1635 research outputs found
Sort by
Оптимизация конфигурации двухмасштабных оксидных структур для фотокаталитических приложений
Get PDFPhotocatalytic active materials are very popular in the modern trend of increasing the environmental friendliness of production processes and vital activities. Effective photocatalysts are the oxides of certain metals (titanium, tungsten, zinc, etc.), which can be obtained by electrochemical methods. The additional use of photolithography to force irregularities on the surface of the photocatalyst with a given configuration increases the efficiency of purifying aqueous solutions under the influence of ultraviolet and visible radiation. The purpose of this work is to study the effect of substrate structuring on the liquid flow as part of a model experiment. Modeling in the COMSOL Multiphysics® software package was performed using the finite element method in the approximation of an absolutely incompressible fluid and a k-ε turbulence model. The results obtained made it possible to increase the efficiency of photocatalytic water purification in a flow system in the presence of a photocatalyst with a surface containing configuration elements in the form of ribs with gaps. The optimal dimensions of the ribs according to the results of estimating the liquid flow rate and the region of effective mixing were: rib height h = 0.25-1 mm, rib width w = 1 mm, intercostal gap g = 5 mm. The millimeter range of configuration elements' dimensions makes their manufacture simpler in comparison with the elements of micron and submicron dimensions and helps to expand the options for the technologies used to produce photocatalytic active substrates. In addition to photolithography and electrochemical methods, it is also possible to use chemical etching and sol-gel technology to obtain combined photocatalysts with a given surface configuration.Фотокаталитически активные материалы являются весьма востребованными в свете современных тенденций повышения экологичности процессов производства и жизнедеятельности. Эффективными фотокатализаторами являются оксиды некоторых металлов (титана, вольфрама, цинка и др.), которые могут быть получены электрохимическими методами. Дополнительное использование фотолитографии с целью создания на поверхности фотокатализатора неровностей с заданной конфигурацией повышает эффективность очистки водных растворов под воздействием ультрафиолетового и видимого излучения. Целью данной работы является исследование влияния структурирования подложки на скорость протекания потока жидкости в ее присутствии в рамках модельного эксперимента. Моделирование в программном пакете COMSOL Multiphysics® проводили методом конечных элементов в приближении абсолютно несжимаемой жидкости и k-ε модели турбулентности. Полученные результаты позволили прогнозировать повышение эффективности фотокаталитической очистки воды в проточной системе в присутствии фотокатализатора с поверхностью, содержащей конфигурационные элементы в виде ребер с зазорами. Оптимальные размеры ребер по результатам оценки скорости потока жидкости и области эффективного перемешивания составили: высота ребра h = 0,25-1 мм, ширина ребра w = 1 мм, межреберный зазор g = 5 мм. Миллиметровый диапазон размеров конфигурационных элементов делает их изготовление более простым по сравнению с элементами микронных и субмикронных размеров и способствует расширению вариантов применяемых технологий для получения фотокаталитически активных подложек. Помимо фотолитографии и электрохимических методов также возможно использование химического травления и золь-гель технологии для получения комбинированных фотокатализаторов с заданной конфигурацией поверхности
Пик-фактор сигналов систем сухопутной подвижной службы 5G
Get PDFThis article discusses the possible formats of signals of 5G mobile communication networks (NR, IMT-2020): configurations of the number of resource blocks and frequency shifts of subcarriers. modulation schemes, organizations of the physical level, as well as the broadband signals of these networks and, as a result, the need for introducing a margin on the linearity of the transceiver’s paths to eliminate distortion or the manifestation of blocking effects when the signal interferes with third-party means. We analyze the characteristics of the dynamic range of the signals from IMT-2020 ground mobile systems and make a conclusion about the noise-like signals. To find the ratio of the maximum amplitude to its average value and a given ratio not exceeded with a given probability, the Matlab mathematical models were used. We infer that the law of probability distribution of the module of the instantaneous amplitude of the 5G signals corresponds to the distribution characteristic of narrow-band radio noise. Based on the study, the peak factor of the signal of the IMT-2020 ground mobile systems for various variations is obtained and a sufficient level of power reserve is provided to ensure, with high probability, the transmission of the 5G signals through radio paths, eliminating signal distortion. The results of this study were applied in the examination of the electromagnetic compatibility of radio electronic devices of cellular mobile communications with existing and promising electronic means of civil and special purposes and in the study of the protection of ground satellite stations from the effects of radio electronic means of IMT-2020 cellular mobile telecommunication networks located at border territories.В статье рассмотрены вопросы возможных форматов сигналов сетей мобильной связи 5G (NR, IMT-2020): конфигурации числа ресурсных блоков и частотных сдвигов поднесущих, модуляционные схемы, организации физического уровня, а также широкополосность сигналов данных сетей и, как следствие, необходимость в введении запаса на линейность приемо-передающих трактов для исключения искажений или проявления эффектов блокирования при помеховых воздействиях данного сигнала на сторонние средства. Проанализированы характеристики динамического диапазона сигналов систем сухопутной подвижной службы стандарта IMT-2020, сделан вывод о шумоподобности сигналов. Для нахождения отношения максимальной амплитуды к ее среднему значению и данного отношения, не превышаемого с заданной вероятностью, использовались математические модели, реализуемые посредством среды Matlab. Авторами сделан вывод о соответствии закона распределения вероятностей модуля мгновенной амплитуды сигналов системы связи 5-го поколения распределению, характерному для узкополосного радиошума. На основании проведенного исследования получены значения пик-фактора сигнала систем сухопутной подвижной службы стандарта IMT-2020 для различных их вариаций и определен достаточный уровень запаса мощности для обеспечения, с высокой вероятностью, прохождения сигналов сетей мобильной связи пятого поколения через радиотракты, исключающий искажения сигналов. Полученные результаты были применены при проведении экспертизы на электромагнитную совместимость радиоэлектронных средств сотовой подвижной связи с действующими и перспективными радиоэлектронными средствами гражданского и специального назначения, а также при исследовании защиты земных станций спутниковой связи от воздействия радиоэлектронных средств сетей сотовой подвижной электросвязи стандарта IMT-2020, размещаемых на приграничных территориях
Корреляция между потенциальным уровнем электромагнитного загрязнения и опасностью COVID-19. 4G/5G/6G могут быть безопасными для людей
Get PDFThe paper considers a hypothesis concerned the possible influence of electromagnetic pollution of the environment on the lethality rate of the population from coronavirus infection, along with other factors. The hypothesis is indirectly confirmed by the correlation between the degree of rigidity of hygienic regulations of radio frequency electromagnetic background levels for the population, which are mainly created by mobile (cellular) communication systems, and the lethality rate from COVID-19 in various countries. A special measures to ensure the safety of rapid development of technologies, systems and services for mobile communications of the fourth (4G), fifth (5G), and, by 2030, the sixth (6G) generation, associated with an increase by several orders of magnitude in the number of radiating devices, the data transmission rates over radio frequency channels and the area capacity of mobile traffic, are discussed. For quantitative analysis of these processes, a practical method of worst-case estimation of electromagnetic background level generated by these systems has been developed, verified using the results of numerous measurements of the electromagnetic background in various countries, and described in this paper. This technique is based on the use of the integrated system characteristics of wireless information services and makes it possible to justify the necessary system, technical and managerial solutions aimed at ensuring the necessary level of electromagnetic ecology of populous areas and electromagnetic safety of people in conditions of rapid advancement of 4G/5G/6G systems without affecting the quality of informational support of the population and information technologies in economy, education, healthcare and other sectors.В работе рассматривается гипотеза о возможном, наряду с другими факторами, влияниина уровень смертности населения от коронавирусной инфекции уровня электромагнитного загрязнения среды обитания. Гипотеза косвенно подтверждается наличием корреляции между степенью жесткости гигиенического нормирования уровней радиочастотного электромагнитного фона для населения, главным источником которого являются системы мобильной (сотовой) связи, и уровнем смертности от COVID-19 в различных странах. Обсуждаются специальные меры по обеспечению безопасногобыстрого развития технологий, систем и услуг мобильной связи четвертого (4G), пятого (5G), а к 2030 году и шестого (6G) поколения, связанного с увеличением на несколько порядков числа излучающих устройств, скорости передачи данных по радиочастотным каналам и территориальной плотности трафика мобильной связи. Для количественного анализа этих процессов развита и верифицирована с использованием результатов многочисленных измерений электромагнитного фона в различных странах практическая методика пессимистической оценки уровня электромагнитного фона, создаваемогоэтими системами, основные положения которой излагаются в данной работе. Данная методика основана на использовании интегральных системных характеристик беспроводного информационного обслуживания общества и позволяет обосновать необходимые системные, технические и организационные решения, направленные на обеспечение необходимого уровня электромагнитной экологии населенных территорий и электромагнитной безопасности населения в условиях быстрого развития систем 4G/5G/6G без ущерба информационному обслуживанию населения и информационным технологиям в экономике, образовании, здравоохранении и других областях
Инновационный метод исследования акустической кавитации
No full textAt present, the field of applications of powerful ultrasound is expanding intensively, and the improvement of equipment and technological processes continues. With that, the key factor in the effect of ultrasonic vibrations on processes in liquids and liquid-like media is cavitation, i.e. the phenomenon of formation, pulsation and collapse of gas microbubbles under the influence of variable pressure. The widespread introduction of promising ultrasound technologies is largely constrained by the fact that the patterns of cavitation generation are not well understood, and the data known in the literature are contradictory and are characterized by low reproducibility. This paper describes an innovative method for studying ultrasonic cavitation. In order to increase the reproducibility of the results and the reliability of the conclusions about the correlation of various cavitation effects, it is proposed to register simultaneously the parameters characterizing these effects. An installation designed to implement this method has been developed and tested. The installation provides the ability to register the full output signal of the hydrophone, the intensity of the glow generated in the cavitation region - sound luminescence, the cavitation noise spectrum and its individual components. Technical characteristics of the installation allow you to adjust the rate of development of the cavitation region by varying the duration and period of the ultrasound pulses. It is possible to conduct experiments both in low-frequency (LF) and high-frequency (HF) fields as well as in interacting HF and LF ultrasonic fields. During the testing of the installation, the results were obtained that are of considerable interest from the point of view of refining the ideas about the mechanism for generating cavitation effects. It was found that preliminary treatment of the liquid in an ultrasonic field with the aim of its degassing for 15–20 min provides a significant increase in the reproducibility of measurements, especially for liquids with a high gas content. Based on a comparison of the time dependences of the signals of the cavitation sensor and the photomultiplier output, the characteristic stages of the development of the cavitation region are distinguished, which differ in the dynamics of the development of the cavitation region and in the composition of the cavitation noise spectra recorded.В настоящее время сфера применений мощного ультразвука интенсивно расширяется, продолжается совершенствование оборудования и технологических процессов. При этом ключевым фактором воздействия ультразвуковых колебаний на процессы в жидкостях и жидкообразных средах является кавитация – явление образования, пульсации и захлопывания микропузырьков газа под действием переменного давления. Широкое внедрение перспективных ультразвуковых технологий в значительной мере сдерживается тем, что закономерности генерирования кавитации изучены недостаточно, а известные в литературе данные противоречивы и характеризуются низкой воспроизводимостью. В данной работе приводится описание инновационного метода исследования ультразвуковой кавитации. С целью повышения воспроизводимости результатов и достоверности выводов о корреляции различных кавитационных эффектов предложено регистрировать одновременно параметры, характеризующие эти эффекты. Разработана и апробирована установка, предназначенная для реализации данного метода. Установка обеспечивает возможность регистрации полного выходного сигнала гидрофона, интенсивности свечения, генерируемого в кавитационной области – звуколюминесценции, спектра кавитационного шума и отдельных его составляющих. Технические характеристики установки позволяют регулировать скорость развития кавитационной области путем варьирования длительности и периода следования импульсов ультразвука и проводить измерения в низкочастотных (НЧ), высокочастотных (ВЧ) и взаимодействующих ВЧ и НЧ ультразвуковых полях. В ходе испытаний установки получены результаты, представляющие значительный интерес с точки зрения уточнения представлений о механизме генерирования кавитационных эффектов. Установлено, что предварительная обработка жидкости в ультразвуковом поле с целью ее дегазации в течение 15–20 мин обеспечивает значительное повышение воспроизводимости измерений, особенно для жидкостей с высоким газосодержанием. На основании сопоставления результатов синхронной регистрации сигналов датчика кавитации и фотоумножителя показано, что кавитационная область после включения ультразвука проходит четыре стадии развития, различающиеся динамикой изменения интенсивности звуколюминесценции и составом регистрируемых при этом спектров кавитационного шума. Сделан вывод о возможности идентификации стадий развития кавитационной области по спектрам кавитационного шума
Индивидуальное прогнозирование надежности биполярных транзисторов с использованием электрического напряжения в качестве имитационного фактора
Get PDFIndividual forecasting of the reliability of semiconductor devices, taking into account gradual failures, is an urgent task, as it allows you to choose highly reliable instances for critical electronic devices of long-term functioning. In relation to bipolar transistors, an approach is proposed that allows us to solve this problem by using the voltage applied to the collector-emitter junction as a simulated effect. Using the example of highpower bipolar transistors of the KT872A type, it is shown how the problem is solved. For the sample of transistors of this type using the results of a training experiment, two equations were obtained to describe the electrical parameter under consideration (a static base current transfer coefficient in a circuit with a common emitter), the value of which judges the absence or presence of a gradual failure for a specific instance. The first equation shows how the electrical parameter changes on average depending on the voltage applied to the collector – emitter junction. The second equation describes the average degradation of the electrical parameter during long-term operating time of transistors. Based on these two equations, a simulation model of the reliability of bipolar transistors of the type in question is obtained in the form of a communication function that shows what level of simulation voltage corresponds to a given operating time. As applied to the transistors of the type under consideration, the obtained simulation model allows us to individually predict reliability by the gradual failures of the same type of samples that did not participate in the training experiment. To do this, first determine the value of the simulation voltage corresponding to a given operating time. This is achieved by substituting a given operating time into the model. The individual forecasting of the reliability of a new onetype instance consists in measuring the electrical parameter of this instance at a voltage on the transistor collector corresponding to the calculated simulation value, and comparing the measurement result with the norm set on the electrical parameter.Индивидуальное прогнозирование надежности полупроводниковых приборов c учетом постепенных отказов является актуальной задачей, так как позволяет выбрать высоконадежные экземпляры для ответственных электронных устройств длительного функционирования. Применительно к биполярным транзисторам предлагается подход, позволяющий решать задачу прогнозирования путем использования в качестве имитационного воздействия электрическое напряжение, прикладываемое к переходу коллектор – эмиттер. На примере биполярных транзисторов большой мощности типа КТ872А показано, как можно решить задачу прогнозирования. Для выборки транзисторов этого типа с использованием результатов выполненного обучающего эксперимента получены два уравнения для описания рассматриваемого электрического параметра (статического коэффициента передачи тока базы в схеме с общим эмиттером), по значению которого судят об отсутствии или наличии постепенного отказа для конкретного экземпляра. Первое уравнение показывает, как электрический параметр в среднем изменяется в зависимости от прикладываемого к переходу коллектор – эмиттер электрического напряжения. Второе уравнение описывает в среднем деградацию электрического параметра при длительной наработке транзисторов. На основе этих двух уравнений получена имитационная модель надежности биполярных транзисторов рассматриваемого типа в виде функции связи, показывающей, какой уровень имитационного напряжения соответствует заданной наработке. Полученная имитационная модель применительно к транзисторам рассматриваемого типа позволяет выполнять индивидуальное прогнозирование надежности по постепенным отказам однотипных экземпляров, не принимавших участия в обучающем эксперименте. Для этого вначале определяют значение имитационного напряжения, соответствующее заданной наработке. Достигается это путем подстановки в модель заданной наработки. Индивидуальное прогнозирование надежности нового однотипного экземпляра состоит в измерении у этого экземпляра электрического параметра при напряжении на коллекторе транзистора, соответствующем рассчитанному имитационному значению, и сравнении результата измерения с нормой, установленной на электрический параметр
Система экологического мониторинга атмосферного воздуха
Get PDFThe research is targeted at the development and testing of a hardware-software system for environmental monitoring of atmospheric air in real time. The relevance of creating the system is substantiated in the article where it is shown that one cannot obtain operational data on the degree of atmospheric air pollution using available means, although this information is important for the population of large cities and industrial centers. The results of the creation and use of the automated system for monitoring atmospheric air using the modeling of transfer of pollutants are presented. The system was based on a hardwaresoftware complex consisting of a microcomputer, pollution sensors, a wireless communication module, and an unmanned aerial vehicle. Real-time pollution indicators are processed in order to build up-to-date maps, including to provide the opportunity to choose the optimal route taking into account the adverse effects of pollution. The developed mobile application provides the opportunity for the end user to receive information on-line and make forecasts based on the data on wind strength and direction in the short and medium term. The OND-86 methodology, which is mandatory in the Republic of Belarus, was chosen as the main model for the transfer of pollutants in the air. Information about the strength and direction of the wind for building forecasts is taken from open Internet sources of weather data. Using real data on the mass of emissions, a map of the planned concentration is constructed, which is scattered in proportion to the distance from the source of the emission, taking into account the strength and direction of the wind. The forecast obtained in this way can be used to select the optimal route, optimize traffic flows and organize actions in emergency situations associated with leakage and emissions of harmful substances.Цель работы – разработка и апробирование аппаратно-программной системы для экологического мониторинга атмосферного воздуха в режиме реального времени. В статье обоснована актуальность создания заявленной системы, показано, что имеющимися средствами невозможно получать оперативные данные о степени загрязнения атмосферного воздуха, хотя данная информация является важной для населения крупных городов и промышленных центров. Изложены результаты создания и использования автоматизированной системы для мониторинга атмосферного воздуха с использованием моделирования переноса загрязняющих веществ. В основу системы лег аппаратно-программный комплекс, состоящий из микрокомпьютера, датчиков загрязнения, модуля беспроводной связи и беспилотного летательного аппарата. Получаемые в режиме реального времени показатели загрязненности обрабатываются с целью построения актуальных карт, в том числе для предоставления возможности выбора оптимального маршрута следования с учетом неблагоприятного воздействия загрязнения. Разработанное мобильное приложение предоставляет возможность конечному пользователю получать информацию on-line и строить прогнозы, основанные на данных о скорости ветра и его направлении в краткосрочной и среднесрочной перспективе. В качестве основной модели переноса загрязняющих веществ в атмосферном воздухе выбрана методика ОНД-86, являющаяся обязательной в Республике Беларусь. Информация о силе и направлении ветра для построения прогнозов берется из открытых Интернет-источников метеоданных. С использованием реальных данных о массе выбросов производится построение карты планируемой концентрации, которая рассеивается пропорционально удалению от источника выброса с учетом cилы и направления ветра. Получаемый таким образом прогноз может быть использован для выбора оптимального маршрута следования, оптимизации транспортных потоков и организации действий при чрезвычайных ситуациях, связанных с утечкой и выбросов вредных веществ.
Моделирование процессов переноса электронов в полупроводниковой структуре с использованием графена и нитрида бора
Get PDFThis paper presents the results of simulating the electron transfer processes in a three-dimensional semiconductor structure containing graphene and layers of boron hexagonal nitride using the Monte – Carlo method. Graphene is currently considered one of the most promising materials for the creation of new semiconductor devices with good performance for high frequency ranges. The use of graphene, which has high mobility of charge carriers, high thermal conductivity and a number of other positive properties, allows the development of new semiconductor devices with good output characteristics. The simulation allowed us to obtain the main characteristics of electron transfer, namely, dependence of speed, average energy, mobility on the strength of the electric field in a semiconductor structure containing a layer of graphene and boron nitride region. Electron transfer processes were simulated considering temperature variations of graphene and boron nitride layers, which is observed with increasing strength of the electric field in the structure. The analysis of the obtained dependencies showed that at small values of electric field strength, which does not exceed approximately 2.5 kV/cm, there is a nonlinear change in electron energy and temperature. At more significant values of electric field strength a quasi-linear change in temperature is observed. The similar course of dependence is observed also for the dependences of the average energy of electrons on the intensity of the electric field for the graphene layer.. The resulting dependencies of electron transfer characteristics can serve the basis for determining output characteristics in multi-layer semiconductor devices containing layers of graphene, boron hexagonal nitride and other materials.Приведены результаты моделирования процессов переноса электронов в трехмерной полупроводниковой структуре, содержащей графен и слои гексогонального нитрида бора, с использованием метода Монте – Карло. Графен рассматривается в настоящее время как один из наиболее перспективных материалов для создания новых полупроводниковых приборов в высокочастотных диапазонах работы. Использование графена, который обладает высокой подвижностью носителей заряда, высокой теплопроводностью и рядом других положительных свойств, позволяет разработать новые полупроводниковые приборы с хорошими выходными характеристиками. Путем моделирования получены основные характеристики переноса электронов – зависимости скорости, средней энергии, подвижности от напряженности электрического поля в полупроводниковой структуре, содержащей слой графена и области из нитрида бора. Моделирование процессов переноса электронов производилось с учетом изменения температуры слоев графена и нитрида бора, что наблюдается с увеличением напряженности электрического поля в структуре. Анализ полученных зависимостей показал, что при небольших значениях напряженности электрического поля, которые не превышают величину, равную приблизительно 2,5 кВ/см, наблюдается нелинейное изменение температуры структуры. При более значительных значениях напряженности электрического поля отмечается квазилинейное изменение температуры. Аналогичный вид зависимостей наблюдается и для зависимостей средней энергии электронов от напряженности электрического поля, полученных для слоя графена. Полученные зависимости характеристик переноса электронов могут служить основой для определения выходных характеристик в многослойных полупроводниковых приборах, содержащих слои графена, гексогонального нитрида бора и других материалов
Автоматическое построение семантической сети для получения ответов на вопросы
Get PDFSemantic network model for representing data and knowledge was analysed. Selection of this model for working with text information was justified. The objective of automatic semantic network generation based on an arbitrary Russian-language text was formulated. Initial data, conditions and constraints necessary for network generation algorithm are listed. As a result of the part-of-speech analysis for each word and word order in a sentence, semantic relations between words are determined. The Lexeme dictionary was created to determine the part of speech of words in sentences. A set of question types used in the semantic network was selected. The number of relations in the network is regulated due to the possibility to use only necessary relation types when resolving a specific task. With that, the relations in semantic network can have very different types, which makes it a universal model for representing data and knowledge. The algorithm was developed which allows one to get answers for the questions asked. The semantic network model was generated automatically for the sentences considered. In the proposed algorithm the semantic network is interpreted as unoriented graph on which breadth-first search algorithm is used to find an answer. The proposed algorithms were implemented in a software tool which automatically generates the semantic network for an arbitrary text. The created software tool allows asking questions and getting answers to them based on the information which is stored in the semantic network. The experiments have shown that the generated semantic network gives correct answers to the questions posed. The network is modified by adding and removing information in it. There is a possibility to choose complexity of network structure depending on a specific task being resolved. The proposed approach for building and working with the semantic network allows one to process texts in various languages, to use it in information systems with natural-language interface, and to resolve such tasks as text classification and text search.Выполнен анализ модели представления данных и знаний в виде семантической сети. Обоснован ее выбор для работы с текстовой информацией. Сформулирована задача автоматической генерации семантической сети на основе произвольного текста на русском языке. Приведены исходные данные, условия и ограничения, необходимые для алгоритма построения сети. В результате анализа части речи каждого слова и порядка слов в предложении установлены семантические отношения между словами. Создан словарь лексем, с помощью которого определяются части речи слов из предложений. Выбрано множество видов вопросов, используемых в семантической сети. Количество отношений в сети регулируется за счет возможности использовать только нужные типы связей при решении конкретной задачи. При этом отношения в семантической сети могут быть самых разных типов, что делает ее универсальной моделью представления данных и знаний. Разработан алгоритм, позволяющий получать ответы на поставленные вопросы. Рассмотрены предложения, для которых автоматически построена модель семантической сети. В предложенном алгоритме семантическая сеть интерпретируется как неориентированный граф, на котором для поиска ответа на вопрос применен алгоритм поиска в ширину. Разработанные алгоритмы реализованы в программном средстве, которое автоматически строит семантическую сеть для произвольного текста. Созданное программное средство позволяет задавать вопросы и получать на них ответы на основе информации, хранящейся в семантической сети. Эксперименты показали, что построенная семантическая сеть дает правильные ответы на поставленные ей вопросы. Сеть модифицируются путем добавления и удаления из нее информации. Есть возможность выбирать сложность структуры сети в зависимости от решаемой задачи. Предложенный подход к построению и работе с сетью позволяет использовать ее для текстов на разных языках, в информационных системах с естественно-языковым интерфейсом, для решения задач классификации и поиска информации
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОВИЗИОННОЙ СЪЕМКИ ОБЪЕКТОВ С БЕСПИЛОТНЫХ АВИАНОСИТЕЛЕЙ
Get PDFThis article is aimed at studying the influence of the entire complex parameters on the characteristics of the obtained thermal images when shooting the Earth’s surface from unmanned aerial vehicles. The values of the minimum detectable and minimum resolvable temperature differences are calculated depending on the parameters of the thermal imager, the survey and the size of the object (spatial frequency) for three serial miniature thermal cameras used in aerial surveys of the Earth's surface from unmanned aerial vehicles. Analytical formulas for estimating the minimum resolvable temperature difference are obtained on the basis of a mathematical model of the thermal imager as a linear system of individual components based on the technique that differs from the generally accepted one. Estimates were made for two cases: observation of a thermal image by an operator on a display screen and for the case when an electronic image is analyzed by a threshold algorithm with no operator engaged. For the first time, the influence of the carrier velocity on the overall modulation transfer function of the system and, accordingly, the temperature and spatial resolution of thermal imagers was taken into account. The main components that must be considered when calculating the full modulation transfer function of the system are: a thermal imager lens, a radiation detector, carrier movement and the observer's visual system. Moreover, the parameters of the detector and the speed of the carrier have the greatest influence on the temperatures resolvable by the system.Целью работы является исследование влияния всего комплекса параметров на характеристики получаемых тепловых изображений при съемке поверхности Земли с беспилотных летательных аппаратов. Рассчитаны значения минимальной детектируемой и минимальной разрешаемой разности температур в зависимости от параметров тепловизора, съемки и размеров объекта (пространственной частоты) для трех серийных малогабаритных тепловизоров, используемых при авиационной съемке объектов земной поверхности с беспилотных авианосителей. Аналитические формулы для оценки минимальной разрешаемой разности температур получены на основе математической модели тепловизора как линейной системы отдельных компонентов системы на основе методики, отличающейся от общепринятой. Оценки выполнены для двух случаев: наблюдения теплового изображения оператором на экране дисплея и для случая отсутствия оператора, когда электронное изображение анализируется пороговым алгоритмом. Впервые учтено влияние скорости движения носителя на общую модуляционную передаточную функцию системы и, соответственно, температурное и пространственное разрешения тепловизоров. Основными компонентами, которые необходимо учитывать при расчетах полной модуляционной передаточной функции съемочной системы, являются: объектив тепловизора, приемник излучения, движение носителя и зрительная система наблюдателя. При этом наибольшее влияние на разрешаемые системой температуры оказывают параметры фотоприемника и скорость движения носителя
Математическая модель каналов утечки речевых сигналов при дискретно-квантованном преобразовании
Get PDFThe purpose of the article is to estimate the leakage channel of a discrete-quantized speech signal with amplitude-pulse modulation. Discrete-quantized analog-to-digital conversion of signals in the article is considered by the example of pulse-amplitude modulation. Development of mathematical model of speech signal leakage channels during discrete-quantified conversion is based on the spectral representation of periodic signals by Fourier series. A periodic pulse train of triangular shape as a measuring signal is proposed. Measuring signal of triangular shape has an advantage over a harmonic signal in the process of quantization noise extraction because it allows one to achieve higher accuracy during signal processing. To evaluate the channel security caused by amplitude-pulse modulation, a harmonic signal is used, which is generated from a periodic pulse sequence of a triangular shape by the Fourier transform method. As a result of constructing the spectrum of the amplitude-pulse modulated signal, it was found that for each harmonic component of the spectrum corresponding to the spectrum of the periodic sequence of pulses, side components corresponding to the spectrum of the modulating signal appear. This side components, together with the low-frequency component in the band of the speech signal, form an information leakage channel. The presence of source modulating signal in the amplitude-pulse modulated signal spectrum allows one to digest the security of the leakage channel of the speech signal with amplitude-pulse modulation by the low-frequency component of the modulating signal. The materials presented in the article are original and can be used in assessing the security of leakage channels of speech signals converted into digital form. In addition, the results obtained allow further studies of the security of speech signals during their inverse transformation from digital to the original signal.Целью статьи является оценка канала утечки дискретно-квантованного речевого сигнала при амплитудно-импульсной модуляции. Дискретно-квантованное преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму рассматривается на примере амплитудно-импульсной модуляции. Разработка математической модели каналов утечки речевых сигналов при дискретно-квантованном преобразовании основана на спектральном представлении периодических сигналов рядами Фурье. В качестве измерительного сигнала предложено использовать периодическую импульсную последовательность треугольной формы. Измерительный сигнал треугольной формы имеет преимущество перед гармоническим сигналом в процессе выделения шума квантования, так как позволяет достичь более высокой точности при его обработке. Для оценки защищенности канала, обусловленного амплитудноимпульсной модуляцией, используется гармонический сигнал, сформированный из периодической импульсной последовательности треугольной формы методом преобразования Фурье. В результате построения спектра амплитудно-импульсного модулированного сигнала установлено, что при каждой гармонической составляющей спектра, соответствующей спектру периодической последовательности импульсов, появляются боковые составляющие, соответствующие спектру модулирующего сигнала, которые вместе с низкочастотной составляющей в полосе речевого сигнала формируют канал утечки информации. Наличие в составе спектра амплитудно-импульсного модулированного сигнала исходного модулирующего сигнала позволяет провести оценку защищенности канала утечки речевого сигнала при амплитудноимпульсной модуляции по низкочастотной составляющей модулирующего сигнала. Представленные в статье материалы являются оригинальными и могут быть использованы при оценке защищенности каналов утечки речевых сигналов, преобразованных в цифровую форму. Кроме того, полученные результаты позволяют проводить дальнейшие исследования защищенности речевых сигналов при их обратном преобразовании из цифровой формы в исходный сигнал