпізнавання технічного стану лазерного принтера за типовими дефектами друкованого матеріалу. Об’єктом дослідження є процес ієрархічного машинного навчання системи функціонального діагностування електромеханічного пристрою. Мета. Підвищення функціональної ефективності машинного навчання системи функціонального діагностування шляхом автоматичного формування нової ієрархічної структури даних при перенавчанні системи через розширення алфавіту класів розпізнавання. Метод. Запропоновано метод інформаційно-екстремального ієрархічного машинного навчання системи функціонального діагностування лазерного принтеру за типовими дефектами друкованого матеріалу. Метод розроблено в рамках функціонального підходу до моделювання когнітивних процесів природнього інтелекту, що дозволяє надати системі діагностування властивості адаптивності при довільних початкових умовах формування зображень дефектів друку та гнучкості при перенавчанні системи через збільшення потужності алфавіту класів розпізнавання. В основу методу покладено принцип максимізації кількості інформації в процесі машинного навчання. Процес інформаційно-екстремального машинного навчання розглядається як ітераційна процедура оптимізації параметрів функціонування системи функціонального діагностування за інформаційним критерієм. Як критерій оптимізації параметрів машинного навчання розглядається модифікована інформаційна міра Кульбака, яка є функціоналом від точнісних характеристик класифікаційних рішень. Згідно із запропонованою категорійною функціональною моделлю розроблено алгоритм інформаційно-екстремального машинного навчання за ієрархічною структурою даних у вигляді бінарного декурсивного дерева. Застосування такої структури даних дозволяє розбивати велику кількість класів розпізнавання на пари найближчих сусідів, для яких оптимізація параметрів машинного навчання здійснюється за лінійним алгоритмом необхідної глибини. Результати. Розроблено інформаційне, алгоритмічне і програмне забезпечення системи функціонального діагностування лазерного принтеру за зображеннями типових дефектів друкованого матеріалу. Досліджено вплив параметрів машинного навчання на функціональну ефективність системи функціонального діагностування лазерного принтеру за зображеннями дефектів друкованого матеріалу. Висновки. Результати фізичного моделювання підтвердили працездатність запропонованого методу інформаційно-екстремального машинного навчання системи функціонального діагностування лазерного принтеру за типовими дефектами друкованого матеріалу і можуть бути рекомендовані для практичного використання. Перспектива підвищення функціональної ефективності інформаційно-екстремального машинного навчання системи функціонального діагностування полягає в збільшенні глибини машинного навчання шляхом оптимізації додаткових параметрів функціонування системи, включаючи параметри формування вхідної навчальної матриці.Item Tools for selecting a software development methodology taking into account project characteristics(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Seniv, M. M.; Kovtoniuk, А. М.; Yakovyna, V. S.; Сенів, М. М.; Ковтонюк, А. М.; Яковина, В. С.EN: Context. In the software development process, the choice of a software development methodology is one of the important stages that significantly affects the success/failure of the project. The choice of the optimal development methodology depends on many factors and is a time-consuming and nontrivial task. Objective. Therefore, there is a need to develop an effective and flexible software tool for selecting the best software development methodology that would automate this process and take into account the key characteristics of the project. Method. This article presents an algorithm for selecting a software development methodology using methods of multi-criteria analysis and expert evaluation, which provides for gathering of the expert evaluation and implements the process of selecting the methodology using such methods as AHP, TOPSIS and Weighted Sum. Results. Using the above-mentioned algorithm, a software system was developed for selecting the best software development methodology depending on the characteristics of the project, where the criteria weights provided by experts were taken into account and the AHP method was applied to determine user priorities regarding the criteria for the methodology comparison. The TOPSIS and Weighted Sum method were chosen to calculate the estimates of the methodology selection. The software tool provides for the output of useful details of the selection results, namely, an expert evaluation of the specified parameter values in relation to all methodologies, and it can be used to improve the efficiency of the software development process in terms of automating the provision of recommendations to IT project managers. Conclusions. The algorithm for selecting a software development methodology was developed, which, unlike the existing ones, provided for gathering of expert evaluation, taking into account the values of the criteria set by a user independently, and implemented the process of selecting the methodologies using such methods of multi-criteria analysis as AHP, TOPSIS and weighted sum. Using the above algorithm, a software system was developed for selecting the best software development methodology, depending on the characteristics of the project, where the criteria weights provided by experts were taken into account, and the AHP method was applied to determine user priorities for methodology comparison criteria. TOPSIS and weighted sum methods and were chosen to calculate the scores of methodology choice. The software tool provides for the output of useful details about the selection results, namely, an expert evaluation of the set parameter values regarding all methodologies. UK: Актуальність. В процесі розробки програмного забезпечення вибір методології його розроблення є одним з важливих етапів, який суттєво впливає на успіх/провал проекту. Вибір оптимальної методології розробки залежить від багатьох факторів та є трудомісткою і нетривіальною задачею. Мета. Відповідно, існує потреба у розробленні ефективного та гнучкого програмного засобу для підбору оптимальної методології розроблення програмного забезпечення, який би автоматизував даний процес а також враховував ключові характеристики проєкту. Метод. В даній роботі представлено алгоритм підбору методології розроблення програмного забезпечення з використанням методів багатокритеріального аналізу та експертних оцінок, який передбачає збір оцінок експертів та реалізує процес підбору методології за допомогою методів AHP, TOPSIS та Weighted Sum. Результати. З використанням вищезазначеного алгоритму було розроблено програмну систему для підбору оптимальної методології розроблення програмного забезпечення в залежності від характеристик проєкту, де враховано ваги критеріїв, надані експертами, а також застосовано метод AHP для визначення користувацьких пріоритетів критеріїв порівняння методологій. Для обчислення оцінок вибору методологій було обрано метод зваженої суми та TOPSIS. Програмний засіб передбачає виведення корисних деталей про результати підбору, а саме експертну оцінку заданих значень параметрів відносно всіх методологій, та може бути використаний для підвищення ефективності процесу розроблення програмного забезпечення в частині автоматизації надання рекомендацій керівникам ІТ-проектів. Висновки. Розроблено алгоритм для вибору методології розроблення програмного забезпечення, який, на відміну від існуючих, передбачає збір оцінок експертів, враховуючи при цьому значення критеріїв, заданих користувачем самостійно, і реалізує процес підбору методологій використовуючи методи багатокритеріального аналізу AHP, TOPSIS та Weighted Sum. З використанням вищеописаного алгоритму було розроблено програмну систему для підбору оптимальної методології розроблення програмного забезпечення в залежності від характеристик проєкту, де враховано ваги критеріїв, надані експертами, а також застосовано метод AHP для визначення користувацьких пріоритетів критеріїв порівняння методологій. Для обчислення оцінок вибору методологій було обрано метод зваженої суми та TOPSIS. Програмний засіб передбачає виведення корисних деталей про результати підбору, а саме експертну оцінку заданих значень параметрів відносно всіх методологій.Item Effectiveness of stego image calibration via feature vectors re-projection into high-dimensional spaces(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Progonov, D. O.; Прогонов, Д. О.EN: Context. The topical problem of sensitive information protection during data transmission in local and global communication systems was considered. The case of detection of stego images formed according to novel steganographic (embedding) methods was analyzed. The object of research is special methods of stego images features pre-processing (calibration) that are used for improving detection accuracy of modern statistical stegdetectors. Objective. The purpose of the work is performance analysis of applying special types of image calibration methods, namely divergent reference techniques, for revealing stego images formed according to adaptive embedding methods. Method. The considered divergent reference methods are aimed at search an appropriate transformation for cover and stego images features that allows increasing Euclidean distance between them. This can be achieved by re-projection of estimated features into a high-dimensional space where cover and stego features may have higher inter-cluster distances. The work is devoted to analysis of such methods, namely by applying the inverse Fast Johnson-Lindenstrauss transform for estimation preimages of cover and stego images features. The transform allows considerably decreasing computation complexity of features calibration procedure while providing a fixed level of relative positions changes for cover and stego images features vectors, which is of particular interest in steganalysis. Results. The dependencies of detection accuracy, namely Matthews correlation coefficient, on cover image payload and dimensionality of estimated preimages for feature vector were obtained. The case of usage state-of-the-art HUGO, S-UNIWARD, MG and MiPOD embedding methods for message hiding into a cover image was considered. Also, the variants of stego image features pre-processing by full access to stego encoder for a steganalytic as well as limited a prior information about used embedding method were analyzed. Conclusions. The obtained experimental results proved effectiveness of proposed approach in the most difficult case of limited a prior information about used embedding method and low cover image payload (less than 10%). The prospects for further research may include investigation of applying special methods for features preimages estimation in a high-dimensional space for improving detection accuracy for advanced embedding methods. UK: Актуальність. Розглянуто актуальну проблему захисту конфіденційної інформації під час передачі даних у локальних та глобальних системах зв’язку. Досліджено випадок виявлення стеганограм, сформованих згідно новітніх адаптивних стеганографічних методів. Об’єктом дослідження є спеціальні методи обробки статистичних параметрів стеганограм, що використовуються для підвищення точності роботи сучасних статистичних стегодетекторів. Метою роботи є аналіз ефективності застосування спеціальних методів попередньої обробци цифрових зображень для підвищення точності виявлення стеганограм, сформованих з використанням адаптивних стеганографічних методів. Метод. Розглянуто використання методів, спрямованих на збільшення евклідової відстані між векторами (статистичними параметрами) зображень-контейнерів та стеганограм шляхом визначення прообразів даних векторів з багатовимірних просторів вищої розмірності. Для вирішення даної задачі запропоновано використовувати зворотнє перетворення Джонсона-Лінденштрауса. Запропонований метод дозволяє суттєво зменшити обчислювальну складність процедури попередньої обробки досліджуваних зображень при забезпеченні фіксованого рівня змін взаємного положення векторів, які відповідають зображенням-контейнерам та стеганограмам, що становить особливий інтерес при проведенні стегоаналізу. Результати. Отримано залежності точності виявлення стеганограм, а саме коефіцієнта кореляції Метьюза, від ступеня заповнення зображення-контейнеру стегоданими при використанні запропонованого методу обробки зображень, а також формування стеганограм згідно новітніх стеганографічних методів HUGO, S-UNIWARD, MG та MiPOD. Визначено досяжні межі точності виявлення стеганограм при застосуванні запропонованого методу у найбільш складному випадку обмеженості апріорних даних щодо використаного стеганографічного методу. Висновки. Результати проведених експериментальних досліджень підтвердили ефективність запропонованого підходу навіть у найбільш складному випадку проведення стегоаналізу, а саме обмеженості апріорних даних щодо використаного стеганографічного методу та низького ступеня заповнення зображення-контейнеру стегоданими (менше 10%). Подальший інтерес становить порівняльний аналіз ефективності використання спеціалізованих методів визначення прообразів векторів (статистичних параметрів) досліджуваних зображень з метою підвищення точності виявлення стеганограм, сформованих згідно новітніх стеганографічних методів.Item Algorithms and architecture of the software system of automated natural and anthropogenic landscape generation(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Levus, Ye. V.; Morozov, M. Yu.; Moravskyi, R. О.; Pustelnyk, P. Ya.; Левус, Є. В.; Морозов, М. Ю.; Моравський, Р. О.; Пустельник, П. Я.EN: Context. The problem of automation of the generation of natural and anthropogenic landscapes is considered. The subject of the research is methods of procedural generation of landscapes that quickly and realistically visualize natural and anthropogenic objects taking into account different levels of detail. Objective. The goal of the work is to improve the rendering quality and efficiency of the procedural generation process of landscape surfaces at any level of detail based on the implementation of the developed method. Method. The proposed method of visualization involves the construction of a natural landscape using Bezier curves and surfaces and manual editing of individual segments; use of software agents that are responsible for individual steps of generating anthropogenic objects; adaptation of anthropogenic objects to the characteristics of natural landscapes; containerization of three-dimensional objects, which is used in various steps to organize the storage and loading of objects efficiently. A generated heightmap based on the Perlin noise algorithm is used to construct surfaces on individual segments of the natural landscape. Landscape processing software agents are used to unify the design of algorithms for creating and processing information about anthropogenic objects. Correct application operation and error resistance is guaranteed due to the inheritance of a specific interface by all implementations of agents. Containerization with two-level caching ensures the efficiency of display detailing. Results. The developed method is implemented programmatically, and its efficiency is investigated for different variants of input data, which to the greatest extent determine the complexity of visualization objects. Conclusions. The conducted experiments confirmed the efficiency of the proposed algorithmic software and its viability in practice in solving problems of automated landscape generation. Prospects for further research include improvement and expansion of the algorithms for procedural landscape generation, functionality complication of manual visualized object processing, and division of individual objects into separate hierarchies of containers. object visualization UK: Актуальність. Розглянуто задачу автоматизації генерування природніх та антропогенних ландшафтів. Предметом дослідження є процедурні методи генерації ландшафту, що швидко та реалістично візуалізують об’єкти з врахуванням різних рівнів деталізації. Мета роботи – підвищення якості відображення та ефективності процесу генерації ландшафту поверхонь при будь-якому рівні деталізації. Метод. Запропонований метод візуалізації передбачає побудову природнього ландшафту з допомогою кривих та поверхонь Без’є та ручне редагування окремих сегментів; використання програмних агентів, які відповідають за окремі кроки генерації антропогенних об’єктів; адаптацію антропогенних об’єктів до характеристик природніх ландшафтів; контейнеризацію тривимірних об’єктів, що використовується на різних кроках для ефективної організації збереження та завантаження об’єктів. Для побудови поверхонь на окремих сегментах природнього ландшафту використовується згенерована карту висот на основі алгоритму шуму Перлина. Програмні агенти для обробки ландшафту застосовуються для уніфікації побудови алгоритмів створення та обробки інформації про антропогенні об’єкти. Завдяки успадкуванню конкретного інтерфейсу усіма реалізаціями агентів, гарантується коректна робота застосунку та стійкість до помилок. Ефективність деталізації відображення забезпечується контейнеризацією з дворівневим кешуванням. Результати. Розроблений метод реалізовано програмно і досліджено його ефективність для різних варіантів вхідних даних, що у найбільшій мірі визначають складність об’єктів візуалізації. Висновки. Проведені експерименти підтвердили працездатність запропонованого алгоритмічного забезпечення і дозволяють рекомендувати його для використання на практиці при вирішенні задач автоматизованої генерації ландшафтів. Перспективи подальших досліджень можуть полягати у вдосконаленні та розширенні алгоритмів процедурного генерування ландшафту, функціоналу ручного опрацювання, розділенні окремих об’єктів на ієрархії контейнерів.Item Model of the process of geospatial multi-criteria decision analysis for territorial planning(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Kuznichenko, S. D.; Кузніченко, С. Д.EN: Context. The process of multi-criteria decision analysis for territorial planning and rational placement of spatial objects, based on modeling the properties of the territory, is considered. Objective. Development of technology for multi-criteria decision analysis for territorial planning based on the apparatus of the theory of fuzzy sets and functions of geoinformation analysis. Method. An object-spatial approach to the formation of a set of alternatives and criteria is proposed, according to which the process of multicriteria decision analysis is divided into two stages: macro- and microanalysis.The macroanalysis stage involves the assessment of the ecological and socio-economic properties of the territory using geomodeling functions. The paper provides a formalized description of the macroanalysis stage, including methods for assessing the qualitative and quantitative impact of spatial objects on the properties of the territory and decomposing objects into thematic layers of criteria. At the stage of microanalysis, the ranking of alternatives is performed taking into account the chosen decision-making strategy. The method of standardization of criteria attributes using fuzzy set membership functions and the modification of the method for calculating the coefficients of relative importance (weights) of criteria, taking into account the spatial heterogeneity of the preferences of the decision maker, are considered. A comparative analysis of the methods for aggregating the estimates of alternatives according to different criteria has been carried out. A feature of the presented technology of geospatial multi-criteria decision analysis of decisions for territorial planning is the possibility of its integration into modern geographic information systems.. Results. The procedure of geospatial multi-criteria decision analysis was implemented in the environment of the geographic information system ESRI ArcGIS 10.5 and was studied in solving the spatial problem of rational location of an enterprise. Conclusions. The proposed object-spatial approach to multi-criteria decision analysis makes it possible to explicitly take into account the spatial heterogeneity of geographic data, which is the result of the influence of geographic objects on the properties of the territory. The developed technology can be used to solve a wide range of problems related to determining the most rational placement of various capital construction and infrastructure facilities. UK: Актуальність. Розглянуто процес багатокритеріального аналізу рішень з територіального планування та раціонального розміщення просторових об’єктів, заснований на моделюванні властивостей території. Мета роботи – розробка технології багатокритеріального аналізу рішень з територіального планування на основі апарату теорії нечітких множин та функцій геоінформаційного аналізу. Метод. Запропоновано об’єктно-просторовий підхід до формування множини альтернатив та критеріїв, відповідно до якого процес багатокритеріального аналізу рішень розбивається на два етапи: макро- та мікроаналіз. Етап макроаналізу передбачає оцінювання екологічних та соціально-економічних властивостей території за допомогою функцій геомоделювання. У роботі дано формалізований опис етапу макроаналізу, включаючи методи оцінки якісного та кількісного впливу просторових об’єктів на властивості території та декомпозиції об’єктів на тематичні шари критеріїв. На етапі мікроаналізу виконується ранжування альтернатив з урахуванням обраної стратегії прийняття рішень. Розглянуто метод стандартизації атрибутів критеріїв за допомогою функцій належності до нечіткої множини, а також модифікація методу розрахунку коефіцієнтів відносної важливості (ваг) критеріїв з урахуванням просторової неоднорідності переваг особи, яка приймає рішення. Проведено порівняльний аналіз методів агрегування оцінок альтернатив за різними критеріями. Особливістю представленої технології геопросторового багатокритеріального аналізу рішень з територіального планування є можливість її інтеграції у сучасні геоінформаційні системи. Результати. Процедура багатокритеріального аналізу рішень реалізована у середовищі геоінформаційної системи ESRI ArcGIS 10.5 та досліджена при вирішенні просторової проблеми раціонального розміщення підприємства. Висновки. Запропонований об’єктно-просторовий підхід до багатокритеріального аналізу рішень дозволяє явно враховувати просторову неоднорідність географічних даних, яка є результатом впливу на властивості території розміщених на ній географічних об’єктів. Розроблена технологія може бути використана при вирішенні широкого кола проблем, пов’язаних з визначенням раціонального розміщення різних об’єктів капітального будівництва та інфраструктури.Item Modeling of IEEE 802.11 computer networks operation at increased interference intensity(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Khandetskyi, V. S.; Karpenko, N. V.; Хандецький, В. С.; Карпенко, Н. В.EN: Context. High level of industrial noise increases the loss of information frames during transmission, which in turn decreases the network throughput. We propose a mathematical model of IEEE 802.11 networks operation under conditions of increased interference intensity. Objective. The purpose of this paper is to express in an explicit analytical form the effect of bit error rate (BER) on the probability of frame transmission and the network throughput. Method. We have proposed the method for constructing a model that allows you to directly calculate the dependence of the frame transmission probability on the number of stations operating in saturation mode, which is convenient for engineering calculations. The values of the model coefficients were selected by comparing the calculation results with the results obtained using the known Bianchi model, which describes the network operation in the form of a Markov process. In the range of up to 23 stations working with one access point, which corresponds to a collision probability of up to 0.5, the indicated dependences for both models satisfy each other with an accuracy sufficient for the practical application. An expression for the network throughput has been defined. Results. The results of the model development were used to take into account the effect of interference intensity on the information transfer process. This made it possible to explicitly express the effect of BER on the probability of frame transmission and the network throughput in the case of variations in the length of the frames and with a different number of competing stations. The degree of throughput reduction has been determined for BER = 10–5, 5∙10–5, 10–4 and increasing value of minimum contention window. Conclusions. In this work, a mathematical model has been developed for direct calculation of the probability of frame transmission and network throughput at different levels of BER. UK: Актуальність. Високий рівень промислового шуму збільшує втрати інформаційних фреймів в процесі передачі, що, у свою чергу, зменшує пропускну здатність мережі. Ми пропонуємо математичну модель роботи мереж ІЕЕЕ 802.11 в умовах підвищеної інтенсивності завад. Мета цієї статті полягає в тому, щоб в явній аналітичній формі відобразити вплив інтенсивності бітових помилок (BER) на імовірність передачі фрейму і пропускну здатність мережі. Метод. Запропоновано метод побудови моделі, яка дозволяє безпосередньо обчислити залежність імовірності передачі фрейму від кількості станцій, працюючих в режимі насичення, що є зручним для інженерних розрахунків. Значення коефіцієнтів моделі були обрані шляхом порівняння результатів обчислень з результатами, одержаними при використанні відомої моделі Біанкі, яка описує функціонування мережі у вигляді Марковського процесу. В діапазоні до 23 станцій, які працюють з однією точкою доступу, що відповідає імовірності колізії до 0,5, означені залежності для обох моделей відповідають одне одному з точністю, що відповідає практичним вимогам. Одержано вираз для пропускної здатності мережі. Результати. Результати розробки моделі були використані для урахування впливу інтенсивності завад на процес передачі інформації. Це дозволило в явному вигляді виразити вплив інтенсивності бітових помилок на імовірність передачі фрейму і пропускну здатність мережі у випадку варіацій довжини фрейму і кількості конкуруючих станцій. Ступінь зменшення пропускної здатності була визначена для BER = 10–5, 5∙10–5, 10–4 і збільшення величини мінімального конкурентного вікна. Висновки. У даній роботі була розроблена математична модель для безпосереднього обчислення імовірності передачі фрейму та пропускної здатності мережі при різних рівнях інтенсивності завад.Item An efficient method for solving the problem of channel power distribution taking into account fuzzy constraints on consumption volumes(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Ivohin, E. V.; Adzhubey, L. T.; Gavrylenko, V. V.; Rudoman, N. V.; Івохін, Є. В.; Аджубей, Л. Т.; Гавриленко, В. В.; Рудоман, Н. В.EN: Context. An efficient algorithm has been developed for solving the problem of rational distribution of the power of data transmission channels with fuzzy restrictions on consumption volumes. A standard solution method based on a fuzzy optimization problem is considered. A constructive variant of finding a solution based on the backtracking method is proposed. Objective. The goal of the work is to develop an algorithm for solving the problem of rational distribution of the power of data transmission channels with fuzzy restrictions on consumption volumes based on the backtracking method. Method. This paper The article proposes a method for solving the problem of rational distribution of the power of data transmission channels, taking into account fuzzy restrictions on consumption volumes. A feature of such tasks is the inability to meet the needs of the end user at the expense of the resources of different suppliers. The method of solution based on fuzzy problems of mathematical programming is considered. A constructive algorithm for solving the problem based on the backtracking method has been developed. Computational experiments have been carried out. Results. The developed method for solving the problem of rational distribution of data transmission channel capacities, taking into account fuzzy restrictions on consumption volumes, made it possible to solve the problem of constructing an optimal configuration of a three-level information and computer network with a given number of communication servers and taking into account fuzzy consumption volumes. Conclusions. Methods for solving the problem with fuzzy restrictions on the consumption volumes of end users are investigated. A fuzzy optimization problem is formulated, which allows taking into account the interval specified volumes for the connection values. A variant of solving fuzzy optimization problems in the case of using fuzzy numbers is proposed. A multi-criteria problem of efficient distribution of communication channel powers with fuzzy restrictions is formulated. A variant of the algorithm with a return is proposed, which allows solving the obtained problem. The approach is illustrated by a number of numerical examples for the problem of forming a network structure with a given number of end users and different allowable bandwidths of communication servers. UK: Актуальність. Важливою характеристикою задач оптимізації функціонування та управління різними технологічними та інформаційними системами є намагання знайти оптимальний розв’язок. На практиці існує низька обмежень, що пов’язана з невизначеністю параметрів і яка не дозволяє знайти такий розв’язок. У цих випадках ставиться питання про знаходження не оптимальних, а раціональних розв’язків, що задовольняють постановці задачі. Однією з прикладних задач, в яких може виникати невизначеність параметрів, є задача розподілу обмежених потужностей каналів передачі даних між різними вузлами мережі. Ціль. Мета роботи – розробити алгоритм розв’язання задачі раціонального розподілу потужності каналів передачі даних з нечіткими обмеженнями на обсяги споживання на основі методу бектрекінгу. Метод. У статті пропонується метод розв’язання задачі раціонального розподілу потужності каналів передачі даних з урахуванням нечітких обмежень на обсяги споживання. Особливістю таких завдань є неможливість задоволення потреб кінцевого користувача з допомогою ресурсів різних постачальників. Розглянуто метод розв’язання на основі нечітких задач математичного програмування. Розроблено конструктивний алгоритм розв’язання задачі на основі методу пошуку із поверненням. Проведено обчислювальні експерименти. Результати. Розроблений метод вирішення задачі раціонального розподілу потужностей каналів передачі даних з урахуванням нечітких обмежень на обсяги споживання дозволив розв’язати задачу побудови оптимальної конфігурації трирівневої інформаційно-обчислювальної мережі із заданим числом серверів зв’язку та з урахуванням нечітких обсягів споживання. Висновки. Досліджено способи розв’язання задачі з нечіткими обмеженнями на обсяги споживання кінцевих споживачів. Сформульовано нечітку задачу оптимізації, що дозволяє враховувати інтервально задані величини підключень. Запропоновано варіант розв’язання нечітких оптимізаційних задач у випадку використання нечітких чисел. Сформульовано багатокритеріальну задачу ефективного розподілу потужностей каналів зв’язку з нечіткими обмеженнями. Запропоновано варіант алгоритму з поверненням, що дозволяє розв’язати отриману задачу. Підхід проілюстровано результатами чисельних розрахунків для прикладної задачі формування структури мережі з заданою кількістю кінцевих користувачів і різними допустимими обсягами пропускних здатностей комунікаційних серверів.Item Development of method for identification the computer system state based on the decision tree with multi-dimensional nodes(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Gavrylenko, S. Y.; Chelak, V. V.; Semenov, S. G.; Гавриленко, С. Ю.; Челак, В. В.; Семенов, С. Г.EN: Context. The problem of identifying the state of a computer system is considered. The object of the research is the process of computer system state identification. The subject of the research is the methods of constructing solutions for computer system state identification. Objective. The purpose of the work is to develop a method for decision trees learning for computer system state identification. Method. A new method for constructing a decision tree is proposed, combining the classical model for constructing a decision tree and the density-based spatial clustering method (DBSCAN). The simulation results showed that the proposed method makes it possible to reduce the number of branches in the decision tree, which will increase the efficiency of identifying the state of the computer system. Belonging to hyperspheres is used as a criterion for decision-making, which enables to increase the identification accuracy due to the nonlinearity of the partition plane and to perform a more optimal adjustment of the classifier. The method is especially effective in the presence of initial data with high correlation coefficients, since it combines them into one or more multivariate criteria. An assessment of the accuracy and efficiency of the developed method for identifying the state of a computer system is carried out. Results. The developed method is implemented in software and researched in solving the problem of identifying the state of the functioning of a computer system. Conclusions. The carried out experiments have confirmed the efficiency of the proposed method, which makes it possible to recommend it for practical use in order to improve the accuracy of identifying the state of a computer system. Prospects for further research may consist in the development of an ensemble of decision trees. UK: Актуальність. Розглянуто задачу ідентифікації стану комп’ютерної системи. Об’єктом дослідження є процес ідентифікації стану комп’ютерної системи. Предметом дослідження є методи побудови дерев рішень для ідентифікації стану КС Мета. Розробка методу побудови дерев рішень для ідентифікації стану комп’ютерної системи. Метод. Запропоновано новий метод побудови дерева рішень, який поєднує класичну модель побудови дерева рішень та оснований на щільності метод просторової кластеризації (DBSCAN). Результати моделювання показали, що запропонований метод надає можливість зменшити кількість розгалужень в дереві рішень, що дозволяє підвищити оперативність ідентифікації стану комп’ютерної системи. Використання приналежності до гіперсфер у якості критерію прийняття рішень, надає можливість підвищити точність ідентифікації за рахунок нелінійності площині розбиття та виконати більш оптимальне налаштування класифікатору. Метод є особливо ефективним за наявності вихідних даних, які мають високі кореляційні коефіцієнти, так як поєднує їх в один або декілька багатомірних критеріїв. Проведено оцінку точності та оперативності розробленого методу ідентифікації стану комп’ютерної системи. Результати. Розроблений метод реалізований програмно і досліджений під час розв’язання задачі ідентифікації стану функціонування комп’ютерної системи. Висновки. Проведені експерименти підтвердили працездатність запропонованого методу, що надає можливість рекомендувати його для практичного використання з метою підвищення точності ідентифікації стану комп’ютерної системи. Перспективи подальших досліджень можуть полягати в розробці ансамблю дерев рішень.Item Using the analytic hierarchy process with fuzzy logic elements to optimize the database structure(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Dvoretskyi, M. L.; Savchuk, T. O.; Fisun, M. T.; Dvoretska, S. V.; Дворецький, М. Л.; Савчук, Т. О.; Фісун, М. Т.; Дворецька, С. В.EN: Context. Informational systems are very common and use databases to store information that users need. Many different data models can be used but the relational model is still relevant. The last decade show tendency of using distributed databases while working with relational data model and this approach requires a specially designed module to synchronize data of all separate databases. Considering optimizing the database structure, researchers didn’t pay much attention to the potential of users’ SQL-queries history. The optimal structure of all the distributed nodes could reduce the necessity of synchronization while the data access speed and its actuality would remain stable. The object of the research is the process of optimizing the structure of the distributed database of corporate information systems, which are based on the relational database’s model. Objective. The research aims at improving the accuracy of the data representation marker’s value on the distributed corporate information system’s (DCIS) node, obtained using the analytic hierarchy process by applying the fuzzy logic elements while processing the alternatives’ global priority vector. Method. The research’s authors in the set of their previous works emphasize the potential of using the collected history of users’ SQL queries. Firstly presented technology of users’ queries parsing. Then, the idea of using the multidimensional database for analyzing users’ queries by slices of workstation type, application, user, and his/her position was considered. Finally, the authors gave the full-scaled mathematical model for formalizing database and query models, and criteria of database structure’s optimality. The current research continues the given sequence and tries to increase the efficiency of the decision support system, by introducing elements of fuzzy logic to the analytic hierarchy process algorithm. The approach’s main idea is in presenting the global priorities vector in the form of a series of fuzzy sets of one variable with subsequent transformation to the exact value. This approach made it possible to maintain the accuracy of the obtained result while decreasing the number of solution alternatives. For new tuples added to the database’s tables after all calculations had been performed, the classification problem was formalized. After obtaining the probability of a tuple belonging to the class “needed” and performing the normalization of the value, it is taken as the level of the representation marker. Accordingly, the data is loaded onto the node if this value is greater than the optimal level of the representation marker for the DCIS node. Results. After calculating and obtaining the alternatives global priorities’ vector in order to improve the accuracy of the obtained result, the apparatus of fuzzy sets was used. The obtained vector of global priorities was presented as a vector of fuzzy digits for the data representation marker with subsequent transformation to the exact value. This approach made it possible to maintain the accuracy of the obtained result while decreasing the number of solution alternatives. Conclusions. While working on the research, the concept of a data representation marker on the DCIS node for the elements of the SQL query model was introduced. An aggregation function has been developed that allows determining the level of need for attributes and tuples in the database’s relation for the DCIS node based on the statistics of SQL queries. A model of the dependence of the database structure’s optimality criteria on the value of the data representation marker is built. Received further development method of analytic hierarchy process. The initialization of the alternatives’ pairwise comparisons matrix can be performed automatically according to the obtained mathematical models. Representation of the obtained result in the form of the vector of fuzzy numbers with the reduction to the exact value allows increasing the accuracy of the obtained results. UK: Актуальність. Інформаційні системи дуже поширені і використовують бази даних для зберігання інформації. Для використання доступні різні моделі даних, але реляційна модель залишається популярною. Останнє десятиліття демонструє тенденцію використання розподілених баз даних під час роботи з реляційною моделлю, і цей підхід вимагає спеціально розробленого модуля для синхронізації даних усіх окремих частин БД. Оптимальна структура всіх розподілених вузлів могла б зменшити необхідність синхронізації, а швидкість доступу до даних та її актуальність залишалися б стабільними. Метод. Автори дослідження в серії своїх попередніх робіт акцентують увагу на можливості використання зібраної історії SQL-запитів користувачів. Спочатку представлена технологія розбору запитів користувачів. Потім була розглянута ідея використання багатовимірної бази даних для аналізу запитів користувачів за зрізами типу робочої станції, програми, користувача та його посади. Також автори надали математичну модель формалізації моделі бази даних і запитів, а також критерії оптимальності структури бази даних. Дослідження продовжує наведену послідовність і намагається підвищити ефективність системи підтримки прийняття рішень шляхом введення в метод аналізу ієрархій елементів нечіткої логіки. Основна ідея підходу полягає в представленні вектору глобального пріоритету у вигляді серії нечітких множин однієї змінної з подальшим перетворенням до точного значення. Для нових кортежів, доданих до таблиць бази даних після виконання всіх обчислень, була сформульована задача класифікації. Результати. Після розрахунку та отримання вектору глобального пріоритету альтернатив з метою підвищення точності отриманого результату було використано апарат нечітких множин. Отриманий вектор глобальних пріоритетів був представлений у вигляді вектору нечітких множин для маркера представлення даних з подальшим перетворенням до точного значення. Такий підхід дозволив зберегти точність отриманого результату при зменшенні кількості альтернатив рішення. Висновки. Під час роботи над дослідженням було введено поняття маркера представлення даних на вузлі РКІС для елементів моделі запиту SQL. Розроблено функцію агрегації, яка на основі статистики SQL-запитів дозволяє визначити рівень необхідності атрибутів і кортежів відношення бази даних на вузлі РКІС. Побудовано модель залежності критеріїв оптимальності структури бази даних вузла РКІС від значення маркера представленості даних. Отримав подальший розвиток метод аналізу ієрархій. Ініціалізація матриці попарних порівнянь альтернатив може виконуватися автоматично відповідно до отриманих математичних моделей. Представлення отриманого результату у вигляді вектору нечітких чисел із приведенням до точного значення дозволяє підвищити точність отриманих результатів.Item Prototyping Smart Home for Immobilized People: EEG/MQTT-Based Brain-To-Thing Communication(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Zubov, D. A.; Qureshi, M. S.; Köse, U.; Kupin, A. I.; Зубов, Д. А.; Куреші, М. Ш.; Козе, У.; Купін, А. І.EN: Context. Immobilized people face additional barriers in almost all areas of life, including simple operations like turning the light on/off and controlling the air conditioner. The object of the study was to develop the brain-to-thin communication of affordable price to control the smart home appliances by immobilized people from neck to toes. Objective. The goal of the work is to manage smart home appliances via brain-to-thing communication with EEG non-invasive electrodes, edge IoT devices, and MQTT protocol if the brain and eye control of the disabled work normally. Method. A non-invasive Sichiray TGAM brainwave EEG sensor kit captures signals and then transmit them via Bluetooth to the HC-05 module connected to the Arduino Mega microcontroller. Information about edge IoT devices is presented to the disabled on the LCD 1602 display wired to the same Arduino Mega. The disabled person chooses the option shown on display via the double blink that is detected if the quality of signal equals zero and low/mid gamma waves are less than ten in three consecutive Bluetooth packets. Control commands are sent from Arduino Mega (MQTT publisher) to the edge IoT devices (MQTT subscribers) that analyze them and start a specific operation like opening a door and turning the alarm on/off. Results. Five females and five males of different ages from 8 to 59 years old examined the control of smart home appliances with the Sichiray TGAM brainwave sensor kit. Everyone successfully handled the Sichiray headset and showed satisfaction with the brain-to-thing system. Conclusions. In this work, a smart home concept for immobilized people was developed using the brain-to-thing approach and the MQTT communication between the MQTT publisher, Sichiray TGAM brainwave EEG sensor kit connected via Bluetooth to the Arduino Mega microcontroller, and edge IoT devices total priced at USD 150. The most likely prospect of the presented work is to produce the sample that is ready to market. UK: Актуальність. Паралізовані люди мають додаткові перешкоди в багатьох сферах життя, включаючи такі прості дії як вмикання/вимикання освітлення та керування повітряним кондиціонером. Мета роботи – розробка взаємодії мозок-річ в низькій ціновій категорії для контролю підсистем розумного будинку людьми, які паралізовані нижче шиї. Метод. Неінвазивний прилад Sichiray TGAM вимірює активність мозку людей за допомогою датчика електроенцефалограми і потім передає інформацію через Bluetooth на модуль HC-05, який підключений до мікроконтролера Arduino Mega. Інформація щодо пристроїв розумного будинку показується паралізованій людині на екрані модуля LCD 1602, який підключений до того ж Arduino Mega. Паралізована людина вибирає опцію за допомогою подвійного моргання, що відображується в нульовому значенні якості сигналу та величинах нижніх і середніх гамма хвиль менше ніж десять в трьох послідовних Bluetooth пакетах. Команди керування надсилаються від Arduino Mega (MQTT-видавець) до пристроїв (MQTT-підписники) розумного будинку, які аналізують їх і виконують певну операцію, наприклад відкриття дверей та вмикання/вимикання сигналізації. Результат. П’ять чоловіків і п’ять жінок віком від 8 до 59 років тестували комплекс керування підсистемами розумного будинку на базі приладу Sichiray TGAM. Результати показали успішне освоєння і зацікавленість у використанні системи мозок-річ. Висновки. У даній роботі представлена концепція розумного будинку для паралізованих людей на базі принципу мозок-річ і MQTT взаємодії між MQTT-видавцем (прилад Sichiray TGAM з датчиком електроенцефалограми, який через Bluetooth підключений до мікроконтролера Arduino Mega) і пристроями розумного будинку загальною ціною близько USD 150. Перспективою подальшого розвитку є виробництво пристроїв готових до масового використання.Item Automatic classification of paintings by year of creation(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Martynenko, A. A.; Tevyashev, A. D.; Kulishova, N. E.; Moroz, B. I.; Sergienko, A. S.; Мартиненко, А. А.; Тевяшев, А. Д.; Кулішова, Н. Є.; Мороз, Б. І.; Сергієнко, O. С.EN: Context. The problem of automatic verification of the legitimacy of the export of works of art is considered. Objective. A method is proposed for automatically determining the age of a painting from a digital photograph using a classification that is performed by an intelligent decision-making system. Method. It is proposed to use the attribute of picture year of creation as the main criterion for making a decision during the customs check of exports legitimacy. Instead of a long and expensive museum examination, photographing works of art in customs conditions and processing photos using a set of descriptors is used. The set of descriptors is proposed, include local binary patterns, their color modification, Haralik’s texture features, the first four moments, Tamura’s texturt features, SIFT descriptor. The data obtained as a result of descriptors action give the values of several dozen private attributes. They form data vectors, which are then concatenated into a generalized object description vector. In the feature space thus created, automatic classification by weighted k-nearest neighbors is performed. The proposed algorithm calculates the distance between objects in a multidimensional space of attribute values and assigns new objects to already formed classes. The criterion for creating classes is the age of the painting from the existing database. As a measure of the objects proximity, it is proposed to use the Euclid and Minkowski metrics. The calculation of weights for the proposed classification algorithm is performed by the Fisher method. Results. The effectiveness of the proposed method was investigated in the course of experiments with an image database containing photos of paintings by world, European and Ukrainian artists. Algorithm configuration parameters that provide high classification accuracy are found. Conclusions. The performed experiments have shown the effectiveness of the selected descriptors for the formation of vector descriptions of images of paintings. The greatest accuracy is provided by descriptor merging, which reveals significant differences in the structural properties of images. This approach to the description of objects in combination with the proposed classification algorithm and the chosen main criterion ensures high accuracy of the obtained solutions. The direction of further research may include the use of convolutional neural networks to improve the accuracy of classification under the condition of a static database. UK: Актуальність. Розглядається завдання автоматичної перевірки легітимності експорту творів живопису. Мета. Запропоновано метод автоматичного визначення віку картини з цифрової фотографії за допомогою класифікації, яку виконує інтелектуальна система прийняття рішень. Метод. Пропонується використовувати атрибут року створення картини як головний критерій для прийняття рішення під час митної перевірки легітимності експорту. Замість тривалої та дорогої музейної експертизи застосовується фотографування творів живопису в умовах митниці та обробка фото за допомогою набору дескрипторів. До набору дескрипторів пропонується включити локальні бінарні патерни, їх колірну модифікацію, текстурні ознаки Хараліка, перші чотири моменти, текстурні ознаки Тамури, SIFT дескриптор. Дані, отримані внаслідок дії дескрипторів, утворюють значення кількох десятків окремих атрибутів. Вони формують вектори даних, які потім конкатенуються в узагальнений опис вектора-об’єкта. У просторі ознак, створеному таким чином, виконується автоматична класифікація методом зважених k-найближчих сусідів. Пропонований алгоритм розраховує відстань між об’єктами в багатовимірному просторі значень атрибутів, і відносить нові об’єкти до сформованих класів. Критерієм для створення класів є вік картини із існуючої бази даних. Як міру близькості об’єктів пропонується використовувати метрики Евкліда та Мінковського. Розрахунок вагів для алгоритму класифікації запропоновано виконувати методом Фішера. Результати. Ефективність запропонованого методу була досліджена під час експериментів із базою зображень, що містить фото картин світових, європейських та українських художників. Знайдено параметри конфігурації алгоритму, що забезпечують високу точність класифікації. Висновки. Проведені експерименти показали ефективність вибраних дескрипторів формування векторів-описів зображень картин. Найбільшу точність забезпечує поєднання дескрипторів, яке виявляє суттєві відмінності у структурних властивостях зображень. Такий підхід до опису об’єктів у поєднанні із запропонованим алгоритмом класифікації та обраним головним критерієм забезпечує високу точність отриманих рішень. Напрямок подальших досліджень може включати використання згорткових нейронних мереж для підвищення точності класифікації за умови статичності бази даних.Item Neural network diagnostics of aircraft parts based on the results of operational processes(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Leoshchenko, S. D.; Pukhalska, H. V.; Subbotin, S. A.; Oliinyk, A. O.; Gofman, Ye. O.; Леощенко, Сергій Дмитрович; Пухальська, Гульнара Вікторівна; Субботін Сергій Олександрович; Олійник, Андрій Олександрович; Гофман, Євген ОлександровичEN: Context. The problem of synthesis of an optimal neural network model for diagnostics of aircraft parts after operational processes is considered. The object of the study is the process of synthesis of neural network diagnostic models for aircraft parts based on the results of operational processes Objective is to synthesize neural network diagnostic models of aircraft parts after operational processes with a high level of accuracy. Method. It is proposed to research the use of two approaches to the synthesis of neural network diagnostic models. So, using a system of indicators, the topology of the neural network is calculated, which will be trained using the method of Backpropagation method in the future. The second approach is based on the use of a neuroevolutionary approach, which allows for a complete synthesis of the neural network, dynamically modifying the topology of the solution in addition to the parameters. the final decisions are compared in the accuracy of work on the training and test data set. This approach will allow to determine the possibility and correctness of using neuroevolutionary methods for the synthesis of diagnostic models. Results. Neuromodels for diagnostics of aircraft parts based on the results of operational processes have been obtained. The obtained results of comparing the methods used for synthesis made it possible to form recommendations for the implementation of neuroevolutionary methods in the synthesis of diagnostic neuromodels. Conclusions. The results obtained during the experiments confirmed the operability of the mathematical software used and allowed us to form recommendations for further use of the considered methods in practice in order to synthesize diagnostic neuromodels. The prospects for further research may consist in expanding the input data sets in order to synthesize and study more complex topologies of neural network models. UK: Актуальність. Розглянуто завдання синтезу оптимальної нейромережевої моделі для діагностики авіаційних деталей після експлуатаційних процесів. Об’єктом дослідження є процес синтезу нейромережевих діагностичних моделей для авіаційних деталей за результатами експлуатаційних процесів. Мета роботи полягає в синтезі нейромережевих діагностичних моделей авіаційних деталей після експлуатаційних процесів з високим рівнем точності. Метод. Запропоновано дослідити використання двох підходів до синтезу нейромережевих діагностичних моделей. Так використовуючи систему індикаторів, обчислюється топологія нейронної мережі, яка в подальшому буде навчена з використанням методу зворотного поширення помилки. Другий же підхід грунтується на використанні нейроеволюційного підходу, який дозволяє зробити повний синтез нейронної мережі, динамічно модифікуючи крім параметрів і топологію рішення. підсумкові рішення порівнюються в точності роботи на навчальному і тестовому наборі даних. Такий підхід дозволить визначити можливість і коректність використання нейроеволюційних методів для синтезу діагностичних моделей. Результати. Отримано нейромоделі для діагностики авіаційних деталей за результатами експлуатаційних процесів. Отримані результати порівняння використовуваних для синтезу методів дозволили сформувати рекомендації для імплементації нейроеволюційних методів в процеси синтезу діагностичних нейромоделей. Висновок. Отримані в ході експериментів результати підтвердили працездатність використовуваного математичного забезпечення і дозволили сформувати рекомендації для подальшого використання розглянутих методів на практиці з метою синтезу діагностичних нейромоделей. Перспективи подальших досліджень можуть полягати в розширенні вхідних наборів даних з метою синтезу і дослідження більш складних топологій нейромережевих моделей.Item Технологія соціалізації особистостей за спільними інтересами на основі методів машинного навчання та SEO-технологій(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Батюк, T. M.; Висоцька, В. А.; Batiuk, T.; Vysotska, V.UK: Актуальність. Соціалізація особистостей за спільними інтересами спричинено потребою більшості людей спростити частину життєвих моментів за рахунок зменшення часу на їх реалізацію. З швидкими темпами росту інформації, завантаженості людини в суспільстві та у зв’язку з останніми епідемічними світовими подіями людина стає ізольованою від можливості спілкуватися. А це однією із важливих потреб людської свідомості та самореалізації. Тому є актуальним попитом мати можливість отримувати рекомендований список подібних людей за спільними інтересами як результат інтелектуального пошуку множини релевантних користувачів соціальних мереж через аналіз фото людського обличчя на користувацьких фотографіях (на основі нейронних мереж) і аналіз користувацької інформації (на основі алгоритмів нечіткого пошуку та моделі Noisy Channel). Мета – розроблення технології для соціалізації особистостей на основі SEO-технології та методу машинного навчання через використання згорткової та сіамської нейронних мереж для ідентифікації користувачів та алгоритмів аналізу тексту для підбору релевантних користувачів майбутнього спілкування. Метод. При реалізації SEO-технологій обрано алгоритми нечіткого пошуку по словах на основі моделі Noisy Channel з алгоритмами ефективного розподілу текстової інформації. При реалізації машинного навчання розроблено згорткову нейронну мережу для ідентифікації користувачів системи. Результати. Розроблено інтелектуальну систему соціалізації особистостей за спільними інтересами на основі SEO-технології та методи машинного навчання. Здійснено реалізацію роботи двох нейронних мереж: згорткової та сіамської, що дозволило здійснити пошук людського обличчя, на завантажуваних користувачем фотографіях і порівняти знайдене обличчя з уже наявними в базі даних/Інтернет. Це дає можливість ефективно ідентифікувати справжність користувача та гарантувати, що цього користувача на даний момент нема в базі даних, відповідно він потенційно є реальним. За допомогою алгоритмів нечіткого пошуку, алгоритму Левенштейна та моделі Noisy Channel створено алгоритм аналізу та порівняння користувацької інформації, який для поточного користувача формує список наявних користувачів системи, посортований по спаданню відсоткового співвідношення подібності користувачів та вказує, наскільки інтереси в інших користувачів збігаються з інтересами поточного користувача. Висновки. Виявлено, що реалізований в системі алгоритм для формування вибірки користувачів є ефективнішою та точнішою приблизно на 25–30% в порівнянні зі звичайним алгоритмом Левенштейна. Також реалізований алгоритм здійснює вибірку приблизно в 10 разів швидше, ніж звичайний алгоритм Левенштейна. EN: Context. The socialization of individuals with common interests is caused by the need of most people to simplify some of the moments of life by reducing the time for their implementation. With the rapid growth of information, the human workload in society and the recent epidemics of the world, people are becoming isolated from the opportunity to communicate. And this is one of the important needs of human consciousness and self-realization. Therefore, there is an urgent need to be able to obtain a recommended list of similar people of common interest as a result of intelligent search of many relevant users of social networks through analysis of human faces in user photos (based on neural networks) and analysis of user information based on fuzzy search algorithms and Noisy model. Channel). Objective of the study is to develop technology for socialization of individuals based on SEO-technology and machine learning through the use of convolutional and Siamese neural networks to identify users and text analysis algorithms to select relevant users of future communication. Method. In the implementation of SEO-technologies selected fuzzy word search algorithms based on the Noisy Channel model with algorithms for efficient distribution of textual information. During the implementation of machine learning, a convolutional neural network was developed to identify users of the system. Results. An intelligent system of socialization of individuals by common interests based on SEO-technology and machine learning methods has been developed. The work of two neural networks was implemented: convolutional and Siamese, which allowed to search for a human face in photos uploaded by the user and compare the found face with those already available in the database / Internet. This makes it possible to effectively identify the authenticity of the user and ensure that this user is not currently in the database, so it is potentially real. Using fuzzy search algorithms, Levenstein’s algorithm and the Noisy Channel model, an algorithm for analyzing and comparing user information was created, which for the current user forms a list of available users of the system, sorted by descending percentage of similarity and indicates how other users’ interests coincide. Conclusions. It was found that the algorithm implemented in the system for forming a sample of users is more efficient and accurate by about 25–30% compared to the usual Levenstein algorithm. Also, the implemented algorithm performs sampling approximately 10 times faster than the usual Levenstein algorithm.Item Modeling risk factors interaction and risk estimation with copulas(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Kuznietsova, N. V.; Huskova, V. H.; Bidyuk, P. I.; Matsuki, Y.; Levenchuk, L. B.; Кузнецова, Н. В.; Гуськова, В. Г.; Бідюк, П. І.; Мацукі, Й.; Левенчук, Л. Б.EN: Context. Various risks are inherent to practically all types of human activities. Usually the risks are characterized by availability of multiple risk factors, uncertainties, incompleteness and low quality of data available. The problem of mathematical modeling of risks is very popular with taking into consideration possible uncertainties and interaction of risk factors. Such models are required for solving the problems of loss forecasting and making appropriate managerial decisions. Objective. The purpose of the study is in development of multivariate risk modeling method using specialized copula functions. The models are developed in the form of multivariate distributions. Method. The modeling methodology is based upon exploring the special features of various copula functions that are helpful to construct appropriate multivariate distributions for the risk factors selected. The study contains formal description of selected copulas, analysis of their specific features and possibilities for practical applications in the risk management area. Examples of practical applications of the copula based approach to constructing multivariate distributions using generated and actual statistical data are provided. Results. The results achieved will be useful for further theoretical studies as well as for practical applications in the area of risk management. The distributions constructed with copula create a ground for solving the problems of forecasting possible loss and making appropriate decision regarding risk management. Conclusions. Thus the problem of constructing multivariate distributions for multiple risk factors can be solved successfully using special copula functions. UK: Актуальність. Різні типи ризиків притаманні практично всім видам людської діяльності. Зазвичай ризики характеризуються наявністю множини факторів ризику, невизначеностями, неповнотою і низькою якістю наявних даних. Задача математичного моделювання ризиків є досить популярною, беручи до уваги можливі невизначеності і взаємодію факторів ризику. Такі моделі необхідні для розв’язання задач прогнозування втрат і прийняття належних управлінських рішень. Мета роботи. Метою цього дослідження є розробка методу моделювання багатовимірного ризику з використанням спеціальних функцій копул. Моделі пропонуються у формі багатовимірних розподілів. Метод. Технологія моделювання ґрунтується на використанні спеціальних властивостей копул, які дають можливість побудувати коректні багатовимірні розподіли для вибраних факторів ризику. У статті подано формальний опис вибраних копул, аналіз їх властивостей і можливостей практичного застосування у системах менеджменту ризиків. Подані приклади практичного застосування копул до побудови багатовимірних розподілів з використанням згенерованих і фактичних статистичних даних. Результати. Отримані результати будуть корисними для подальших теоретичних досліджень, а також для практичного використання у системах менеджменту ризиків. Розподіли, побудовані за допомогою копул, створюють основу для розв’язання задач прогнозування можливих втрат і прийняття належних рішень стосовно менеджменту ризиків. Висновки. Таким чином, задача побудови багатовимірних розподілів для множини факторів ризику може бути успішно розв’язана завдяки використанню спеціальних функцій копул.Item The states’ final probabilities analytical description in an incompletely accessible queuing system with refusals(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Gorodnov, V. P.; Ovcharenko, V. V.; Городнов, В. П.; Овчаренко, В. В.EN: Context. There is a problem of forecasting the efficiency of real queuing systems with refusals in the case of incomplete accessibility of service devices for the input flow of requirements. The solution of problem is necessary to create the possibility of more accurate design and control of such systems operation in real time. Objective. The aim of the research is to obtain an analytical description of the state’s final probabilities in a Markov queuing system with refusals and with incomplete accessibility of service devices for the input flow of requirements that is necessary to forecast the values of the queuing system performance indicators. Method. The probabilities of queuing systems’ states with refusals in the case of incomplete accessibility of service devices for the input flow of requirements are described by Kolmogorov differential equations. In a stationary state, these equations are transformed into a linearly dependent homogeneous system of algebraic equations. The number of equations is determined by the set-degree and for modern queuing and communication systems can be in the thousands, millions and more. Therefore, an attempt to predict the efficiency of a system is faced with the need to write down and numerically solve a countable set of algebraic equations systems that is quite difficult. The key idea of the proposed method for finding an analytical description of final probabilities for a given queuing system was the desire to move from the description of individual states (of 2n amount) to the description of groups of system states (of n+1 number) and to localize the influence of incomplete accessibility of service devices for the input flow of requirements in multiplicative functions of incomplete accessibility. Such functions allow obtaining the required analytical description and assessing the degree of the final probabilities transformation, in comparison with known systems, as well as assessing the forecasted values of the noted queuing system’s efficiency indicators when building a system and choosing the parameters for its controlling. Results. For the first time analytical expressions are obtained for the final probabilities of the queuing system states with refusals and with incomplete accessibility of service devices for the input flow of requirements, which makes it possible to evaluate as well as forecast values of all known system efficiency indicators. Conclusions. The resulting description turned out to be a general case for well-known type of Markov queuing systems with refusals. The results of the numerical experiment testify in favor of correctness the obtained analytical expressions for the final probabilities and in favor of possibility for their practical application in real queuing systems when solving problems of forecasting efficiency, as well as analyzing and synthesizing the parameters of real queuing systems. UK: Актуальність. Існує проблема прогнозування працездатності реальних систем масового обслуговування із відмовами у разі неповної доступності пристроїв обслуговування для вхідного потоку вимог. Вирішення проблеми необхідно для створення можливості більш точного проектування та контролю роботи таких систем у режимі реального часу. Метод. Можливості станів СМО з відмовами при неповній доступності приладів обслуговування для вхідного потоку вимог описуються диференціальними рівняннями Колмогорова. У стаціонарному стані ці рівняння перетворюються на лінійно залежну однорідну систему алгебраїчних рівнянь. Кількість рівнянь визначається безліччю-степенем і для сучасних систем масового обслуговування і зв’язку може обчислюватися тисячами, мільйонами і більше. Тому спроба прогнозувати ефективність системи стикається з необхідністю запису та чисельного вирішення лічильної множини систем алгебраїчних рівнянь, що досить складно. Ключовою ідеєю запропонованого методу знаходження аналітичного опису фінальних ймовірностей для зазначеної системи масового обслуговування було прагнення перейти від опису окремих станів (у кількості 2n) до опису груп станів системи (у кількості n+1) та локалізувати вплив неповної доступності приладів обслуговування для вхідного потоку вимог у мультиплікативні функції неповної доступності. Такі функції дозволяють отримати необхідний аналітичний опис та оцінити ступінь перетворення фінальних ймовірностей порівняно з відомими системами, а також оцінити прогнозні значення показників ефективності зазначеної системи масового обслуговування при побудові системи та виборі параметрів її управління. Результати. Вперше отримано аналітичні вирази для фінальних ймовірностей станів СМО з відмовами та з неповною доступністю приладів обслуговування для вхідного потоку вимог, що дозволяє оцінювати, а також прогнозувати значення всіх відомих показників ефективності системи. Висновки. Отриманий опис виявився загальним випадком для відомого типу Марківських систем масового обслуговування із відмовами. Результати чисельного експерименту свідчать на користь коректності отриманих аналітичних виразів для фінальних ймовірностей та на користь можливості їх практичного застосування в реальних системах масового обслуговування під час вирішення завдань прогнозування ефективності, а також аналізу та синтезу параметрів реальних систем масового обслуговування.Item Метод пространственно-поляризационной компенсации помех(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Пиза, Дмитрий Макарович; Мороз, Гарри Владимирович; Піза, Дмитро Макарович; Мороз, Гаррі Володимирович; Piza, D. M.; Moroz, G. V.RU: Актуальность. При защите РЛС от активных шумовых помех, действующих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, применяют пространственную фильтрацию сигналов путем использования разнесенного приема полезного сигнала и помех. При этом различие направлений воздействия помех и сигнала позволяет скомпенсировать помеху и обнаружить полезный сигнал. Однако, если источник помехи смещается в область главного луча, то пространственные отличия между полезным сигналом и помехой уменьшаются. Это приводит к существенному искажению диаграммы направленности основной антенны. В результате этого ухудшается точность измерения угловых координат целей, а также чувствительность приемного устройства РЛС. В статье предложен новый метод пространственно-поляризационной обработки радиолокационных сигналов, обеспечивающий компенсацию активных шумовых помех как с направлений боковых лепестков, так и с направления главного луча диаграммы направленности антенны. Цель работы состоит в разработке метода совместной пространственно-поляризационной обработки радиолокационных сигналов при воздействии активных шумовых помех как по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, так и по главному лучу. Метод реализуется путем использования структурной адаптации устройства помехозащиты в зависимости от направления воздействия помехи. При этом управляющий сигнал для структурной адаптации формируется по текущему значению модуля весового коэффициента пространственного фильтра. Результаты. Разработана совместная структурная схема пространственно-поляризационного фильтра, обеспечивающего компенсацию активных шумовых помех, действующих как по боковым лепесткам, так и по главному лучу диаграммы направленности антенны РЛС. Разработана математическая модель блока компенсации, реализующего структурную адаптацию пространственно-поляризационного фильтра. В условиях первого особого поляризационного базиса оценена эффективность подавления помех, действующих по главному лучу диаграммы направленности антенны. Выводы. Научная новизна проведенного исследования состоит в разработке нового метода пространственно-поляризационной обработки радиолокационных сигналов в сложных условиях функционирования РЛС при массированном воздействии активных шумовых помех. Практическая новизна состоит в разработке структурной схемы пространственно-поляризационного фильтра, обеспечивающего компенсацию помех, действующих как с направлений боковых лепестков, так и с направления главного луча диаграммы направленности антенны. Разработана математическая модель блока компенсации фильтра. Оценена эффективность подавления помех в условиях первого особого поляризационного базиса. UK: Актуальність. При захисті РЛС від активних шумових завад, діючих по бокових пелюстках діаграми спрямованості антени, використовують просторову фільтрацію сигналів шляхом застосування рознесеного прийому корисного сигналу і завад. При цьому різниця в напрямах прийому сигналу і завади дозволяє скомпенсувати заваду і забезпечити виявлення корисного сигналу. Однак, якщо джерело завади зміщується в область головного променя діаграми спрямованості основної антени, то просторові відмінності між корисним сигналом і завадою зменшуються. Це призводить до суттєвого спотворення діаграми спрямованості. В результаті цього погіршується точність вимірювання координат цілей, а також чутливість приймального пристрою РЛС. В статті запропоновано новий метод просторово-поляризаційної обробки радіолокаційних сигналів, який забезпечує компенсацію активних шумових завади як з напряму бокових пелюстків, так і з напряму головного променя. Ціль роботи полягає у розробці методу сумісної просторово-поляризаційної обробки радіолокаційних сигналів в умовах дії активних шумових завад як по бокових пелюстках діаграми спрямованості антени, так і по головному променю. Метод реалізується шляхом використання структурної адаптації пристрою завадозахисту в залежності від напряму дії завади. При цьому управляючий сигнал для структурної адаптації формується по величині поточного значення модуля вагового коефіцієнта просторового фільтра. Результати. Розроблена сумісна структурна схема просторово-поляризаційного фільтра, який забезпечує компенсацію активних шумових завад, діючих як по бокових пелюстках, так і по головному промені діаграми спрямованості антени РЛС. Розроблена математична модель блока компенсації, який забезпечує структурну адаптацію просторово-поляризаційного фільтра. В умовах першого особливого поляризаційного базису оцінена ефективність подавлення завад, діючих по головному промені діаграми спрямованості антени. Висновки. Наукова новизна проведеного дослідження полягає у розробці нового методу просторово-поляризаційної обробки радіолокаційних сигналів в складних умовах функціонування РЛС при масовій дії активних шумових завад. Практична новизна полягає в розробці структурної схеми просторово-поляризаційного фільтра, який забезпечує компенсацію завад, діючих як з напрямів бокових пелюстків, так і з напряму головного променя діаграми спрямованості антени. Розроблена математична модель блока компенсації фільтра. Оцінена ефективність подавлення завад в умовах першого особливого поляризаційного базиса. EN: Context. To protect radars from active noise interference (jamming) acting along the side lobes of the antenna pattern, spatial signal filtering is used, which is realized by using diversity reception of the useful signal and interference. In this case, the difference in the directions of interference and signal makes it possible to compensate for interference and detect a useful signal. 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 radar device. The article proposes a new method for spatial polarization processing of radar signals, which provides compensation for active noise interference both as from the directions of the side lobes and from the direction of the main beam of the antenna pattern. Objective. The goal is to develop a method for spatial polarization processing of radar signals under the influence of active noise interference both along the side lobes of the antenna pattern and along the main lobe. Method. The method is implemented by using structural adaptation of the noise protection device, depending on the direction of the interference. 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 polarizing filter which provides compensation for active noise interference acting both on the side lobes and on the main lobe of the radar antenna pattern. The mathematical model of the compensation unit that implements the structural adaptation of the spatial polarization filter has been developed. Under the conditions of the first special polarization basis, the efficiency of noise suppression acting along the main lobe of the antenna pattern is estimated. Conclusions. The scientific novelty of the research is the development of a new method of spatial polarization processing of radar signals under difficult conditions of radar operation under massive active noise interference. The practical significance of the research is in the development of a block diagram of a spatial polarizing filter that provides compensation for interference both from the direction of the side lobes and from the direction of the main lobe of the antenna pattern. The mathematical model of the filter has been developed. The efficiency of noise suppression under the conditions of the first special polarization basis is estimated.Item The study of the cross-correlation properties of complex signals ensembles obtained by filtered frequency elements permutations(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Lysechko, V. P.; Kulagin, D. O.; Indyk, S. V.; Zhuchenko, О. S.; Kovtun, І. V.; Лисечко, В. П.; Кулагін, Дмитро Олександрович; Індик, С. В.; Жученко, О. С.; Ковтун, І. В.EN: Context. The relevance is to study the cross-correlation properties of the developed complex signals ensembles of large volume with a low level of multiple access interference, thereby increasing the efficiency of using a limited radio frequency range. The Object of Research is a method of bandpass filtering with permutations, which allows forming complex signals ensembles of large volume. Objective. The Objective is to determine the optimal cross-correlation properties for the formation of complex signals ensembles of large volume with a low level of multiple access interference. Method. The work has the study results of cross-correlation properties of complex signals ensembles obtained by applying the filtered elements permutation method. The formation of complex signals ensembles is based on pseudo-random sequences with improved cross-correlation properties in the time domain. Bandpass filtering is applied to such sequences, and the number of filter bands is determined based on the calculation of the frequency spectrum utilization coefficient. The filter band optimal width determination is based on a comparison of the maximum emissions of the side lobes values of the of cross-correlation function of signals from the elements number in the involved sequences. The signals obtained by frequency bands allocating are characterized by a difference in form in the minimal similarity condition. In order to reduce the multiple access interference impact, the frequency components transfer obtained by spectral filtering to the common frequency range is carried out. After that, the signals are transferred using the full search method. As a result, it was obtained all possible combinations of signal pairs permutations. The use of permutations in the complex signals ensemble formation can significantly increase the ensemble volume. The signals generated by frequency filtering, to which the transfer to the common frequency band and their subsequent permutation was applied, are subjected to correlation analysis based on the calculation of the maximum emissions values of the side lobes of the cross-correlation function. Comparative characteristic of cross-correlation properties of developed signals with known signals prove that signals generated based on pseudo-random sequences with improved cross-correlation properties have a much larger ensembles volume, are formed on the basis of simple algorithms that don’t require significant computing resources and have satisfactory cross-correlation characteristics. The use of bandpass filtering method with permutation allows the formation of large-volume ensembles whose signals differ in form, and the combination of different frequency bands reduces the vulnerability to multiple access interference. Results. Due to the software implementation of the bandpass filtering method with permutations, the comparison of cross-correlation properties of nonlinear sequences, M-sequences, multiphase signals and developed signals based on sequences with improved cross-correlation properties was performed. In estimating the levels of maximum emissions of side lobes of the cross-correlation function, it was found that the generated signals obtained by bandpass filtering with permutations deteriorate cross-correlation characteristics by increasing the pulse duration proportional to the decrease in signal frequency band, but their value satisfies the minimal similarity condition, used in cognitive telecommunications systems. Conclusions. The study of the signals cross-correlation properties proves the effectiveness of the developed bandpass filtering with permutations method. The generated signals have cross-correlated characteristics no worse than ensembles based on known signals. At this level of maximum emissions of the side lobes of the cross-correlation function of the developed signals is 7–12% less than the known signals. Thus, the method of bandpass filtering with permutations can be used to increase the efficiency of radio frequency resource use of both existing and advanced cognitive telecommunication networks of wireless access based on systems with code division multiplexing. UK: Актуальність. Полягає у дослідженні взаємокореляційних властивостей розроблених ансамблів складних сигналів великого об’єму із забезпеченням низького рівня завад множинного доступу, за рахунок чого забезпечується підвищення ефективності використання обмеженого радіочастотного діапазону. Об’єктом дослідження є метод смугової фільтрації з перестановками, який дозволяє сформувати ансамблі складних сигналів великого об’єму. Мета роботи. Полягає у визначенні оптимальних взаємокореляційних властивостей для формування ансамблів складних сигналів великого об’єму із забезпеченням низького рівня завад множинного доступу. Метод. У роботі наведено результати дослідження взаємокореляційних властивостей ансамблів складних сигналів, отриманих за рахунок застосування методу перестановок відфільтрованих елементів. Формування ансамблів складних сигналів відбувається на основі псевдовипадкових послідовностей з покращеними взаємокореляційними властивостями в часовій області. До таких послідовностей застосовується смугова фільтрація, причому кількість смуг фільтрації визначається на основі розрахунку коефіцієнта використання частотного спектра. Визначення оптимальної ширини смуги фільтрації відбувається на основі порівняння значень максимальних викидів бічних пелюсток функції взаємної кореляції сигналів від кількості елементів у задіяних послідовностях. Сигнали, отримані за допомогою виділення смуг частот, характеризуються відмінністю за формою при виконанні умови мінімальної подоби. З метою зменшення впливу завад множинного доступу здійснюється частотний перенос складових, отриманих у результаті фільтрації спектру, до спільної області частот. Після цього виконується перестановка сигналів за допомогою методу повного перебору. У результаті отримуємо усі можливі комбінації перестановок пар сигналів. Застосування перестановок при формуванні ансамбля складних сигналів дозволяє значно збільшити об’єм ансамбля. Сигнали, сформовані за рахунок частотної фільтрації, до яких застосовувався перенос в спільну смугу частот та їх подальша перестановка, піддаються кореляційному аналізу на основі розрахунку значень максимальних викидів бічних пелюсток функції взаємної кореляції. Порівняльна характеристика взаємокореляційних властивостей розроблених сигналів з відомими сигналами доводить, що сигнали, сформовані на основі псевдовипадкових послідовностей з покращеними взаємокореляційними властивостями мають значно більший об’єм ансамблів, формуються на основі простих алгоритмів, що не потребують значних обчислювальних ресурсів та мають задовільні взаємокореляційні характеристики. Застосування методу смугової фільтрації з перестановками дозволяє формувати ансамблі великого об’єму, сигнали яких відрізняються за формою, а комбінування різних частотних діапазонів зменшує вразливість до завад множинного доступу. Результати. Завдяки програмній реалізації методу смугової фільтрації з перестановками виконано порівняння взаємокореляційних властивостей нелінійних послідовностей, М-послідовностей, багатофазних сигналів та розроблених сигналів на основі послідовностей з покращеними взаємокореляційними властивостями. При оцінці рівнів максимальних викидів бічних пелюсток функції взаємної кореляції виявлено, що у сформованих сигналів, отриманих шляхом смугової фільтрації з перестановками, погіршуються взаємокореляційні характеристики, за рахунок збільшення тривалості імпульсів пропорційної зменшенню смуги частот сигналу, але їхнє значення задовольняє умову мінімальної подоби і такі сигнали можуть застосовуватися в когнітивних телекомунікаційних системах. Висновки. Виконане дослідження взаємокореляційних властивостей сигналів доводить ефективність розробленого методу смугової фільтрації з перестановками. Сформовані сигнали мають взаємокореляційні характеристики не гірші ніж ансамблі на основі відомих сигналів. При цьому рівні максимальних викидів бічних пелюсток функції взаємної кореляції розроблених сигналів на 7–12 % менше показників відомих сигналів. Таким чином метод смугової фільтрації з перестановками може бути застосований для підвищення ефективності використання радіочастотного ресурсу як існуючих, так і перспективних когнітивних телекомунікаційних мереж безпроводового доступу на основі систем з кодовим розділенням каналів.Item Determination of the transmission line resistance matrix with deviations of design parameters from nominal(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Kozlovskyi, V. V.; Kozlovskyi, V. V.; Khrashchevskyi, R. V.; Klobukov, V. V.; Козловський, В. В.; Козловський, В. В.; Хращевський, Р. В.; Клобуков, В. В.EN: Context. UHF transmission systems make extensive use of transmission line segments, the characteristics of which have a significant impact on the performance of various information technologies. One of the problems of production of transmission lines is to obtain a given wave impedance, which significantly affects the electrical and information characteristics of the entire set of equipment. Currently, there is a burning issue of estimating the influence of disturbing factors on various electrical characteristics of long line segments. To date, the most fully developed methods for assessing the effect of disturbing factors on the wave impedance of a homogeneous line (the wave impedance is constant) under regular perturbations. In this case, the influence of perturbations on the reflection coefficient of matched lines was mainly considered. The effect of perturbations on the other characteristics of homogeneous and, especially, inhomogeneous lines has not been sufficiently studied. Objective. The purpose of this paper is to determine the effect of wave impedance perturbations on the transmission line impedance matrix. Knowing the perturbed impedance matrix, it is possible to determine the distortion of the characteristics of any device built on transmission line segments. Method. The paper uses the method of perturbation theory of linear differential operators applied to equations describing processes in inhomogeneous long lines. Results. The obtained results make it possible to estimate the influence of regular and irregular perturbations of the wave resistance (wave conductance) on the transmission line matrix considered as a quadrupole. Such matrix can be any quadrupole matrix: resistance matrix, conductance matrix, circuit matrix. This makes it possible, according to the desired function of the circuit (gain, input impedance, reflection coefficient), to determine the allowable deviation of the wave impedance from the nominal value in order to select a tolerance for reproducing the wave impedance. Conclusions. The proposed criterion for estimating line parameter deviations using the norm of the four-pole matrix is inherently an integral criterion and can be used to preliminarily estimate the frequency domain of the strongest distortions, regardless of the functional purpose of the transmission line segment. The developed approach is applicable to both homogeneous and heterogeneous transmission lines and covers both regular and irregular wave impedance perturbations. UK: Актуальність. У НВЧ системах передачі інформації широко використовуються відрізки ліній передачі, характеристики яких значно впливають на продуктивність різних інформаційних технологій. Однією з проблем виробництва ліній передачі є отримання заданого хвильового опору, що значно впливає на електричні та інформаційні характеристики всього комплексу обладнання. В даний час постає гостре питання оцінки впливу збурюючих факторів на різні електричні характеристики відрізків длинніх ліній. На сьогоднішній день найбільш повно розроблені методи оцінки впливу збурюючих факторів на хвильовий опір однорідної лінії (хвильовий опір постійно) при регулярних збуреннях. У цьому випадку в основному враховувався вплив збурень на коефіцієнт відбиття узгоджених ліній. Питання впливу збурень на решту характеристик однорідних і, особливо, неоднорідних ліній вивчені недостатньо. Мета. Метою статті є визначення впливу збурень хвильового опору на матрицю опору лінії передачі. Знаючи матрицю збурених опорів, можна визначити спотворення будь-якого пристрою, побудованого на відрізках ліній передачі. Метод. У статті використано метод теорії збурень лінійних диференціальних операторів, застосований до рівнянь, що описують процеси в неоднорідних довгих лініях. Результати. Отримані результати дають можливість оцінити вплив регулярних та нерегулярних збурень хвильового опору (хвильової провідності) на матрицю лінії передачі, що розглядається як чотириполюсник. Така матриця може бути будь-якою квадрупольною матрицею: матрицею опорів, провідностей, ланцюговою. Це робить можливим, відповідно до необхідної функції схеми (коефіцієнт передачі, вхідний опір, коефіцієнт відбиття) визначити її допустиме відхилення від номінального значення, щоб вибрати допуск для відтворення хвильового опору. Висновки. Запропонований критерій оцінки відхилень параметрів лінії з використанням норми квадрупольної матриці за своєю суттю є інтегральним критерієм і може бути використаний для попередньої оцінки частотної області найсильніших спотворень, незалежно від функціонального призначення відрізка лінії передачі. Розроблений підхід застосовується як до однорідних, так і до неоднорідних ліній передачі та охоплює як регулярні, так і нерегулярні збурення хвильового опору.