1635 research outputs found
Sort by
Особенности структуры и схемотехники автономной фотоэлектрической установки с аккумуляторно-емкостным накопителем энергии.
Get PDFThe purpose of this research is to analyze the structure and circuit design of stand-alone photovoltaic system with a battery-capacitive energy storage device to ensure voltage stability under peak voltage and a variable nature of the power generated by a solar panel. There is an original active control scheme for a hybrid drive. The peak power of the solar panel was 100 W. The battery part of the energy storage device was represented by a 12 V gel lead-acid battery with a charging capacity of 11 Ah, and the capacitive part consisted of a battery of supercapacitors with an electrostatic capacity of 80 F, an operating voltage of 15.5 V. A rheostat was used as a load during a stationary discharge of the storage device with a resistance of 12 Om, and the pulsed nature of the discharge was simulated using an automobile air compressor. The analysis of circuit design variants that implement the charging process the capacitive part of the energy storage device from a solar panel directly or with a shunt DC/DC converter is performed. Charging and discharging of the battery part was controlled by the ProStar-15 controller. In both cases, charging buffer modes the battery and capacitive parts of the energy storage device were used. The research results have identified ways to increase the stability of the output voltage under peak voltage and the variable nature of electricity generation conditions while increasing the resource of an expensive battery.Цель настоящей работы – исследование структуры и схемотехнических решений автономной фотоэлектрической установки с аккумуляторно-емкостным накопителем энергии для обеспечения стабильности напряжения в условиях импульсного характера нагрузки и переменного характера генерируемой солнечной панелью мощности. Предложена оригинальная активная схема управления гибридным накопителем. Пиковая мощность солнечной панели составила 100 Вт. Аккумуляторная часть накопителя энергии была представлена гелевой свинцово-кислотной 12 В батареей с зарядной емкостью 11 А·ч, а емкостная часть состояла из батареи суперконденсаторов с электростатической емкостью 80 Ф, рабочим напряжением 15,5 В. В качестве нагрузки при стационарном разряде накопителя служил реостат сопротивлением 12 Ом, а импульсный характер разряда имитировался с помощью автомобильного воздушного компрессора. Выполнен анализ вариантов схемотехнических решений, реализующих процесс зарядки емкостной части накопителя энергии от солнечной панели напрямую или через шунтовой DC/DC преобразователь. Заряд и разряд аккумуляторной части накопителя управлялся контроллером ProStar-15. В обоих случаях использовались буферные режимы заряда аккумуляторной и емкостной частей накопителя энергии. Результаты исследований определили пути повышения стабильности выходного напряжения в условиях импульсной нагрузки и переменного характера генерации электроэнергии при увеличении ресурса дорогостоящей аккумуляторной батареи
Анализ различий между группами машинистов локомотивных бригад с разной степенью способности к произвольной регуляции их функционального состояния
Get PDFThe effectiveness of biofeedback based on the electrodermal activity of the skin for the development of the relaxation skill of drivers and assistants of drivers of locomotive crews of the Belarusian Railways was investigated. The experiment was carried out on the basis of the office of the psychological service of the Motor Car Depot in Minsk. A personal computer and a NeuroDog hardware and software complex were used as equipment for the biofeedback training. Based on the results of the biofeedback training, three groups of drivers were identified with varying degrees of successful development of the relaxation skill. We analyzed the differences in psychophysiological and personal characteristics between three groups of test drivers and locomotive crew assistants with varying degrees of ability to voluntarily regulate their functional state. For the analysis, we used the data of psychophysiological examination using the UPDK-MK complex for professional psychophysiological examination and selection of railway workers (Neurokom, Russia) and data obtained by the method of functional biocontrol with biofeedback (NeuroDog, Neurokom, Russia). To identify differences between the groups of subjects, the nonparametric Kruskal – Wallis H-test was used. The calculations were performed in the electronic package Statistica 10.0. Statistically significant differences are shown between groups with different degrees of success in developing the relaxation skill by indicators: concentration of attention, the sixth octant of intrapersonal relationships “dependent – obedientˮ, the time to complete the task of assessing emotional stability, and factor G of the methodology of RB Cattell “low – high normative behaviorˮ.Проведено исследование эффективности биологической обратной связи (БОС) на основе электродермальной активности кожи для выработки навыка релаксации у машинистов и помощников машинистов локомотивных бригад Белорусской железной дороги. Эксперимент провели на базе кабинета психологической службы Моторвагонного депо города Минска. В качестве оборудования для БОС-тренинга использовали персональный компьютер и аппаратно-программный комплекс NeuroDog. По результатам БОС-тренинга выделили три группы машинистов с разной степенью успешной выработки навыка релаксации. Провели анализ различий по психофизиологическим и личностным характеристикам между тремя группами испытуемых машинистов и помощников машинистов локомотивных бригад с разной степенью способности к произвольной регуляции своего функционального состояния. Для анализа использовали данные психофизиологического обследования с использованием комплекса УПДК-МК для профессионального психофизиологического обследования и отбора работников железнодорожного транспорта (ЗАО «Нейроком», Россия) и данные, полученные методом функционального биоуправления с БОС (АПК NeuroDog, ЗАО «Нейроком», Россия). Для выявления различий между группами испытуемых применили непараметрический H-критерий Краскела – Уоллиса. Расчеты выполнили в электронном пакете Statistica 10.0. Показаны статистически значимые различия групп с разной степенью успешности выработки навыка релаксации по показателям: концентрация внимания, шестой октант внутриличностных отношений «зависимый – послушный», время выполнения задания оценки эмоциональной устойчивости и фактор G методики Р.Б. Кеттелла «низкая – высокая нормативность поведения»
Modeling AlGaN p-i-n photodiodes
Get PDFTernary AlGaN alloys with a band gap of 3.4 to 6.2 eV are very promising for photodetectors in the UV wavelength range. Using the COMSOL MULTIPHYSICS software based on AlGaN, a p-i-n photodiode model was developed, including its I–V characteristic, spectral sensitivity of the received radiation, absorption coefficient as a function of the aluminum fraction and the depletion layer thickness. To calculate the process of interaction of a semiconductor with EM radiation, we used a model based on the use of an element of the transition matrix through the carrier lifetime during spontaneous recombination. In this case, the peak sensitivity of the photodiode is from 0.08 to 0.18 A/W at wavelengths of 0.2–0.33 µm. This is in line with experimental results taken from the relevant literature.Ternary AlGaN alloys with a band gap of 3.4 to 6.2 eV are very promising for photodetectors in the UV wavelength range. Using the COMSOL MULTIPHYSICS software based on AlGaN, a p-i-n photodiode model was developed, including its I–V characteristic, spectral sensitivity of the received radiation, absorption coefficient as a function of the aluminum fraction and the depletion layer thickness. To calculate the process of interaction of a semiconductor with EM radiation, we used a model based on the use of an element of the transition matrix through the carrier lifetime during spontaneous recombination. In this case, the peak sensitivity of the photodiode is from 0.08 to 0.18 A/W at wavelengths of 0.2–0.33 µm. This is in line with experimental results taken from the relevant literature
Алгоритм компенсации случайной начальной фазы и / или отстройки частоты в системах связи с квадратурной модуляцией
Get PDFThe goal of the work is to find a solution, realization, and modelling of the algorithm for the compensation of a start random phase error of a quadrature signal, which began at the input of the receiver’s digital part. This algorithm also solves the problem of carrier frequency error offset. These errors have enough values for the lock-band of Costas PLL using minimum hardware resources. To complete this task, the realization and modelling algorithm problems of phase and frequency offset error corrections in Matlab Simulink IDE, arising from Costas PLL, were solved. This algorithm sets values errors for Costas PLL work stability. From the results of calculation and modelling obtained in the article, it follows that the developed model of the receiving path completely eliminates the probability of the error of a random initial phase and frequency offset in the receiver model of a QPSK signal, before the PLL loop is switched on, which significantly reduces the time of readiness for operation of this model.Цель работы, результаты которой представлены в рамках статьи, заключается в разработке, реализации и моделировании алгоритма, позволяющего компенсировать эффект случайной начальной фазы сигналов с квадратурной модуляцией, возникающий на входе цифровой части приемного тракта. Разрабатываемый алгоритм также позволяет устранять ошибку отстройки несущей частоты до значений, попадающих в полосу захвата петли фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), с использованием минимального количества ресурсов для реализации. Для достижения поставленной цели были решены задачи по устранению ошибок фазы и частоты, возникающих в модели цифровой обработки сигнала до включения в работу петли ФАПЧ, включая моделирование проблемы в среде разработки Matlab Simulink. Разработан алгоритм устранения ошибок начальной фазы и отстройки частоты для устойчивой работы петли ФАПЧ, представленной в статье в виде петли Костаса. Из полученных в статье результатов расчета и моделирования следует, что разработанная модель приемного тракта полностью устраняет вероятность возникновения ошибки случайной начальной фазы и отстройки частоты в модели приемника QPSK сигнала до включения в работу петли ФАПЧ, что значительно уменьшает время готовности к работе данной модели
Определение схожего анатомического участка на КТ-изображении грудной клетки с использованием традиционных методов выделения признаков изображения
Get PDFThe traditional image descriptor definition algorithms are considered, such as SIFT, ORB, LBP, GLSM. With the help of them, the searching task for a similar anatomical area on the CT images of the lungs is solved. The article proposes a methodology for performing a comparative traditional algorithms for determining images descriptors analysis and optimal anatomical features. Algorithms are tested when searching for a similar anatomical layer in the framework of the computer tomography images layers of of light patient, as part of the search for similar anatomical form on the layer among the computer tomography images of light two patients, and among the images of computed tomography of light hundred patients. As a result, it is determined that GLSM shows the best results when solving the task of classifying an image anatomical area (averaged error of determining the anatomical layer is 5 %). It is determined that the optimal signs on the lungs correspond to the presence of organs: heart, liver and top edge of the lung. Conclusions are fomulated about the need to use neural network methods to improve the error in determining the similar layer containing the necessary anatomical structure. Рассматриваются традиционные алгоритмы определения дескрипторов изображения, такие как SIFT, ORB, LBP, GLSM, для решения задачи поиска схожего анатомического участка на КТ-изображениях лёгких. В статье предлагается методика проведения сравнительного анализа традиционных алгоритмов определения дескрипторов изображений при решении задачи поиска схожего анатомического участка, а также определяются оптимальные анатомические признаки. Алгоритмы апробируются при поиске схожего анатомического слоя в рамках слоев изображений компьютерной томографии лёгких одного пациента, в рамках поиска схожей анатомической формы на слое среди изображений компьютерной томографии лёгких двух пациентов и среди изображений компьютерной томографии лёгких ста пациентов. В результате определено, что в ходе расчета методом GLSM получаются наилучшие результаты при решении задачи классификации анатомической области изображения (усредненная погрешность определения анатомического слоя составляет 5 %). Определено, что оптимальные признаки на КТ-изображении лёгких соответствуют наличию органов: сердца, печени и верхнего края лёгкого. Формулируются выводы о необходимости использования нейросетевых методов для улучшения погрешности определения схожего слоя, содержащего необходимую анатомическую структуру
Широкодиапазонная конструкция экрана электромагнитного излучения на основе псевдоовальных рассеивающих элементов для защиты информации от утечки по электромагнитному каналу
Get PDFThe paper considers the results of a study of the influence of the relative position of moisture-containing pseudooval scattering elements with linear dimensions of 10…20, 2…4, 1…4 and 1…2 mm on the electromagnetic radiation reflection coefficients values of the electromagnetic radiation shielding structures, including these elements, and the effective scattering surface of the ground objects, on the surface of which the indicated structures are fixed or applied. Placement of three- or two-layer structures formed on the basis of pseudooval elements with linear dimensions of 2...4, 1...4, 1...2 mm, between two monolayers made on the basis of elements with dimensions of 10...20 mm, leads to the decrease up to –17,6 dB of the electromagnetic radiation reflection coefficients values in the frequency range of 2–12 GHz of the electromagnetic radiation shielding structures, including these elements. The values of the effective scattering surface of ground objects, on the surface of which the indicated electromagnetic radiation shielding structures are located, vary within 0,08...11,80 m2, which is the reason of a significant difficulty in intercepting information about the location and characteristics of ground objects by means of technical intelligence in the frequency range of their operation.В работе рассмотрены результаты исследования влияния взаимного расположения влагосодержащих псевдоовальных рассеивающих элементов c линейными размерами 10…20, 2…4, 1…4 и 1…2 мм на значения коэффициентов отражения конструкций экранов электромагнитного излучения, включающих в себя эти элементы, и эффективной поверхности рассеяния наземных объектов, на поверхности которых закреплены или нанесены указанные конструкции. Размещение трех- или двухслойных структур, сформированных на основе псевдоовальных элементов с линейными размерами 2…4, 1…4, 1…2 мм, между двумя монослоями, выполненными на основе элементов с размерами 10…20 мм, приводит к снижению до –17,6 дБ значений коэффициентов отражения в диапазоне частот 2–12 ГГц конструкций экранов электромагнитного излучения, включающих в себя эти элементы. Значения эффективной поверхности рассеяния наземных объектов, на поверхности которых размещены указанные конструкции экранов электромагнитного излучения, варьируются в пределах 0,08…11,80 м2, что свидетельствует о существенном затруднении перехвата информации о местоположении и характеристиках наземных объектов средствами технической разведки в диапазоне частот их функционирования
Очистка воздуха в закрытых помещениях от высокодисперсных частиц и аэрозолей
Get PDFThe production activity of many industries is associated with the release of highly dispersed particles and aerosols, as well as the subsequent capture of fine particles. Such processes take place, for example, in the production of fillers and polymers, powdered pigments and chemicals, carbon black, plant protection chemicals, lime and cement, pulverized quartz and asbestos, in the melting of non-ferrous and rare metals. According to doctors, highly dispersed particles, penetrating into the alveoli of the lungs, cause various occupational diseases of workers in the mining, coal, machine-building industries – pneumoconiosis. For example, when working in the environment containing silicon dioxide dust, workers develop one of the severe forms of pneumoconiosis – silicosis, and exposure to beryllium dust causes a very serious disease – berylliosis. To purify air and other gases from mechanical impurities, a variety of physical forces and means are used: gravitational forces, inertial forces, centrifugal forces, electric interaction forces of charged particles, capillary forces, as well as filter partitions with the appropriate pore size. To solve the problem of cleaning indoor air from highly dispersed particles and aerosols that cause the greatest harm to health, in this paper it is proposed to use electrostatic filters that provide filtration in an electric field through highly porous cellular materials. As a result of the theoretical and experimental studies, the parameters of the cleaning process and the design parameters of the electrostatic filter were determined, ensuring high process performance and the degree of purification.В результате производственной деятельности предприятий реального сектора экономики во многих случаях происходит образование высокодисперсных частиц и аэрозолей, что требует последующего отделения данных тонких частиц из газопылевого потока. Особенно актуальна данная проблема очистки, например, для производств порошкообразных пигментов и химикатов, наполнителей и полимеров, технического углерода, химических средств защиты растений, извести и цемента, пылевидного кварца и асбеста, а также при плавке цветных и редких металлов. По заключению врачей высокодисперсные частицы, проникая в альвеолы легких, вызывают различные профессиональные заболевания рабочих горнорудной, угольной, машиностроительной промышленности – пневмокониозы, характеризующиеся развитием диффузного фиброза легочной ткани. Так, высокодисперсная пыль диоксида кремния вызывает у работающих развитие одной из тяжелых форм пневмокониоза – силикоз, а высокодисперсная пыль бериллия вызывает другое тяжелое заболевание – бериллиоз. Для решения проблемы очистки воздуха от высокодисперсных частиц и аэрозолей используются самые различные физические силы и средства: гравитационные, инерционные, капиллярные, центробежные и электрические силы, а также фильтрующие материалы на органической и неорганической основе с заданными фильтровальными характеристикам. Для обеспечения повышения эффективности очистки воздуха в закрытых помещениях от высокодисперсных частиц и аэрозолей, которые наносят наибольший вред здоровью, в данной работе предложено использовать электростатические фильтры, обеспечивающие фильтрацию в электрическом поле через высокопористые ячеистые материалы. В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований определены параметры процесса очистки и конструктивные параметры электростатического фильтра, обеспечивающие высокие производительность процесса и степень очистки
Вероятностный анализ срыва автосопровождения видеосистемой мобильного робота
Get PDFThe article is devoted to the development of a methodology for estimating the probability of an object auto tracking failure by the mobile robot video system under the influence of external factors caused by random vibrations of the mobile platform. The mathematical formulation of the probabilistic analysis problem is based on the processes representation occurring in the system by a vector stochastic differential equation. The condition for the auto tracking failure is the exit of the tracked object from the of the video system field of view and non-return to it within a specified time. The probability of auto-tracking failure depends on the dynamic tracking system properties and is described by a recurrent formula that accounts the probability of an object being out of the field of view and the probability of its non-return. The method of calculating the failure probability includes the solution of two ordinary differential equations systems for probabilistic moments. One system of equations characterizes the probability density of tracked object location coordinates distribution in an open area of space. Another system of equations characterizes the change in time of the probability density of the tracked object coordinates, which is outside the video system field of view. A simplified example is given that clearly illustrates the evolution of the system probabilistic characteristics under the study in space and time.Статья посвящена разработке методики оценки вероятности срыва автосопровождения объекта видеосистемой мобильного робота под действием внешних факторов, обусловленных случайными колебаниями мобильной платформы. Математическая постановка задачи вероятностного анализа основана на представлении процессов, происходящих в системе, векторным стохастическим дифференциальным уравнением. Условием срыва автосопровождения считается выход отслеживаемого объекта из поля зрения видеосистемы и невозврат в него в течение заданного времени. Вероятность срыва автосопровождения зависит от динамических свойства системы слежения и описывается рекуррентной формулой, в которой учитывается вероятность нахождения объекта вне поля зрения и вероятность его невозврата. Методика расчета вероятности срыва включает в себя решение двух систем обыкновенных дифференциальных уравнений для вероятностных моментов. Одна система уравнений характеризует плотность вероятности распределения координат нахождения сопровождаемого объекта в открытой области пространства. Другая система уравнений характеризует изменение во времени плотности вероятности координат сопровождаемого объекта, находящегося за пределами поля зрения видеосистемы. Приведен упрощенный пример, который наглядно иллюстрирует эволюцию вероятностных характеристик исследуемой системы в пространстве и во времени
Необходимые ограничения на характеристики систем мобильной (сотовой) связи 4G/5G для обеспечения их безопасности для пользователей
Get PDFImplementation of intensive development of technologies, systems, and services of mobile (cellular) communications (CC) of the fourth (4G) and fifth (5G), and by 2030 also the sixth (6G) generation, implying an increase by many orders of magnitude in the data transmission rates over radio channels of user interfaces, without adopting special measures and restrictions may be accompanied by a significant increase in the power of electromagnetic radiation of subscriber devices. This power, the upper limits of which are determined at the level of 23–26 dBm, that exceeds the safe levels for the population, determines the degree of acceptability of voluntary environmental risks from the penetration of 4G/5G/6G technologies and services into all spheres of human activity. The goal of the work is to assess the expected limitations on system characteristics of 4G/5G mobile communications when using population friendly electromagnetic radiation power levels of the user's radio equipment. As the analyzed characteristics of mobile communication systems, the maximum communication range, the maximum allowable data transmission rate and the allowable relative level of intranet interference are considered. A quantitative systemic analysis of these limitations, the results of which are presented in this work, makes it possible to substantiate the necessary system, technical and organizational solutions aimed at ensuring the necessary level of electromagnetic safety for consumers of 4G/5G/6G services in the context of the rapid development of these systems without compromising the efficiency of technologies of information services for modern society.Реализация планов интенсивного развития технологий, систем и услуг мобильной (сотовой) связи (CC) четвертого (4G) и пятого (5G) поколений, а к 2030 году и шестого поколения (6G), предполагающая увеличение на много порядков скоростей передачи данных по радиоканалам пользовательских интерфейсов, без принятия специальных мер и ограничений может сопровождаться значительным увеличением мощности электромагнитного излучения абонентского оборудования. Эта мощность, верхние пределы которой определены на уровне 23–26 дБм, что превышает безопасные уровни для населения, определяет степень приемлемости добровольных экологических рисков от внедрения 4G/5G/6G во все сферы человеческой деятельности. Цель работы – оценка ожидаемых ограничений на системные характеристики мобильной связи 4G/5G при использовании безопасных для населения уровней мощности электромагнитного излучения абонентских устройств. В качестве анализируемых характеристик систем мобильной связи рассмотрены максимальная дальность связи, максимально допустимая скорость передачи данных и допустимый относительный уровень внутрисетевых помех. Количественный системный анализ этих ограничений, результаты которого приведены в данной работе, позволяет обосновать необходимые системные, технические и организационные решения, направленные на обеспечение требуемого уровня электромагнитной безопасности потребителей услуг 4G/5G/6G в условиях быстрого развития этих систем без ущерба эффективности технологий информационного обслуживания современного общества
Особенности применения алгоритма обнаружения, основанного на методе вычитания фона, в сканирующей оптико-электронной системе наблюдения
Get PDFThe article considers the approach developed by the authors to adapt the detection algorithm based on the background subtraction method to work in a scanning optoelectronic surveillance system. This algorithm is the basis of the developed image processing method applied to the problem of detecting moving objects by an optoelectronic thermal imaging surveillance system. At the same time, this method provides a solution to the tasks of protecting a critical object with an optoelectronic surveillance system, which must function both in stationary and scanning mode. The use of an improved mixture of Gaussian distributions to build a background model makes it possible to adapt to periodic changes in pixel brightness from dynamic background elements of the observed scene. However, the application of this detection algorithm in a scanning optoelectronic system requires the solution of the following problematic issues: the exclusion of false highlighting of the areas of the processed image in the foreground when transferring the sensor field of view; the elimination of errors in the initial values of the parameters of a mixture of Gaussian distributions. The application of the approach proposed by the authors to solving these issues is implemented in a specialized optoelectronic surveillance system and allows achieving the same quality of the detector based on the background subtraction method in scanning mode as in stationary mode.В статье рассмотрен разработанный авторами подход к адаптации алгоритма обнаружения, основанного на методе вычитания фона, к работе в сканирующей оптико-электронной системе наблюдения. Данный алгоритм лежит в основе разработанного способа обработки изображений применительно к задаче обнаружения движущихся объектов оптико-электронной системой наблюдения тепловизионного типа. При этом данный способ обеспечивает решение задач по охране критически важного объекта оптико-электронной системой наблюдения, которая должна функционировать как в неподвижном, так и в сканирующем режиме. Использование для построения модели фона усовершенствованной смеси гауссовых распределений позволяет производить адаптацию к периодическим изменениям яркости пикселей от динамических элементов фона наблюдаемой сцены. Однако применение данного алгоритма обнаружения в сканирующей оптико-электронной системе требует решение следующих проблемных вопросов: исключение ложного выделения в передний план областей обрабатываемого изображения при переносе поля зрения датчика; устранение ошибки в начальных значениях параметров смеси гауссовых распределений. Применение предлагаемого авторами подхода к решению данных вопросов реализовано в специализированной оптико-электронной системе наблюдения и позволяет достичь такого же качества работы обнаружителя, основанного на методе вычитания фона, в сканирующем режиме, как и в неподвижном