Радіоелектроніка, інформатика, управління - 2021, №4 (59)
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/27186
Browse
Recent Submissions
Item Entropy approach in system research of different complexity objects to assess their condition and functionality(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Kozulia, T. V.; Sviridova, A. S.; Kozulia, M. M.; Козуля, Т. В.; Свірідова А. С.; Козуля, М. М.EN: Context. Consideration of comprehensively studied object in the form “system – environment” to obtain an approximate accurate real situation reflection. Objective. Search for solutions to problematic research issues based on the entropy approach for systems “object-environment” of different nature and complexity, studying them and obtaining knowledge (stable information) and providing them as a set of complex system tasks modulated by different entropy functions. Method. The following criteria are used to assess the sustainability of the development of a system object: integrity – the failure of the trajectory of development of the object at a certain forecast time interval from a set of safe states; monotony of growth of indicators of development of object on a certain time interval with the subsequent preservation of them in the set intervals of admissible values; compliance of the development trajectory with the target changes according to the requirements of safety and sustainable development, resistance to disturbance, including asymptotic stability of the program trajectory and structural stability of the system. In the conditions of nonlinear development of events and spontaneity of processes “object – external systems” at stable structure of system object of research it is expedient to apply the entropic approach and knowledge from the field of the theory of stability developed for technical and cybernetic systems. Results. The proposed entropy approach to analysis is determined by the fact that the object is characterized from the standpoint of compliance with acceptable regulatory constraints and processes regarding the acceptability of the object of the external environment or the possibility of resolving the situation of coexistence “object – environment”. Within the analysis of a system object, this means that for both stationary and dynamic conditions, their state is described by a certain function, the changes of which indicate the approach to a certain point of homeostatic relations with the environment. The practical application of the provided methodological proposal for finding solutions in conditions of uncertainty of a certain kind is considered on the example of determining measures to influence the course of positive development of the child’s body in the situation of diagnosis of cerebral palsy in the form of information and software application at realization of the appointments of medical character applied to them (factors of influence of emergency). Conclusions. The proposed entropy approach to the choice of decision-making problems for determining the state and changes as a result of process transformations in system objects of the type “studied system – environment” in conditions of uncertainty does not require additional conditions characteristic of known estimates by criteria in common mathematical means of decision making. UK: Актуальність. Розгляд комплексно дослідженого об’єкта у вигляді «система – навколишнє середовище» для отримання наближено точного відображення реальної ситуації. Мета. Пошук рішень проблемних питань наукових досліджень на базі ентропійного підходу для систем «об’єкт – навколишнє середовище» різної природи і складності, вивчення їх і отримання знань (стійкої інформації) та надання їх у вигляді комплексу завдань складної системи, модульованих завдяки різним ентропійним функціям. Метод. Для оцінки стійкості розвитку системного об’єкта використовують такі критерії: цілісність – невихід траєкторії розвитку об’єкта на певному прогнозному інтервалі часу з множини безпечних станів; монотонність зростання індикаторів розвитку об’єкта на певному інтервалі часу з наступним збереженням їх у заданих інтервалах припустимих значень; відповідність траєкторії розвитку цільовим змінам за вимогами безпеки і сталого розвитку;стійкість до збурювання, у тому числі, асимптотична стійкість програмної траєкторії й структурна стійкість системи. В умовах нелінійного розвитку подій і самодовільності процесів «об’єкт – зовнішні системи» при стійкій структурі системного об’єкта дослідження доцільним є застосування ентропійного підходу та знань із області теорії стійкості, розробленої для технічних і кібернетичних систем. Результати. Запропонований ентропійний підхід щодо аналізу визначається тим, що об’єкт характеризується з позицій дотримання допустимих нормативних обмежень і процеси стосовно прийнятності об’єктом впливів зовнішнього оточення чи можливості урегулювання ситуації співіснування «об’єкт – навколишнім середовищем». У межах аналізу системного об’єкта це означає, що і для стаціонарних, і для динамічних умов їх стан описується певною функцією, зміни якої вказують на наближення до певної точки гомеостатичних відносин з навколишнім середовищем. Практичне застосування наданої методологічної пропозиції з пошуку рішень в умовах невизначеності певного роду розглянуто на прикладі визначення заходів впливу на хід позитивного розвитку організму дитини в ситуації діагнозу дитячий церебральний параліч (ДЦП) у вигляді інформаційно-програмного додатку щодо імовірності віднесення дитини до групи ходьба або не ходьба при реалізації застосованих до них призначень лікувального характеру (фактори впливу НС). Висновки. Запропонований ентропійний підхід до вибору розв’язку задач прийняття рішень щодо визначень стану і змін в наслідок процесних перетворень в системних об’єктах виду «досліджена система – навколишнє середовище» в умовах певної невизначеності не вимагає виконання додаткових умов, характерних для відомих оцінок за критеріями в поширених математичних засобах ПР.Item Android software aging and rejuvenation model considering the battery charge(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Yakovyna, V. S.; Uhrynovskyi, B. V.; Яковина, В. С.; Угриновський, Б. В.EN: Context. A feature of mobile systems is their dependence on battery charge, which is an important factor when planning various processes, in particular when planning time of performing software rejuvenation procedure. Objective. The goal of this article is to develop a model of software aging process with performing rejuvenation procedure for the Android operating system considering the factor of battery charge. Method. A complex model based on Continuous-Time Markov Chains is proposed, which combines the software aging and rejuvenation model, the user behavior model and consider battery charge factor. A graph of states and transitions describing a complex model is constructed. Based on the formed graph the system of differential equations is written. The system was calculated using the 4th order Runge-Kutta method. The optimal time for the rejuvenation procedure can be determined when rejuvenation will not interfere with the user and will be performed before the battery is fully discharged, ie when the probability of the system being in these states is the lowest. Results. The simulation of the developed model for test values of transition rates is performed. Considering the battery charge model allows to avoid planning the rejuvenation procedure at a time when the mobile device is likely to have a low charge or be completely discharged. Conclusions. The proposed model based on the Markov chain allows to predict the start time of software rejuvenation procedure, considering both user behavior and battery level, which can have a significant impact on the predicted time. Also, the early implementation of the rejuvenation procedure may have the effect of reducing the system workload and delaying the discharge of the device, which should be checked in further studies. The expediency and importance of the consideration of battery charge factor and the need for further study of the proposed software aging and rejuvenation model are substantiated. UK: Актуальність. Особливість мобільних систем полягає в їх залежності від рівня заряду батареї, що є важливим чинником під час планування різного роду процесів, зокрема виконання процедури омолодження програмного забезпечення для зменшення впливу ефектів старіння цього програмного забезпечення. Мета роботи. Розроблення моделі процесу старіння та омолодження програмного забезпечення для операційної системи Android з урахуванням чинника рівня заряду батареї. Метод. Запропоновано комплексну модель на основі ланцюга Маркова з неперервним часом, яка об’єднює модель старіння із виконанням процедури омолодження програмного забезпечення, модель використання мобільного пристрою користувачем та фактор рівня заряду батареї. Побудовано граф станів та переходів, що описує об’єднані моделі. На основі діаграми написано систему диференційних рівнянь, яку обчислено з допомогою методу Рунге-Кутти 4-го порядку. Оптимальний час виконання процедури омолодження можна визначити за умов, коли її виконання не заважатиме користувачу та буде виконуватись завчасно до настання можливого повного розряду батареї, тобто тоді, коли ймовірність перебування системи в цих станах є найнижчою для певного значення часу виконання процедури омолодження. Результати. Виконано симуляція розробленої моделі для тестових значень інтенсивностей переходів. Врахування моделі рівня заряду батареї дозволяє уникнути планування виконання процедури омолодження в час, коли мобільний пристрій з великою ймовірністю може мати низький заряд чи бути повністю розрядженим. Висновки. Розроблена модель на основі ланцюга Маркова дозволить виконувати прогнозування часу початку процедури омолодження програмного забезпечення, враховуючи як поведінку користувача, так і рівень заряду батареї, який може мати значний вплив на прогнозований час. Також, раннє виконання процедури омолодження може мати вплив на зменшення навантаження на систему та відтермінування розряду пристрою, що варто перевірити в подальших дослідженнях. Обґрунтовано доцільність і важливість врахування чинника рівня заряду батареї і необхідність подальшого дослідження розробленої моделі старіння та омолодження із урахуванням нового чинника.Item A nonlinear regression model to estimate the size of web apps created using the CakePHP framework(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Prykhodko, S. B.; Shutko, I. S.; Prykhodko, A. S.; Приходько, С. Б.; Шутко, І. С.; Приходько, А. С.EN: Context. The problem of estimating the software size in the early stage of a software project is important because a software size estimate is used for predicting the software development effort, including Web apps created using the CakePHP framework. The object of the study is the process of estimating the size of Web apps created using the CakePHP framework. The subject of the study is the nonlinear regression models to estimate the size of Web apps created using the CakePHP framework. Objective. The goal of the work is the building the nonlinear regression model with three predictors for estimating the size of Web apps created using the CakePHP framework on the basis of the Box-Cox four-variate normalizing transformation to increase the confidence in early size estimation of these apps. Method. The model, confidence and prediction intervals of multiply nonlinear regression to estimate the size of Web apps created using the CakePHP framework are constructed based on the Box-Cox multivariate normalizing transformation for non-Gaussian data with the help of appropriate techniques. The techniques to build the models, confidence, and prediction intervals of nonlinear regressions are based on the multiple nonlinear regression analysis using the multivariate normalizing transformations. The techniques allow taking into account the correlation between dependent and independent variables in the case of normalization of multivariate non-Gaussian data. In general, this leads to a reduction of the mean magnitude of relative error, the widths of the confidence, and prediction intervals in comparison with nonlinear models constructed using univariate normalizing transformations. Results. Comparison of the constructed model with the nonlinear regression models based on the decimal logarithm and the Box-Cox univariate transformation has been performed. Conclusions. The nonlinear regression model with three predictors to estimate the size of Web apps created using the CakePHP framework is constructed on the basis of the Box-Cox four-variate transformation. This model, in comparison with other nonlinear regression models, has a larger multiple coefficient of determination, a smaller value of the mean magnitude of relative error and smaller widths of the confidence and prediction intervals. The prospects for further research may include the application of other multivariate normalizing transformations and data sets to construct the nonlinear regression model to estimate the size of Web apps created using the other frameworks. UK: Актуальність. Проблема оцінювання розміру програмного забезпечення на ранній стадії програмного проекту є важливою, оскільки оцінювання розміру програмного забезпечення використовується для прогнозування трудомісткості розробки програмного забезпечення, включаючи веб-застосунки з відкритим кодом на PHP, що створені із використанням фреймворку CakePHP. Об’єктом дослідження є процес оцінювання розміру веб-застосунків з відкритим кодом на PHP, що створені із використанням фреймворку CakePHP. Предметом дослідження є нелінійні регресійні моделі для оцінювання розміру веб-застосунків з відкритим кодом на PHP, що створені із використанням фреймворку CakePHP. Мета. Метою роботи є побудова нелінійної регресійної моделі з трьома предикторами для оцінювання розміру веб-застосунків, шо створюються із використанням фреймворку CakePHP на основі чотиривимірного нормалізуючого перетворення Бокса-Кокса, щоб підвищити достовірність раннього оцінювання розміру цих застосунків. Метод. Модель, довірчі інтервали та інтервали передбачення багатовимірної нелінійної регресії для оцінювання розміру веб-застосунків з відкритим кодом на PHP, створених із використанням фреймворку CakePHP, побудовані на основі багатовимірного нормалізуючого перетворення Бокса-Кокса для негаусівських даних за допомогою відповідних методів. Методи побудови моделей, рівнянь, довірчих інтервалів і інтервалів передбачення нелінійних регресій засновані на множинному нелінійному регресійному аналізі з використанням багатовимірних нормалізуючих перетворень. Ці методи дозволяють враховувати кореляцію між залежними та незалежними змінними у разі нормалізації багатовимірних негаусівських даних. Загалом, це призводить до зменшення середньої величини відносної похибки, ширини довірчих інтервалів і інтервалів передбачення в порівнянні нелінійними моделями, побудованими з використанням одновимірних нормалізуючих перетворень. Результати. Проведено порівняння побудованої моделі з нелінійними регресійними моделями на основі десяткового логарифму та одновимірного перетворення Бокса-Кокса. Висновки. Модель нелінійної регресії з трьома предикторами для оцінювання розміру веб-застосунків, створених за допомогою фреймворку CakePHP, побудована на основі чотиривимірного перетворення Бокса-Кокса. Ця модель, у порівнянні з іншими нелінійними регресійними моделями, має більший множинний коефіцієнт детермінації, менше значення середньої величини відносної похибки та менші ширини довірчих інтервалів та інтервалів передбачення. Перспективи подальших досліджень можуть включати застосування інших багатовимірних нормалізуючих перетворень та наборів даних для побудови нелінійних регресійних моделей для оцінювання розміру веб-додатків, створених за допомогою інших фреймворків.Item Analysis of the use of multithreaded computing technologies to factorize of numbers by a binary algorithm(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Prots’ko, I.; Rykmas, R.; Процько, І. О.; Рикмас Р. В.EN: Context. Providing high-speed computation by computer systems of factorization of number into prime factors requires the development of effective algorithmic methods using computational technologies. Fast computation of factorization of numbers is used in such applications as, protection of information data, in algorithms of discrete transforms for transition from one to multidimensional computations and others. Objective. The purpose of the work is to analyze the implementation of technologies of multithreaded computation of factorization of integer value by the binary algorithm of the method of trial divisions using computer systems with multi-core processors and graphics accelerators. Method. A binary algorithm of trial divisions that uses the remainders of each digit of the binary representation of a number to perform a divisibility check on prime factors of the canonical factorization of number in parallel. Results. The analysis and comparison of multithreaded computations of software implementations of factorization of number by binary algorithm using hyper-threading, AMP C++, CUDA technologies in computer systems with multi-core processors and graphics accelerators. The results of the process of number factorization for multithreaded computing technologies using the same parallel core function are analyzed. Conclusions. In the study of realizations of number factorization by the binary algorithm in the multithreaded mode, the technology of hyper-threading calculations using multicore processors is most effectively performed. Heterogeneous computing using AMP C++ or CUDA technologies on computer systems and graphics accelerators requires consideration of GPU microarchitecture features for parallel computing core functions. UK: Актуальність. Забезпечення високої швидкодії обчислення комп’ютерними системами розкладу цілочисельного значення на прості множники вимагає розробки ефективних алгоритмічних методів з використанням обчислювальних технологій. Швидке обчислення факторизації чисел використовується в таких застосуваннях, як захист інформаційних даних, в алгоритмах дискретних перетворень для переходу від одного до багатовимірних обчислень та інших. Метою роботи є аналіз впровадження технологій багатопотокового обчислення факторизації цілочисельного значення за бінарним алгоритмом методу пробних ділень з використанням комп’ютерних систем з багатоядерними процесорами та графічними прискорювачами. Метод. Бінарний алгоритм пробних ділень, що використовує залишки кожного розряду двійкового подання числа, для здійснення паралельної перевірки подільності на прості множники для канонічного розкладання числа. Результати. Проведено аналіз та порівняння програмних реалізацій багатопотокових обчислень факторизації числа за двійковим алгоритмом із використанням технологій гіперпоточності, AMP C++, CUDA в комп’ютерних системах з багатоядерними процесорами та графічними прискорювачами. Проаналізовано результати процесу факторизації чисел для багатопоточних обчислювальних технологій, що використовують однотиповий алгоритм для функції паралельного ядра. Висновки. При дослідженні реалізації розкладання чисел за бінарним алгоритмом у багатопотоковому режимі найбільш ефективно виконується технологія гіперпоточних обчислень із використанням багатоядерних процесорів. Гетерогенні обчислення за допомогою технологій AMP C++ або CUDA на комп’ютерних системах та графічних прискорювачах вимагають врахування особливостей мікроархітектури графічного процесора для паралельного виконання функцій ядра.Item Технологія візуальної симуляції пасажиропотоків у сфері громадського транспорту Smart City(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Литвин, В. В.; Бублик, М. І.; Висоцька, В. А.; Мацелюх, Ю. Р.; Lytvyn,V.; Bublyk, M.; Vysotska, V.; Matseliukh, Y.UK: Актуальність. На сьогоднішній день проблема візуальної симуляції пасажиропотоків у сфері громадського транспорту є важливою при створенні інформаційних систем для розвитку сучасних Smart City. В умовах Industry 4.0 важливим є створення технологій, засобів та інструментів для впровадження єдиної саморегульованої інтелектуальної системи обміну даними при наданні відповідних послуг перевезення пасажирів у сфері громадського транспорту. Наприклад, наочно відображати проблемні ділянки на маршрутах в Smart City, формувати множити та індентифікувати основні зупинки в часових зрізах з найбільшим пасажирообміном, формувати пропозиції щодо потреби модернізації маршрутів з врахуваням збільшенням завантаженності громадського транспорту на певних ділянках Smart City та отримувати результати прогнозування пасажиропотоків при внесенні відповідних змін на основі методів машиннного навчання. Метою дослідження є розроблення технології візуальної симуляції пасажиропотоків у сфері громадського транспорту для підвищення якості надання послуг пасажирських перевезень в Smart City. Метод. Удосконалено імітаційну модель для обчислення пасажиропотоку при зміні кількості рухомого складу на маршруті, де на відміну від відомих, додано прогнозування на основі розробленої нейронної мережі. Удосконалено механізм візуальної симуляції пасажиропотоків з використанням карт GoogleMaps та динамічне переміщення по них з контролем швидкості відображення симуляції. Запропоновано нейронну мережу з повнозв’язними шарами з використанням оптимізаційного алгоритму з адаптивним рівнем навчання Adam для прогнозування пасажиропотоку між зупинками за визначений період доби. Визначені критерії деталізації даних про пасажиропотоки на міських маршрутах, включаючи загальні показники відношення пасажирообміну на певній зупинці до поточного періоду доби. При проектуванні інтелектуальної системи зазнав подальшого розвитку підхід зміни місткості рухомого складу громадського транспорту у Smart City, де на відміну від відомих, зміна місткості обмежена наявними транспортними засобами. Зазнав подальшого розвитку метод розрахунку комплексу показників пасажиропотоків на зупинках та перегонах з врахованням додаткових локальних графіків та специфіки роботи транспорту на окремих індивідуальних маршрутах. Результати. Розроблено інтелектуальну систему візуального моделювання пасажирських перевезень на основі нейронної мережі та машинного навчання, яка дозволяє оптимізувати роботу пасажирських перевезень громадським транспортом в Smart City. Це подання даних надає можливість оцінити рентабельність додавання нового транспортного засобу на маршрут чи необхідно скоригувати розклад інших транспортних засобів для кращого покриття завантажених ділянок у час пік. Для роботи програмного засобу використовується загальновідомий стандарт подання даних про громадський транспорт – GTFS. Це дозволяє адаптувати розроблений програмний продукт універсальним, а не специфічним для конкретного міста чи країни. Проведено порівняння отриманих результатів на множині даних тролейбусних маршрутів (біля 2000 записів, з зібраних на основі експериметнальних маркетингових досліджень) в місті Львів (Україна) для формування прогнозу зміни пасажиропотоків на певних ділянках в різні проміжки часу. Висновки. Виявлено, що спрогнозовані нейронною мережею пасажиропотоки у порівнянні з фактичними, призводять до їх зростання у середньому на 28% на критичних перегонах в годину пік. Ці отриманні результати дозволяють обґрунтувати доцільність додавання розкладу нового транспортного засобу для кращого покриття завантажених ділянок у час пік. Порівняння зміни пасажиропотоків, розподілених за перегонами у часі доби з 19:00 до 20:00, за фактичними даними та після роботи нейронної мережі вказує на їх збільшення у середньому в 70% перегонів, які були спрогнозовані, що дасть змогу прийняти обґрунтоване рішення про запуск додаткового транспорту на відповідні маршрути. EN: Context. Today, the problem of visual simulation of passenger flow in public transport is essential in creating information systems for the development of modern Smart City. In Industry 4.0, it is crucial to develop technologies, means, and tools for implementing a single self-regulatory intelligent data exchange system in the provision of appropriate passenger transportation services in public transport. Today the following is essential: to visually display problem areas on routes in Smart City; to form and identify the main stops in time sections with the largest passenger exchange; to create proposals on the need to modernise routes taking into account the increase in public transport congestion in certain areas of Smart City, and to obtain results of passenger flow forecasting when making appropriate changes based on machine learning methods. Objective of the study is to develop a technology for visual simulation of passenger traffic in the field of public transport to improve the quality of passenger services in Smart City. Method. They have improved the simulation model for calculating passenger flow when changing the number of rolling stock on the route, in contrast to the known, added forecasting based on the developed neural network. The mechanism of visual simulation of passenger flows using GoogleMaps maps and dynamic movement on them with control of simulation display speed has been improved. A neural network with fully connected layers utilising an optimisation algorithm with an adaptive level of learning Adam to predict the flow of passengers between stops for a certain period of the day is proposed. Criteria for detailing passenger flows on urban routes are defined, including general indicators of the ratio of passenger traffic at a specific stop to the current period of the day. When designing the intelligent system, changing the capacity of public transport rolling stock in Smart City was further developed. Unlike the known ones, the available vehicles limit the change of power. The method of calculating a set of indicators of passenger traffic at stops and races, taking into account different local schedules and the specifics of transport on individual routes, has undergone further development. Results. An intelligent system of visual modelling of passenger traffic based on a neural network and machine learning has been developed, allowing optimising passenger traffic by public transport in Smart City. This data presentation makes it possible to assess the profitability of adding a new vehicle to the route or adjusting the schedule of other cars to cover the loaded areas during peak hours better. The well-known standard of public transport data presentation – GTFS is used for the operation of the software. It allows you to adapt the developed software product to the universal, rather than specific to a particular city or country. It was provided with a comparison of the obtained results on a data set of trolleybus routes (about 2000 records, collected based on experimental marketing research) in Lviv (Ukraine) to form a forecast of changes in passenger flow on certain sections at different times. Conclusions. It was found that the passenger flows predicted by the neural network in comparison with the actual ones lead to their growth by an average of 28% in critical races at rush hour. These results allow us to justify adding a schedule of a new vehicle for better coverage of loaded areas during peak hours. A comparison of changes in passenger traffic distributed by races during the day from 19:00 to 20:00, according to actual data and after the operation of the neural network indicates an increase in their average 70% of races that were predicted, which will allow a reasonable decision to launch additional transport on appropriate routes.Item The cloud GNSS data fusion approach based on the multi-agent authentication protocols’ analysis in the corporate logistics management systems(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Burlachenko, I. S.; Savinov, V. Yu.; Tohoiev, O. R. P; Zhuravska, I. M.; Бурлаченко, І. С.; Савінов, В. Ю.; Тогоєв, О. Р.; Журавська, І. М.EN: Context. Modern corporate logistics management systems or tracking systems consist of wireless positioning systems. Typically, mobile technologies use signal receivers of satellites of GNSS. However, there is the general problem of data transmitting issues to analytic centers for further in the corporate logistics management systems. The object of the study was to develop the solutions alternative to GNSS. Objective. The goal of the work is the increasing vehicle location access control accuracy, based on the multi-agent authentication protocols’ analysis. Method. The study proposes the cloud data fusion platform offers to collect and archive data about all movable objects that can be on the road between departments inside the same warehouse area. Since there are operations with different wireless base stations' participation, so, the movable object can don’t enough time for a movement trajectory analysis in real-time. Thus, data processing must fulfill in the cloud dispatching center and data flow fusion is needed. An equations system that identifies the vehicles' location based on the method of multi-agent authentication process analysis after the GPS signal loss, was proposed. The multi-sectional configuration of the recursive neural network and the usage of cloud data fusion made it possible to increase the accuracy of vehicle location determination. Results. The developed method has been implemented in software and investigated for solving the problems of vehicle location control accuracy in the corporate logistics management systems. Conclusions. The conducted experiments have confirmed the proposed approach and allow recommending it for use in practice for solving the problems of improving the efficiency of vehicle location determination via the role-based access control integrated with multi-agent authentication service. UK: Актуальність. Сучасні корпоративні логістичні системи управління або системи стеження за положенням складаються з бездротових систем позиціонування. Як правило, мобільні технології використовують приймачі сигналів супутників GNSS. Однак, існує загальна проблема передачі даних до аналітичних центрів для подальшого використання у системах корпоративної логістики. Об’єктом дослідження є процес розробки рішень, альтернативних для GNSS. Мета. Підвищення точності контролю доступу до місцезнаходження транспортного засобу на основі мультиагентного аналізу протоколів автентифікації. Метод. У дослідженні запропоновано хмарну платформу злиття даних, яка передбачає збирати та архівувати дані про всі рухомі об’єкти, що можуть знаходитися на дорозі між відділами всередині однієї складської території. Оскільки існують операції з участю різних бездротових базових станцій, тож, рухомому об’єкту може не вистачити часу для аналізу траєкторії руху в режимі реального часу. Таким чином, обробка даних повинна виконуватися в хмарному диспетчерському центрі, і необхідне злиття потоків даних. Запропонована система рівнянь, яка визначає місцезнаходження транспортних засобів на основі методу мультиагентного аналізу процесу автентифікації після втрати сигналу GPS. Багатосекційна конфігурація рекурсивної нейронної мережі та використання злиття хмарних даних дозволили підвищити точність визначення місцезнаходження транспортного засобу. Результати. Розроблений метод реалізований програмно та проведені дослідження для вирішення проблем точності контролю розташування транспортного засобу в корпоративних логістичних системах управління. Висновки. Під час дослідження ефективність визначення місцезнаходження транспортного засобу була покращена за допомогою керування доступом на основі ролей, інтегрованого з мультиагентною службою автентифікації.Item The algorithm tree method in solving the task of classifying hydrographic data(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Povkhan, I. F.; Mitsa, O. V.; Mulesa, O. Y.; Polishchuk, V. V.; Повхан, І. Ф.; Міца, О. В.; Мулеса, О. Ю.; Поліщук, В. В.EN: Context. The work is dedicated to the identification of a simple and effective mechanism by which it is possible to build algorithmic classification trees (algorithmic tree models) on the basis of fixed initial information in the form of a discrete data training sample. The constructed algorithmic classification tree will unmistakably classify (recognize) the entire training sample on which the model is built, have a minimum structure (structural complexity) and consist of components – autonomous classification and recognition algorithms as the vertices of the structure (attributes of the tree). Objective. The aim of this work is to create a simple, effective and universal method of constructing classification (recognition) models based on the concept of algorithmic trees for arrays of real hydrographic data, where the obtained schemes of classification systems (classification tree structure) are characterized by a tree structure (construction) and autonomous classification algorithms (sets of generalized features) as their structural elements (construction blocks). Method. The general scheme of synthesizing classification trees in a form of algorithmic trees on the basis of a procedure of approximation of an array of discrete data by a set of elementary classifiers, which for the set initial training sample builds a tree-like structure, i.e. a model of the algorithmic tree, is suggested. Moreover, the constructed scheme consists of a set of autonomous classification and recognition algorithms evaluated at each step/stage of constructing the classification tree for this initial sample. A method for constructing an algorithmic classification tree has been developed, the main idea of which is to approximate step-by-step the initial sample of an arbitrary volume and structure by a set of elementary classification algorithms. The method of algorithmic tree in the formation of the current algorithmic tree vertex, node, generalized feature provides selection of the most effective, high-quality elementary classifiers from the initial set and completion of only those paths in the tree structure where the largest number of errors (failures) occurs. The structural complexity of the algorithmic tree design is estimated based on the number of transitions, vertices and tiers of the model structure, which allows one to improve the quality of its subsequent analysis, provide an effective decomposition mechanism, and build algorithmic tree structures under fixed constraint sets. The method of the algorithmic tree synthesis allows one to build different types of tree-like recognition models with different initial sets of elementary classifiers with predetermined accuracy for a wide class of problems of the artificial intelligence theory. Results. The developed method of building algorithmic tree models allows one to work with training samples of a large amount of different types of information (discrete data) and provides high speed and economy of hardware resources in the process of generating the final classification scheme, as well as to build classification trees with predetermined accuracy. Conclusions. An approach to the synthesis of new recognition algorithms (schemes) based on a library (set) of already known algorithms (methods) and schemes has been developed. That is, an effective scheme for recognizing discrete objects based on step-by-step evaluation and selection of classification algorithms (generalized features) at each step of the scheme synthesis is presented. Based on the suggested concept of algorithmic classification trees, a model of the structure of the algorithm tree was built, which provided classification of flood situations for the Uzh river basin. UK: Актуальність. Робота присвячена виявленню простого та ефективного механізму за допомогою якого можна будувати алгоритмічні дерева класифікації (моделі дерева алгоритмів) за фіксованою початковою інформацією у вигляді навчальної вибірки дискретних даних. Побудоване алгоритмічне дерево класифікації буде безпомилково класифікувати (розпізнавати) всю навчальної вибірки за якою побудована модель, мати мінімальну структуру (структурну складність) та складатися з компонентів – автономних алгоритмів класифікації та розпізнавання в якості вершин конструкції (атрибутів дерева). Мета. Метою даної роботи є створення простого, ефективного та універсального метода побудови моделей класифікації (розпізнавання) на основі концепції дерев алгоритмів для масивів реальних даних гідрографічного характеру, де отримані схеми систем класифікації (структури дерев класифікації) характеризуються деревоподібної структурою (конструкцією) та наявністю автономних алгоритмів класифікації (наборів узагальнених ознак) в якості своїх структурних елементів (блоків конструкції). Метод. Пропонується загальна схема синтезу дерев класифікації у вигляді дерев алгоритмів на основі процедури апроксимації масиву дискретних даних набором елементарних класифікаторів, яка для заданої початкової навчальної вибірки будує деревоподібну структуру – модель дерева алгоритмів. Причому побудована схема складається з набору автономних алгоритмів класифікації та розпізнавання оцінених на кожному кроці, етапі побудови дерева класифікації за даною початковою вибіркою. Розроблений метод побудови алгоритмічного дерева класифікації основна ідея якого полягає в по кроковій апроксимації начальної вибірки довільного об‘єму та структури набором елементарних алгоритмів класифікації. Метод дерева алгоритмів при формуванні поточної вершини дерева алгоритмів, вузла, узагальненої ознаки, забезпечує виділення найбільш ефективних, якісних елементарних класифікаторів з початкового набору та добудову лише тих шляхів в структурі дерева де відбувається найбільша кількість помилок (відмов) класифікації. Структурна складність конструкції дерева алгоритмів оцінюється на основі кількості переходів, вершин та ярусів структури моделі, що дозволяє підвищити якість його наступного аналізу, забезпечити ефективний механізм декомпозиції, та будувати структури дерев алгоритмів в умовах фіксованих наборів обмежень. Метод синтезу дерев алгоритмів дозволяє будувати різнотипні деревоподібні моделі розпізнавання з різними початковими наборами елементарних класифікаторів з наперед заданою точністю для широкого класу задач теорії штучного інтелекту. Результати. Розроблений метод побудови моделей дерев алгоритмів дозволяє працювати з навчальними вибірками великого об’єму різнотипної інформації (дискретними даними) та забезпечує високу швидкість та економність апаратних ресурсів в процесі генерації кінцевої схеми класифікації, будувати дерева класифікації з наперед заданою точністю. Висновки. Розроблений підхід синтезу нових алгоритмів (схем) розпізнавання на основі бібліотеки (набору) вже відомих алгоритмів (методів) та схем. Тобто представлена ефективна схема розпізнавання дискретних об‘єктів на основі покрокової оцінки та вибору алгоритмів класифікації (узагальнених ознак) на кожному кроці синтезу схеми. На базі запропонованої концепції алгоритмічних дерев класифікації побудована модель структури дерева алгоритмів, яка забезпечила класифікацію паводкових ситуацій для басейну річку Уж.Item Synthesis of a neural network model of industrial construction processes using an indicator system(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Leoshchenko, S. D.; Oliinyk, A. O.; Subbotin, S. A.; Netrebko, V. V.; Gofman, Ye. O.; Леощенко, Сергій Дмитрович; Олійник, Андрій Олександрович; Субботін, Сергій Олександрович; Нетребко Валерій Володимирович; Гофман, Євген ОлександровичEN: Context. The problem of a neural network model synthesis for industrial processes with the definition of an optimal topology characterized by a high level of logical transparency and acceptable accuracy is considered. The object of research is the process of neural network modeling of industrial processes using an indicator system to simplify and select the topology of neuromodels.. Objective of the work is consists in synthesis a neural network model of industrial processes with a high level of logical transparency and acceptable accuracy based on the use of the system. Method. A method is proposed to use artificial neural networks of feedforward propagation for modeling industrial processes. After evaluating the overall level of complexity of the modeling problem based on the indicator system, it was decided to build a neuromodel based on historical data. Using the characteristics of the input data of the problem, the most optimal structure of the neural network was calculated for further modeling of the system. A high level of logical transparency of neuromodels significantly expands their practical use and reduces the resource intensity of industrial processes. Results. Neuromodels of industrial processes are obtained based on historical data. The use of an indicator system made it possible to significantly increase the level of logical transparency of models, while maintaining a high level of accuracy. Constructed neuromodels reduce the resource intensity of industrial processes by increasing the level of preliminary modeling. Conclusions. The conducted experiments confirmed the operability of the proposed mathematical software and allow us to recommend it for use in practice in modeling industrial processes. Prospects for further research may lie in the neuroevolutionary synthesis of more complex topologies of artificial neural networks for performing multi-criteria optimization. UK: Актуальність. Розглянуто задачу побудови нейромережевої моделі промислових процесів із визначенням оптимальної топології, що відрізняється високим рівнем логічної прозорості та прийнятною точністю. Об’єктом дослідження є процес нейромережевого моделювання промислових процесів із застосуванням індикаторної системи для спрощення та вибору топології нейромоделі. Мета роботи полягає у побудові нейромережевої моделі промислових процесів з високим рівнем логічної прозорості та прийнятною точністю на основі використанні системи. Метод. Запропоновано використовувати штучні нейронні мережі прямого поширення для моделювання промислових процесів. Після оцінки загального рівня складності задачі моделювання на основі індикаторної системи було прийнято рішення будувати нейромодель на основі історичних даних. Використовуючи характеристики вхідних даних задачі було розраховано найбільш оптимальну структуру нейронної мережі для подальшого моделювання системи. Високий рівень логічної прозорості нейромоделей, значно розширює їх практичне використання та знижує ресурсоємність промислових процесів. Результати. Отримано нейромоделі промислових процесів на основі історичних даних. Використання індикаторної системи дозволило в значній мірі збільшити рівень логічної прозорості моделей, зберігаючи високий рівень точності. Побудовані нейромоделі знижують ресурсоємність промислових процесів за рахунок збільшення рівня попереднього моделювання. Висновки. Проведені експерименти підтвердили працездатність запропонованого математичного забезпечення і дозволяють рекомендувати його для використання на практиці при моделюванні промислових процесів. Перспективи подальших досліджень можуть полягати нейроеволюційному синтезі більш складних топологій штучних нейронних мереж для виконання багатокритеріальної оптимізації.Item Statistical data analysis tools in image classification methods based on the description as a set of binary descriptors of key points(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Gadetska, S. V.; Gorokhovatsky, V. O.; Stiahlyk, N. I.; Vlasenko, N. V.; Гадецька, С. В.; Гороховатський. В. О.; Стяглик, Н. І.; Власенко, Н. В.EN: Context. Modern computer vision systems require effective classification solutions based on the research of the processed data nature. Statistical distributions are currently the perfect tool for representing and analyzing visual data in image recognition systems. If the description of a recognized object is represented by a set of vectors, the statistical apparatus becomes fundamental for making a classification decision. The study of data distributions in the feature blocks systems for key point descriptors has shown its effectiveness in terms of achieving the necessary quality of classification and processing speed. There is a need for in-depth study of the descriptor sets statistical properties in terms of the main aspect – the multidimensional data separation for classification. This task becomes especially important for constructing new effective feature spaces, for example, by aggregating a set of descriptors by their constituent components, including individual bits. To do this, it is natural to use the apparatus of statistical criteria designed to compare the parameters of the distribution of the studied samples. Despite the widespread use and applied effectiveness of the feature descriptors apparatus for image classification, the statistical basis of these methods in their implementation in aggregate visual data systems and the choice of effective means to assess their effectiveness for distinguishing real images in application databases remains insufficiently studied. Objective. Development of an effective images classification method by introducing aggregate statistical features for the description components. Method. A metric image classifier based on feature aggregation for a set of image descriptors using statistical criteria for assessing the classification decision significance is proposed. Results. The synthesis of the classification method on the basis of the introduction of aggregated statistical features for a set of image description descriptors is carried out. The efficiency and effectiveness of the developed classifier are confirmed. On examples of application of a method for system of real images features its efficiency is experimentally estimated. Conclusions. The study makes possible to evaluate the applied effectiveness of the key points descriptors apparatus and build on its basis an aggregate features system for the effective visual objects classification implementation. Our research has shown that the available information in the form of a bit descriptors representation is sufficient for a significant statistical distinction between visual objects descriptions. Analysis of pairs and other blocks for descriptor bits provides a promising opportunity to reduce processing time. The scientific novelty of the study is the development of a method of image classification based on an integrated statistical features system for structural description, confirmation of the effectiveness of the method and the importance of the created features classification system in the image database. The practical significance of the work is to confirm the efficiency of the proposed methods on the real image descriptions examples. UK: Актуальність. Сучасні системи комп’ютерного зору потребують дієвих класифікаційних рішень на підґрунті вивчення природи оброблюваних даних. Статистичні розподіли на цей час є досконалим засобом подання та аналізу візуальних даних у системах розпізнавання образів. Якщо опис розпізнаваного об’єкту представлено множиною векторів, статистичний апарат стає фундаментальним для прийняття класифікаційного рішення. Вивчення розподілів даних у складі системи блоків для дескрипторів ключових точок показали свою результативність у аспекті забезпечення потрібних показників якості класифікації та швидкодії оброблення. Виникає необхідність поглибленого вивчення статистичних властивостей для множини дескрипторів у аспекті головного фактору – розрізнення багатовимірних даних задля класифікації. Особливе значення набуває ця задача при побудові нових ефективних просторів ознак, наприклад, шляхом агрегування множини дескрипторів за їх складовими компонентами, в тому числі за окремими бітами. Для цього природнім є напрацьоване використання апарату статистичних критеріїв, призначених для порівняння параметрів розподілу досліджуваних вибірок. Незважаючи на широке застосування і прикладну результативність апарату дескрипторів для класифікації зображень, до цих пір залишається не дослідженим статистичне підґрунтя цих методів при впровадженні їх у агрегованих системах ознак візуальних даних і вибір ефективних засобів для оцінювання їх дієвості для розрізнення реальних зображень у прикладних базах даних. Мета роботи. Розроблення ефективного за швидкодією методу результативної класифікації зображень шляхом впровадження агрегованих статистичних ознак для складу компонентів опису. Метод. Запропоновано метричний класифікатор зображень на основі агрегації ознак для множини дескрипторів опису із використанням статистичних критеріїв щодо оцінювання значущості класифікаційного рішення. Результати. Здійснено синтез методу класифікації на підставі впровадження агрегованих статистичних ознак для множини дескрипторів опису зображення. Підтверджено працездатність і ефективність розробленого класифікатора. На прикладах застосування варіантів методу для системи ознак реальних зображень експериментально оцінена його результативність. Висновки. Проведене дослідження дає можливість оцінити прикладну ефективність застосування апарату дескрипторів ключових точок зображення і побудови на його основі агрегованої системи ознак для результативного здійснення класифікації візуальних об’єктів. Наше дослідження показало, що наявної інформації у вигляді бітового подання дескрипторів опису достатньо для значущого статистичного розрізнення описів візуальних об’єктів. Аналіз пар і інших блоків для бітів дескрипторів дає перспективну можливість скорочення часу оброблення. Наукову новизну дослідження складає розроблення методу класифікації зображень на підставі системи інтегрованих статистичних ознак для структурного опису, підтвердження результативності методу та значущості створеної системи ознак при класифікації у межах бази зображень. Практична значущість роботи полягає у підтвердженні працездатності та результативності запропонованих методів на прикладах дескрипторних описів реальних зображень.Item Queueing systems with time lag(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Tarasov, V. N.; Bakhareva, N. F.; Тарасов, В. Н.; Бахарєва, Н. Ф.EN: Context. In the queuing theory of a research of the G/G/1 systems are relevant because it is impossible to receive decisions for the average waiting time in queue in a final form in case of arbitrary laws of distributions of an input flow and service time. Therefore, the study of such systems for particular cases of input distributions is important. The problem of deriving solutions for the average waiting time in a queue in closed form for systems with distributions shifted to the right from the zero point is considered. Objective. Getting solutions for the main characteristics of the systems – the average waiting time of requirements in the queue for queuing systems (QS) of type G/G/1 with shifted input distributions. Methods. To solve this problem, we used the classical method of spectral decomposition of the solution of the Lindley integral equation. This method allows to obtaining a solution for the average waiting time for the systems under consideration in a closed form. The method of spectral decomposition of the solution of the Lindley integral equation plays an important role in the theory of systems G/G/1. For the practical application of the results obtained, the well-known method of moments of probability theory is used. Results. For the first time, spectral expansions are obtained for the solution of the Lindley integral equation for systems with delay, which are used to derive formulas for the average waiting time in a queue in closed form. The paper presents the final studies for the remaining eight delay systems. Conclusions. It is shown that in systems with delay, the average waiting time is less than in in the usual systems. The obtained formula for the average waiting time expands and complements the well-known queuing theory incomplete formula for the average waiting time for G/G/1 systems. This approach allows us to calculate the average latency for these systems in mathematical packages for a wide range of traffic parameters. In addition to the average waiting time, such an approach makes it possible to determine also moments of higher orders of waiting time. Given the fact that the packet delay variation (jitter) in telecommunications is defined as the spread of the waiting time from its average value, the jitter can be determined through the variance of the waiting time. UK: Актуальність. У теорії масового обслуговування дослідження систем G/G/1 актуальні через те, що не можна отримати рішення для часу очікування в кінцевому вигляді в загальному випадку при довільних законах розподілів вхідного потоку і часу обслуговування. Тому є важливими дослідження таких систем для окремих випадків вхідних розподілів. Розглянуто задачу виведення рішень для середнього часу очікування в черзі у замкнутій формі для систем зі зсунутими вправо від нульової точки вхідними розподілами. Мета роботи. Отримання рішення для основної характеристики системи – середнього часу очікування вимог у черзі для двох систем масового обслуговування типу G/G/1 зі зсунутими вхідними розподілами. Метод. Для вирішення поставленого завдання був використаний класичний метод спектрального розкладання рішення інтегрального рівняння Ліндлі. Цей метод дозволяє отримати рішення для середнього часу очікування для розглянутих систем у замкнутій формі. Метод спектрального розкладання рішення інтегрального рівняння Ліндлі грає важливу роль у теорії систем G/G/1. Для практичного застосування отриманих результатів було використано відомий метод моментів теорії ймовірностей. Результати. Вперше отримано спектральні розкладання рішення інтегрального рівняння Линдли для розглянутих систем, за допомогою яких виведені розрахункові вирази для середнього часу очікування в черзі у замкнутій формі. У роботі подані завершальні дослідження для решти восьми систем з запізненням. Висновки. Показано, що у системах з запізненням у часі середній час очікування менше, ніж у звичайних системах. Отримані розрахункові вирази для часу очікування розширюють і доповнюють відому незавершену формулу теорії масового обслуговування для середнього часу очікування для систем G/G/1. Такий підхід дозволяє розрахувати середній час очікування для зазначених систем в математичних пакетах для широкого діапазону зміни параметрів трафіку. Отримані результати з успіхом можуть бути застосовані в сучасній теорії телетрафіку, де затримки пакетів вхідного трафіку відіграють першорядну роль. Крім середнього часу очікування, такий підхід дає можливість також визначити моменти вищих порядків часу очікування. З огляду на той факт, що варіація затримки пакетів (джиттер) в телекомунікації визначається як дисперсія часу очікування від його середнього значення, то джиттер можна буде визначити через дисперсію часу очікування.Item Оценка методов FEM и FDTD при моделировании электромагнитных характеристик устройств преобразования поляризации с диафрагмами(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Пильтяй, С. И.; Булашенко, А. В.; Быковский, А. В.; Булашенко, А. В.; Пільтяй, С. І.; Булашенко, А. В.; Биковський, О. В.; Булашенко, А. В.; Piltyay, S. I.; Bulashenko, А. V.; Bykovskyi, O. V.; Bulashenko, O. V.RU: Актуальность. На сегодняшний день происходит стремительное расширение круга современных отраслей науки и техники, которые активно используют спутниковые телекоммуникационные системы для приема, обработки и передачи различной информации. Такие радиоэлектронные системы достаточно часто требуют увеличения объемов информации, которые они обрабатывают и передают. Удвоения объемов передаваемой информации можно достичь, используя двухполяризационные антенные системы и устройства. В наше время большинство специалистов, которые занимаются разработкой разных современных поляризационных устройств СВЧ, выполняют их численное моделирование и оптимизацию с помощью вариационных методов расчета, методов интегральных уравнений, метода согласования полей частичных областей. Наиболее активно применяются методы с разбиением внутренней области устройств на элементарные ячейки. Среди них во временной области наиболее часто используют метод конечных разностей с разбиением на гексагональную сетку, а в частотной области применяют метод конечных элементов с адаптивной тетраэдрической сеткой. Таким образом, актуальной задачей является оценка скорости и точности этих методов с целью определения более эффективного из них. Цель. Целью исследования является сравнение скорости и точности расчетов электромагнитных характеристик волноводных поляризаторов численными методами FEM и FDTD, а также сравнение сходимости этих методов при анализе поляризационных устройств СВЧ с диафрагмами. Метод. Для расчетов и анализа электромагнитных характеристик в статье использовано метод конечных разностей во временной области FDTD и метод конечных элементов в частотной области FEM. В FEM осуществляется разбиение на тетраэдрические ячейки сетки. В FDTD область расчета разбивается на гексагональные ячейки сетки. Результаты. Установлено, что сходимость коэффициента стоячей волны по напряжению для волноводного поляризатора является быстрой для обоих методов. Получено, что сходимости характеристик дифференциального фазового сдвига, коэффициента эллиптичности и кроссполяризационной развязки разработанного микроволнового устройства оказались значительно более чувствительными к используемому количеству ячеек сетки. Более того, в исследовании расчетным путем получено, что время вычислений методом конечных элементов в частотной области более чем в 2 раза меньше, чем соответственное время, необходимое для расчета время вычислений методом конечных разностей во временной области. При использовании метода конечных элементов в частотной области соответствующее количество ячеек тетраэдрической сетки в 10 раз меньше, чем количество ячеек гексагональной сетки в методе конечных разностей во временной области. Выводы. Проведенные исследования показали, что метод FEM в частотной области, в котором применяется адаптивная тетраэдрическая сетка, более эффективен, чем метод FDTD для расчета фазовых и поляризационных характеристик современных волноводных поляризаторов для различных применений. UK: Оцінка методів FEM и FDTD при моделюванні електромагнітних характеристик пристроїв перетворення поляризації із діафрагмами Актуальність. На сьогоднішній день відбувається стрімке розширення кола сучасних галузей науки і техніки, які активно використовують супутникові телекомунікаційні системи для прийому, оброблення та передачі різної інформації. Такі радіоелектронні системи досить часто вимагають збільшення обсягів інформації, які вони обробляють та передають. Подвоєння обсягів переданої інформації можна досягти, використовуючи двополяризаційні антенні системи та пристрої. У наш час більшість спеціалістів, котрі займаються розробленням різних сучасних поляризаційних пристроїв НВЧ, виконують їх чисельне моделювання та оптимізацію за допомогою варіаційних методів розрахунку, методів інтегральних рівнянь, методу узгодження полів часткових областей. Найбільш активно використовують методи із розбиттям внутрішньої області пристрою на елементарні комірки. Серед них у часовій області найбільш часто використовують метод скінченних різниць із розбиттям на гексагональну сітку, а в частотній області застосовують метод скінченних елементів із адаптивною тетраедричною сіткою. Таким чином, актуальною задачею є оцінка швидкості та точності цих методів з метою визначення більш ефективного із них. Мета. Метою дослідження є порівняння швидкості та точності розрахунків електромагнітних характеристик хвилевідних поляризаторів чисельними методами FEM і FDTD, а також порівняння збіжності цих методів при аналізі поляризаційних пристроїв НВЧ із діафрагмами. Метод. Для розрахунків і аналізу електромагнітних характеристик у статті використано метод скінченних різниць у часовій області FDTD та метод скінченних елементів у частотній області FEM. У FEM здійснюється розбиття на тетраедричні комірки сітки. У FDTD область розрахунку розбивається на гексагональні комірки сітки. Результати. Установлено, що збіжність коефіцієнта стійної хвилі за напругою для хвилевідного поляризатора є швидкою для обох методів. Отримано, що збіжності характеристик диференційного фазового зсуву, коефіцієнта еліптичності та кросполяризаційної розв’язки розробленого мікрохвильового пристрої виявилися значно більш чутливими до використаної кількості комірок сітки. До того ж, у дослідженні розрахунковим шляхом отримано, що час обчислень методом скінчених елементів в частотній області більш ніж в 2 рази менший, ніж відповідний час, що необхідний для обчислень методом скінчених різниць у часовій області. При використанні методу скінчених елементів у частотній області відповідна кількість комірок тетраедричної сітки в 10 разів менша, ніж кількість комірок гексагональної сітки методі скінчених різниць у часовій області. Висновки. Проведені дослідження показали, що метод FEM у частотної області, в якому використовується адаптивна тетраедрична сітка, більш ефективний, ніж метод FDTD для розрахунку фазових та поляризаційних характеристик сучасних хвилевідних поляризаторів та інших мікрохвильових пристроїв для різних застосувань. EN: Context. Today, there is a rapid expansion of the range of modern branches of science and technology, which actively use satellite telecommunication systems to receive, process and transmit various information. These radioelectronic systems quite often require an increase of the volumes of information, which they are processing and transmitting. Increase of the volumes of transmitted information in two times can be achieved by using dual-polarization antenna systems and devices. Nowadays, most part of the specialists, who are engaged in the development of various modern polarization-processing microwave devices, carry out their numerical modeling and optimization using variational techniques, methods of integral equations, method of fields matching in partial regions. The methods with division of the internal region of the device into elementary cells are applied most actively. Among them in the time domain the most often used approach is finite difference method with the decomposition at hexagonal mesh, while and in the frequency domain the finite elements method with the adaptive tetrahedral mesh is applied. Therefore, the estimation of the speed and accuracy of these methods with the purpose of determination of more effective among them is a relevant problem. Objective. The goal of the research is comparison of speed and accuracy of the calculations of electromagnetic characteristics of waveguide polarizers using FEM and FDTD methods, as well as the comparison of the convergence of these methods for the analysis of polarization-processing microwave devices with diaphragms. Method. For the calculations and analysis of electromagnetic characteristics in the article we used the method of finite differences in the time domain (FDTD) and the method of finite elements in the frequency domain (FEM). In FEM the volume is split into the tetrahedral mesh cells. In FDTD the computational domain is divided into hexagonal mesh cells. Results. It was found that the convergence of voltage standing wave ratio for the waveguide polarizer is fast for both methods. It was obtained that the convergence of the characteristics of differential phase shift, axial ratio, and crosspolar discrimination of the developed microwave device turned out to be much more sensitive to the number of mesh cells used. Moreover, in the research it was obtained by calculations that the computation time by the finite elements method in the frequency domain is more than 2 times less than the corresponding time required for calculations by the finite difference time domain method. When using the finite elements method in the frequency domain the corresponding number of tetrahedral mesh cells is 10 times less than the number of hexagonal mesh cells, which are used in the finite difference time domain method. Conclusions. Performed investigations have shown that FEM in the frequency domain, which applies an adaptive tetrahedral mesh, is more efficient than the FDTD method for the calculations of phase and polarization characteristics of modern waveguide polarizers and other microwave devices for various applications.Item Усовершенствованный метод Грама-Шмидта для обработки радиолокационных сигналов(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Пиза, Дмитрий Макарович; Романенко, Сергей Николаевич; Пиза, Дмитро Макарович; Романенко, Сергій Миколайович; Piza, D. M.; Romanenko, S. NRU: Актуальность. При защите радиолокационных станций от активных шумовых помех, действующих по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, используют пространственную фильтрацию сигналов, которая реализуется путем использования антенн, разнесенных в пространстве. В этом случае различие направлений приема полезного сигнала и помехи позволяет сформировать оптимальное значение весовых коэффициентов адаптивных пространственных фильтров для подавления помехи. Однако, если источник помехи смещается в область главного луча, то пространственные различия между полезным сигналом и помехой уменьшаются. Это приводит к существенному искажению диаграммы направленности основной антенны. В результате этого ухудшается точность измерения угловых координат, а также чувствительность приемного устройства РЛС. В статье предложен структурно-параметрический метод адаптации пространственного фильтра, обеспечивающий эффективную работу РЛС при воздействии АШП как с направления боковых лепестков, так и с направления главного луча. Цель. Повышение эффективности работы РЛС при смещении источника АШП с направления боковых лепестков ДНА на направление главного луча. Метод. Предложенный метод позволяет за счет структурной адаптации многоканального пространственного фильтра исключить искажение главного луча диаграммы направленности антенны РЛС и обеспечить ее работу в условиях возможного воздействия помехи по главному лучу. Структурная адаптация пространственного фильтра реализуется путем текущего анализа весовых коэффициентов блоков компенсации. Результаты. Усовершенствовано структурную схему многоканального пространственного фильтра по методу Грама-Шмидта со структурно-параметрической адаптацией, а также структурную схему блока компенсации. В результате проведенного моделирования подтверждена возможность исключения искажений диаграммы направленности основной антенны РЛС в условиях возможного воздействия АШП по главному лучу диаграммы направленности РЛС. Выводы. Научная новизна работы состоит в усовершенствовании алгоритма обработки сигналов при пространственной фильтрации как при воздействии АШП с направления боковых лепестков, так и при смещении источника помехи на направление главного луча диаграммы направленности антенны РЛС. Практическая новизна работы состоит в разработке структурной схемы и математической модели усовершенствованного пространственного фильтра со структурно-параметрической адаптацией. UK: Актуальність. При захисті радіолокаційних станцій від активних шумових завад, діючих по бокових пелюстках діаграми спрямованості антени, використовують просторову фільтрацію сигналів, яка реалізується шляхом застосування антен, рознесених в просторі. В цьому випадку при різних напрямах прийому корисного сигналу і завади вдається сформувати оптимальні значення вагових коефіцієнтів адаптивних просторових фільтрів для подавлення АШЗ. Однак, якщо джерело завади зміщується в область головного променя, то просторові відмінності між корисним сигналом і завадою зменшуються. Це приводить до суттєвого спотворення діаграми спрямованості основної антени. В результаті цього погіршується точність вимірювання кутових координат, а також чутливість приймального пристрою РЛС. В статті запропоновано структурно-параметричний метод адаптації просторового фільтра, який забезпечує ефективну роботу РЛС при дії АШЗ як з напряму бокових пелюстків, так і з напряму головного променя. Ціль. Підвищення ефективності роботи РЛС при зміщенні джерела АШЗ з напряму бокових пелюстків ДСА на напрям головного променя. Метод. Запропонований метод дозволяє за рахунок структурної адаптації багатоканального просторового фільтра виключити спотворення головного променя ДСА РЛС і забезпечити її роботу в умовах можливої дії завади по головному променю. Структурна адаптація просторового фільтра реалізується шляхом поточного аналізу вагових коефіцієнтів блоків компенсації. Результати. Розроблено структурну схему багатоканального просторового фільтра за методом Грама-Шмідта зі структурно-параметричною адаптацією, а також структурну схему блока компенсації. В результаті проведеного моделювання підтверджена можливість виключення спотворення діаграми спрямованості основної антени РЛС в умовах можливої дії АШЗ по головному променю. Висновки. Наукова новизна роботи полягає в удосконаленні алгоритму обробки сигналів при просторовій фільтрації сигналів як при дії АШЗ з напряму бокових пелюстків, так і при зміщенні джерела завади на напрям головного променя діаграми спрямованості антени РЛС. Практична новизна роботи полягає в розробці структурної схеми і математичної моделі удосконаленого просторового фільтра з структурно-параметричною адаптацією. EN: Context. When protecting radar stations from active noise interference acting along the side lobes of the antenna directional pattern, spatial filtering of signals is used, which is realized by using antennas that are spaced apart in space. In this case, the difference in the directions of reception of the useful signal and the interference makes it possible to form the optimal value of the weighting coefficients of the adaptive spatial filters to suppress the interference. However, if the interfering source moves into the main beam region, then the spatial differences between the wanted signal and the interference are reduced. This leads to significant distortion of the main antenna radiation pattern. As a result, the accuracy of measuring the angular coordinates deteriorates, as well as the sensitivity of the radar receiver. The article proposes a structural-parametric method for adapting a spatial filter, which ensures effective operation of the radar when exposed to the active noise interference both from the direction of the side lobes and from the direction of the main beam. Goal. Improving the efficiency of the radar when the active noise interference source is shifted from the direction to the side lobes to the direction of the main beam. Method. The proposed method makes it possible, due to the structural adaptation of the multichannel spatial filter, to exclude the distortion of the main beam of the radiation pattern of the radar antenna and to ensure its operation under conditions of possible interference from the main beam. Structural adaptation of the spatial filter is realized by the current analysis of the weighting coefficients of the compensation blocks. Results. The structural diagram of the multichannel spatial filter by the Gram-Schmidt method with structural-parametric adaptation, as well as the structural diagram of the compensation block, has been improved. As a result of the simulation, the possibility of eliminating distortions of the radiation pattern of the main antenna of the radar in conditions of the possible impact of the active noise interference along the main beam of the radiation pattern of the radar has been confirmed. Conclusions. The scientific novelty of the work consists in the improvement of the signal-processing algorithm at spatial filtering both when exposed to the active noise interference from the direction of the side lobes, and when the interference source is shifted to the direction of the main beam of radar. The practical novelty of the work lies in the development of a structural diagram and a mathematical model of an improved spatial filter with structural-parametric adaptation.Item Modeling communication systems to study the effect of interference in the transmission medium(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Kvasnikov, V. P.; Yehorov, S. V.; Shkvarnytska, T. Yu.; Ornatskyi, D. P.; Kataieva, M. A.; Квасніков, В. П.; Єгоров, С. В.; Шкварницька, Т. Ю.; Орнатський, Д. П.; Катаєва, М. О.EN: Context. The problem of creating a model of transmission and transformation of information has been resolved, the processes of information transformation in transmitters and receivers have been considered, the process of influence of the destabilizing factors in the communication channel has been investigated. Objective. The study aims to create a mathematical model of the communication channel, taking into account the destabilizing factors that affect the transmission channel and control the correctness of the communication channel model. Method. A mathematical model, which evaluates the stability of the signal in the communication channel at the stage of designing telecommunication systems for various purposes, taking into account the effects of destabilizing factors in the environment of information signal transmission, is proposed. It is also a proposed method of determining the parameters of information signals in the communication channel and the increase in the bandwidth during exposure of external destabilizing factors on the signal transmission medium in the communication channel. Results. A mathematical model of the communication channel was obtained, which takes into account external destabilizing factors that can affect the communication channel and equipment. The developed model contains a method of verification, which allows determining its correctness. Conclusions. The method of information transfer has been improved by adding a verification method. The value of the bit error obtained during the simulation of the communication channel coincides with the value of the bit error during the verification process, which indicates the correctness of the considered mathematical model of the communication channel. The modeling of the communication channel confirmed the adequacy of the proposed method of modeling the communication system, so this method can be recommended for use in the design and research of telecommunications systems. UK: Актуальність. Розглянуто задачу створення моделі передачі та перетворення інформації, розглянуті процеси перетворення інформації в передавачах та приймачах, розглянутий процес дії дестабілізуючих факторів на канал зв’язку Об’єктом дослідження є процес формування, передачі, та відновлення радіосигналів. Метод. Запропоновано математичну модель, яка дозволяє оцінити стійкість сигналу в каналі зв’язку ще на етапі проектування телекомунікаційних систем різного призначення з урахуванням дії завад в середовищі передачі інформаційного сигналу. Проведено оцінку дії завади на канал зв’язку завдяки використанню співвідношення сигнал/шум. Запропоновано метод визначення параметрів інформаційних сигналів у каналі зв’язку та підвищення пропускної здатності під час дії зовнішніх завад на середовище передачі сигналу в каналі зв’язку. Результати. Була отримана математична модель каналу зв’язку, яка враховує зовнішні дестабілізуючі фактори, які можуть діяти на канал та апаратуру зв’язку. Розроблена модель містить метод верифікації, який дозволяє визначити її коректність. Висновки. Вдосконалено метод передачі інформації шляхом додавання методу верифікації. Значення бітової помилки, що було отримано під час моделювання каналу зв’язку співпадає зі значенням бітової помилки під час процесу верифікації, що свідчить про правильність розглянутої математичної моделі каналу зв’язку. Тому цей метод моделювання каналу зв’язку може бути рекомендованим для використання під час проектування та дослідження телекомунікаційних систем.Item Recognition method of specified types of signal modulation based on a probabilistic model in the form of a mixture of distributions(Національний університет "Запорізька політехніка", 2021) Bezruk, V. V.; Kaliuzhnyi, M. M.; Semenets, V. V.; Guo, Qiang; Zheng, Yu; Безрук, В. М.; Калюжнй, М. М.; Семенець, В. В.; Guo, Qiang; Zheng, YuEN: Context. The article considers the features of solving non-traditional problems of recognition of specified types modulation signals in automated radio monitoring. The practical features of this problem determine the increased a priori uncertainty, which consists in the absence of a priori information about the distribution densities of the given signals and the presence of unknown signals. Objective. It is proposed to solve the problem using an unconventional method for the recognition of statistically specified random signals in the presence of a class of unknown signals. This method assumes that for the given signals there is a classified training sample of realizations, according to which the unknown parameters of their distributions are estimated, as well as some threshold values that determine the probabilities of correct recognition of the given types of signal modulation in the presence of unknown signals. Method. A general solution to the problem of recognition of given signals in the presence of unknown signals is given, and recognition methods of types modulation based on the description of signals by probabilistic model in the form of a mixture of distributions are given. The method is based on the description of signals by a probabilistic model in the form of a mixture of distributions and construction of a closed area for given signals in the probabilistic space of signals. Results. Studies of the recognition problems of given types of modulation of signals have been carried out. The studies were performed by statistical tests on samples of signals for radio monitoring of communications. In this case, the decisive rule for recognizing the given types of signal modulation is implemented in software on a computer. As a result of the statistical tests carried out on control samples of signals, estimates of the probabilities of correct recognition of the given types of signal modulation in the presence of unknown signals were obtained. Conclusions. Values of indicators of quality of radio emissions recognition acceptable for the practice of radio monitoring are obtained. The dependences of quality indicators on some conditions and recognition parameters are property. As a result of the research, practical recommendations were obtained on the use of the proposed method for recognizing specified types of signal modulation in automated radio monitoring systems. UK: Актуальність. У статті розглянуті особливості вирішення нетрадиційної задачі розпізнавання заданих типів модуляції сигналів в автоматизованому радіомоніторингу. Практичні особливості такої задачі визначають підвищену апріорну невизначеність, яка полягає у відсутності апріорних відомостей про щільності ймовірностей розподілу заданих сигналів і наявності невідомих сигналів. Мета. Запропоновано вирішення задачі з використанням нетрадиційного методу розпізнавання статистично заданих випадкових сигналів при наявності невідомих сигналів. У цьому методі припускається, що для заданих сигналів мається класифікована навчальна вибірка реалізацій, по якій оцінюються невідомі параметри їх розподілу, а також деякі порогові значення, що визначають ймовірності правильного розпізнавання заданих типів модуляції сигналів при наявності невідомих сигналів. Метод. Обговорюється загальне вирішення задачі розпізнавання заданих сигналів у присутності невідомих сигналів та приводиться метод розпізнавання заданих типів модуляції, оснований на описі сигналів ймовірнісною моделлю у виді суміші розподілів. Метод базується на описуванні сигналів ймовірнісною моделлю у виді суміші розподілів і побудові замкнутої області для заданих сигналів у ймовірнісному просторі сигналів. Результати. Проведені дослідження задачі розпізнавання заданих типів модуляції сигналів шляхом статистичних випробовувань на вибірках відповідних сигналів, характерних для автоматизованого радіомоніторингу засобів зв’язку. При цьому вирішувальне правило розпізнавання заданих типів модуляції сигналів програмно реалізовано на ЕОМ. У результаті проведених статистичних випробувань на контрольних вибірках сигналів отримані оцінки ймовірностей правильного розпізнавання заданих типів модуляції сигналів при наявності невідомих сигналів. Висновки. Отримані прийнятні для практики радіомоніторингу значення показників якості розпізнавання типів модуляції сигналів. Досліджені залежності показників якості від деяких умов і параметрів розпізнавання У результаті проведених досліджень отримано практичні рекомендації по використанню запропонованого методу розпізнавання заданих типів модуляції сигналів у системах автоматизованого радіомоніторингу.