Radio Electronics, Computer Science, Control
Not a member yet
1174 research outputs found
Sort by
РОЗСІЮВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ НА ПЛОСКИХ РЕШІТЧАТИХ ДВОХПЕРІОДИЧНИХ СТРУКТУРАХ
No full textContext. One of the scientific hypotheses for the creation of nonreciprocal optical metasurfaces is based on the use of a wave channel in which rays of the direct and reverse diffraction scenarios are realized on two-periodic flat structures with nonlinear elements. Such processes in the nanometer wavelength range of electronic devices require precise calculations of the interaction of waves and microstructures of devices. It is also important to describe the behavior of antenna devices in mobile communications. Expanding the wavelength range of stable communication is achieved by using prefractal structures in antenna devices in combination with periodic structuring. Similar modeling problems arise when electromagnetic waves penetrate materials with a crystalline structure (radio transparency).
Objective. To test this hypothesis, it is necessary to carry out mathematical modeling of the process of scattering of electromagnetic waves by metasurfaces under conditions of excitation of several diffraction orders. It is known that among two-periodic flat lattices of different structures there are five types that fill the plane. These are the Bravais grilles. The problem of scattering of an incident monochromatic TE polarized wave on a metal screen with recesses in two-periodic structures filled with silicon was considered.
Method. The paper builds mathematical models for the study of spatial-amplitude spectra of metasurfaces on Brave lattices and gives some results of their numerical study. The condition for determining the diffraction orders propagating over the grating is proposed. Scattered field amplitudes are from the solution of the boundary value problem for the Helmholtz equation in the COMSOL Multiphysics 5.4 package. Similar problem formulations are possible when studying the penetration of an electromagnetic field into a crystalline substance.
Results. Obtained relations for diffraction orders of electromagnetic waves scattered by a diffraction grating. The existence of wavelengths incident on a two-periodic lattice for which there is no reflected wave is shown for different shapes (rectangular, square, hexagonal) of periodic elements in the center of which a depression filled with silicon was made. Distributions of reflection coefficients for different geometric sizes of colored elements and recesses are given. The characteristics of the electric field at resonant modes in the form of modulus isolines show the nature of the interaction of the field over the periodic lattice and the scatterersdepressions. At the resonant wavelengths of the incident waves, standing waves appear in the scatterers.
Conclusions. A mathematical model of the set of diffraction orders propagating from a square and hexagonal lattice into halfspace is proposed z >= 0. It has been shown that flat periodic lattice with square or hexagonal periodicity elements and resonant scatterers in the form of cylindrical recesses filled with silicon can produce a non-mirrored scattered field in metal. The response of the lattices to changes in the wavelength of the incident field by the structure of diffraction orders of the scattered field and high sensitivity to the rotation of the incident plane were revealed. The two-periodic lattices have prospects for creating anti-reflective surfaces of various devices. Two-periodic lattices have prospects for creating anti-reflective surfaces for various devices, laser or sensor electronic devices, antennas in mobile communication elements, and radio transparency elements. They have more advanced manufacturing technologies in relation to spatial crystal structures.Актуальність. Одна з наукових гіпотез створення невзаємних контрольованих оптичних метаповерхонь є використання хвильового каналу, який базується на променях прямого та зворотного сценаріїв дифракції на двоперіодичних плоских структурах з нелінійними елементами. Такі процеси в нанометровому діапазоні хвиль електронних пристроїв вимагають точних розрахунків процесів взаємодії хвиль і мікроструктур приладів. Важливо також описати поведінку антенних пристроїв в засобах мобільного зв’язку. Розширення діапазону довжин хвиль стабільного зв’язку досягається на дофрактальних структурах в антенних пристроях у поєднанні із періодичним структуруванням. Схожі проблеми моделювання виникають і при проникненні електромагнітних хвиль через матеріали із кристалічною структурою (радіопрозорість).
Мета. Для перевірки цієї гіпотези необхідно провести математичне моделювання процесу розсіяння електромагнітних хвиль метаповерхнями в умовах збудження декількох дифракційних порядків. Як відомо, серед двохперіодичних плоских решіток різних структур є п’ять типів, які покривають площину. Це є решітки Браве. Розглядалась задача розсіювання падаючої монохроматичної ТЕ поляризованої хвилі на металевий екран із заглибленнями в двохперіодичних структурах, заповнених кремнієм.
Метод. В роботі побудовані математичні моделі для вивчення просторових амплітудних спектрів метаповерхонь на решітках Браве та наведені деякі результати їх чисельного дослідження. Запропонована умова визначення дифракційних порядків які розповсюджуються над решіткою. Амплітуди розсіяного поля знаходяться із розв’язання крайової задачі для рівняння Гельмгольця в пакеті COMSOL Multiphysics 5.4. Аналогічні постановки задач можливі і при дослідженні проникнення електромагнітного поля в кристалічну речовину.
Результати. Отримані співвідношення для дифракційних порядків розсіяних електромагнітних хвиль дифракційною решіткою. Показано існування довжин падаючих хвиль на двохперіодичну решітку для яких відсутня віддзеркалена хвиля при різних формах (прямокутна, квадратна, шестикутна) періодичних елементів в центрі яких було виконане заглиблення, наповнене кремнієм. Приведені розподіли коефіцієнту віддзеркалення при різних геометричних розмірах періодичних елементів і заглиблення. Характеристики електричного поля на резонансних режимах у вигляді ізоліній його модуля показують характер взаємодії поля над періодичною решіткою і розсіювачами-заглибленнями. На резонансних довжинах падаючих хвиль виникають стоячі хвилі в розсіювачах.
Висновки. Запропонована математична модель множини дифракційних порядків які розповсюджуються від квадратної та шестикутної решітки в півпростір. Показано, що плоскі періодичні решітки із квадратними або шестикутними елементами періодичності та резонансними розсіювачами у вигляді циліндричних заглиблень, заповнених кремнієм, у металі можуть створювати недзеркальне розсіяне поле. Виявлена реакція решіток на зміну довжини хвилі падаючого поля структурою дифракційних порядків розсіяного поля та висока чутливість до повороту площини падіння. Двохперіодичні решітки мають перспективу при створенні антиблікових поверхонь різних пристроїв. The two-periodic lattices have prospects for creating anti-reflective surfaces of various devices. Двоперіодичні решітки мають перспективу при створенні антиблікових поверхонь різних пристроїв, лазерних чи сенсорних радіоелектронних пристроїв, антен в елементах мобільного зв’язку, радіопрозорорихелементів. Вони мають більш розвинені технології виготовлення по відношенню до просторових кристалічних структур.Актуальність. Одна з наукових гіпотез створення невзаємних контрольованих оптичних метаповерхонь є використання хвильового каналу, який базується на променях прямого та зворотного сценаріїв дифракції на двоперіодичних плоских структурах з нелінійними елементами. Такі процеси в нанометровому діапазоні хвиль електронних пристроїв вимагають точних розрахунків процесів взаємодії хвиль і мікроструктур приладів. Важливо також описати поведінку антенних пристроїв в засобах мобільного зв’язку. Розширення діапазону довжин хвиль стабільного зв’язку досягається на дофрактальних структурах в антенних пристроях у поєднанні із періодичним структуруванням. Схожі проблеми моделювання виникають і при проникненні електромагнітних хвиль через матеріали із кристалічною структурою (радіопрозорість).
Мета. Для перевірки цієї гіпотези необхідно провести математичне моделювання процесу розсіяння електромагнітних хвиль метаповерхнями в умовах збудження декількох дифракційних порядків. Як відомо, серед двохперіодичних плоских решіток різних структур є п’ять типів, які покривають площину. Це є решітки Браве. Розглядалась задача розсіювання падаючої монохроматичної ТЕ поляризованої хвилі на металевий екран із заглибленнями в двохперіодичних структурах, заповнених кремнієм.
Метод. В роботі побудовані математичні моделі для вивчення просторових амплітудних спектрів метаповерхонь на решітках Браве та наведені деякі результати їх чисельного дослідження. Запропонована умова визначення дифракційних порядків які розповсюджуються над решіткою. Амплітуди розсіяного поля знаходяться із розв’язання крайової задачі для рівняння Гельмгольця в пакеті COMSOL Multiphysics 5.4. Аналогічні постановки задач можливі і при дослідженні проникнення електромагнітного поля в кристалічну речовину.
Результати. Отримані співвідношення для дифракційних порядків розсіяних електромагнітних хвиль дифракційною решіткою. Показано існування довжин падаючих хвиль на двохперіодичну решітку для яких відсутня віддзеркалена хвиля при різних формах (прямокутна, квадратна, шестикутна) періодичних елементів в центрі яких було виконане заглиблення, наповнене кремнієм. Приведені розподіли коефіцієнту віддзеркалення при різних геометричних розмірах періодичних елементів і заглиблення. Характеристики електричного поля на резонансних режимах у вигляді ізоліній його модуля показують характер взаємодії поля над періодичною решіткою і розсіювачами-заглибленнями. На резонансних довжинах падаючих хвиль виникають стоячі хвилі в розсіювачах.
Висновки. Запропонована математична модель множини дифракційних порядків які розповсюджуються від квадратної та шестикутної решітки в півпростір. Показано, що плоскі періодичні решітки із квадратними або шестикутними елементами періодичності та резонансними розсіювачами у вигляді циліндричних заглиблень, заповнених кремнієм, у металі можуть створювати недзеркальне розсіяне поле. Виявлена реакція решіток на зміну довжини хвилі падаючого поля структурою дифракційних порядків розсіяного поля та висока чутливість до повороту площини падіння. Двохперіодичні решітки мають перспективу при створенні антиблікових поверхонь різних пристроїв. The two-periodic lattices have prospects for creating anti-reflective surfaces of various devices. Двоперіодичні решітки мають перспективу при створенні антиблікових поверхонь різних пристроїв, лазерних чи сенсорних радіоелектронних пристроїв, антен в елементах мобільного зв’язку, радіопрозорорихелементів. Вони мають більш розвинені технології виготовлення по відношенню до просторових кристалічних структур
МАШИННЕ НАВЧАННЯ ДЛЯ АВТОМАТИЧНОГО ВИДІЛЕННЯ ВОДНИХ ОБ’ЄКТІВ ЗА ЗНІМКАМИ SENTINEL-2
No full textContext. Given the aggravation of environmental and water problems, there is a need to improve automated methods for extracting and monitoring water bodies in urban ecosystems. The problem of efficient and automated extraction of water bodies is becoming relevant given the large amount of data obtained from satellite systems. The object of study is water bodies that are automatically extracted from Sentinel-2 optical satellite images using machine learning methods.
Objective. The goal of the work is to improve the efficiency of the process of extracting the boundaries of water bodies on digital optical satellite images by using machine learning methods.
Method. The paper proposes an automated information technology for delineating the boundaries of water bodies on Sentinel-2 digital optical satellite images. The process includes eight stages, starting with data download and using topographic maps to obtain basic information about the study area. Then, the process involved data pre-processing, which included calibrating the images, removing atmospheric noise, and enhancing contrast. Next, the EfficientNet-B0 architecture is applied to identify water features, facilitating optimal network width scaling, depth, and image resolution. ResNet blocks compress and expand channels. It allows for optimal connectivity of large-scale and multi-channel links across layers. After that, the Regional Proposal Network defines regions of interest (ROI), and ROI alignment ensures data homogeneity. The Fully connected layer helps in segmenting the regions, and the Fully connected network creates binary masks for accurate identification of water bodies. The final step of the method is to analyze spatial and temporal changes in the images to identify differences, changes, and trends that may indicate specific phenomena or events. This approach allows automating and accurately identifying water features on satellite images using machine learning.
Results. The implementation of the proposed technology is development through Python software development. An assessment of the technology’s accuracy, conducted through a comparative analysis with existing methods, such as water indices and K-means, confirms a high level of accuracy in the period from 2017 to 2023 (up to 98%). The Kappa coefficient, which considers the degree of consistency between the actual and predicted classification, confirms the stability and reliability of our approach, reaching a value of 0.96.
Conclusions. The experiments confirm the effectiveness of the proposed automated information technology and allow us to recommend it for use in studies of changes in coastal areas, decision-making in the field of coastal resource management, and land use. Prospects for further research may include new methods that seasonal changes and provide robustness in the selection and mapping of water surfaces.Актуальність. Враховуючи загострення екологічних та водних проблем, виникає необхідність у вдосконаленні автоматизованих методів визначення та моніторингу водних об’єктів у міських екосистемах. З врахуванням великого обсягу даних, отриманих від супутникових систем, проблема ефективного та автоматизованого вилучення водних об’єктів стає актуальною. Об’єктом дослідження є водні об’єкти, які автоматично виділяються з оптичних космічних знімків Sentinel-2 за допомогою методів машинного навчання.
Мета роботи – підвищення ефективності процесу виділення границь водних об’єктів на цифрових оптичних космічних знімках за допомогою використання методів машинного навчання.
Метод. Запропоновано автоматизовану інформаційну технологію виділення границь водних об’єктів на цифрових оптичних супутникових знімках Sentinel-2. Процес включає вісім етапів, починаючи з завантаження даних та використання топографічних карт для отримання базової інформації про предметну область. Після цього відбувається попередня обробка даних, включаючи калібрування зображень, видалення атмосферного шуму та підвищення контрастності. Далі застосовується архітектура EfficientNet-B0 для ідентифікації водних об’єктів, сприяючи оптимальному масштабуванню ширини мережі, глибини та роздільної здатності зображення. Використані ResNet блоки для стиснення та розширення каналів, що дозволяє оптимальне з’єднання великомасштабних та багатоканальних зв’язків у шарах. Після цього Regional Proposal Network визначає області інтересу (ROI), а ROI alignment забезпечує однорідність даних. Застосування Fully connected layer допомагає в сегментації областей, а Fully connected network створює бінарні маски для точної ідентифікації водних об’єктів. Заключним етапом методу є аналіз просторових та часових змін на зображеннях для виявлення різниць, змін та тенденцій, що можуть свідчити про конкретні явища чи події. Такий підхід дозволяє автоматизувати та точно визначати водні об’єкти на супутникових знімках з використанням машинного навчання.
Результати. Розроблено програмне забезпечення мовою Python, що реалізує запропонований підхід. Оцінка точності технології, проведена шляхом порівняльного аналізу з існуючими методами, такими як водні індекси та K-means, підтверджує високий рівень точності в період з 2017 по 2023 роки (досягає 98%). Коефіцієнт Каппа, який враховує ступінь узгодженості між реальною та передбачуваною класифікацією, підтверджує стабільність та достовірність нашого підходу, досягаючи значення 0.96.
Висновки. Проведені експерименти підтверджують ефективність запропонованої автоматизованої інформаційної технології та дозволяють рекомендувати її для використання в дослідженнях змін на прибережних територіях, прийняття рішень у сфері управління прибережними ресурсами та земельним використанням. Перспективи подальших досліджень можуть включати створення нових методів, які враховують сезонні зміни та забезпечують робастність при виділенні та картографуванні водних поверхонь.Актуальність. Враховуючи загострення екологічних та водних проблем, виникає необхідність у вдосконаленні автоматизованих методів визначення та моніторингу водних об’єктів у міських екосистемах. З врахуванням великого обсягу даних, отриманих від супутникових систем, проблема ефективного та автоматизованого вилучення водних об’єктів стає актуальною. Об’єктом дослідження є водні об’єкти, які автоматично виділяються з оптичних космічних знімків Sentinel-2 за допомогою методів машинного навчання.
Мета роботи – підвищення ефективності процесу виділення границь водних об’єктів на цифрових оптичних космічних знімках за допомогою використання методів машинного навчання.
Метод. Запропоновано автоматизовану інформаційну технологію виділення границь водних об’єктів на цифрових оптичних супутникових знімках Sentinel-2. Процес включає вісім етапів, починаючи з завантаження даних та використання топографічних карт для отримання базової інформації про предметну область. Після цього відбувається попередня обробка даних, включаючи калібрування зображень, видалення атмосферного шуму та підвищення контрастності. Далі застосовується архітектура EfficientNet-B0 для ідентифікації водних об’єктів, сприяючи оптимальному масштабуванню ширини мережі, глибини та роздільної здатності зображення. Використані ResNet блоки для стиснення та розширення каналів, що дозволяє оптимальне з’єднання великомасштабних та багатоканальних зв’язків у шарах. Після цього Regional Proposal Network визначає області інтересу (ROI), а ROI alignment забезпечує однорідність даних. Застосування Fully connected layer допомагає в сегментації областей, а Fully connected network створює бінарні маски для точної ідентифікації водних об’єктів. Заключним етапом методу є аналіз просторових та часових змін на зображеннях для виявлення різниць, змін та тенденцій, що можуть свідчити про конкретні явища чи події. Такий підхід дозволяє автоматизувати та точно визначати водні об’єкти на супутникових знімках з використанням машинного навчання.
Результати. Розроблено програмне забезпечення мовою Python, що реалізує запропонований підхід. Оцінка точності технології, проведена шляхом порівняльного аналізу з існуючими методами, такими як водні індекси та K-means, підтверджує високий рівень точності в період з 2017 по 2023 роки (досягає 98%). Коефіцієнт Каппа, який враховує ступінь узгодженості між реальною та передбачуваною класифікацією, підтверджує стабільність та достовірність нашого підходу, досягаючи значення 0.96.
Висновки. Проведені експерименти підтверджують ефективність запропонованої автоматизованої інформаційної технології та дозволяють рекомендувати її для використання в дослідженнях змін на прибережних територіях, прийняття рішень у сфері управління прибережними ресурсами та земельним використанням. Перспективи подальших досліджень можуть включати створення нових методів, які враховують сезонні зміни та забезпечують робастність при виділенні та картографуванні водних поверхонь
МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ПОТОЧНОГО ЧАСУ СИГНАЛУ З ПОСЛІДОВНИМ ПОЄДНАННЯМ ЛІНІЙНОЧАСТОТНО ТА КВАДРАТИЧНО МОДУЛЬОВАНИХ ФРАГМЕНТІВ
No full textContext. One of the methods of solving the actual scientific and technical problem of reducing the maximum level of side lobes of autocorrelation functions of radar signals is the use of nonlinear-frequency modulated signals. This rounds the signal spectrum, which is equivalent to the weight (window) processing of the signal in the time do-main and can be used in conjunction with it.
A number of studies of signals with non-linear frequency modulation, which include linearly-frequency modulated fragments, indicate that distortions of their frequency-phase structure occur at the junction of the fragments. These distortions, depending on the type of mathematical model of the signal – the current or shifted time, cause in the generated signal, respectively, a jump in the instantaneous frequency and the instantaneous phase or only the phase. The paper shows that jumps occur at the moments when the value of the derivative of the instantaneous phase changes at the end of the linearly-frequency modulated fragment. The instantaneous signal frequency, which is the first derivative of the instantaneous phase, has an interpretation of the rotation speed of the signal vector on the complex plane. The second derivative of the instantaneous phase of the signal is understood as the frequency modulation rate.
Distortion of these components leads to the appearance of an additional component in the linear term of the instantaneous phase, starting with the second fragment. Disregarding these frequency-phase (or only phase) distortions causes distortion of the spectrum of the resulting signal and, as a rule, leads to an increase in the maxi-mum level of the side lobes of its autocorrelation function. The features of using fragments with frequency modulation laws in complex signals, which have different numbers of derivatives of the instantaneous phase of the signal, were not considered in the known works, therefore this article is devoted to this issue.
Objective. The aim of the work is to develop a mathematical model of the current time of two-fragment nonlinear-frequency modulated signals with a sequential combination of linear-frequency and quadratically modulated fragments, which provides rounding of the signal spectrum in the region of high frequencies and reducing the maximum level of side lobes of the autocorrelation function and increasing the speed of its descent.
Method. Nonlinear-frequency modulated signals consisting of linearly-frequency and quadratically modulated fragments were studied in the work. Using differential analysis, the degree of influence of the highest derivative of the instantaneous phase on the frequency-phase structure of the signal was determined. Its changes were evaluated using time and spectral correlation analysis methods. The parameters of the resulting signal evaluated are phase and frequency jumps at the junction of fragments, the shape of the spectrum, the maximum level of the side lobes of the autocorrelation function and the speed of their descent.
Results. The article has further developed the theory of synthesis of nonlinear-frequency modulated signals. The theoretical contribution is to determine a new mechanism for the manifestation of frequency-phase distortion at the junction of fragments and its mathematical description. It was found that when switching from a linearly-frequency modulated fragment to a quadratically modulated frequency-phase distortion of the resulting signal, the third derivative of the instantaneous phase becomes, which, by analogy with the theory of motion of physical bodies, is an acceleration of frequency modulation. The presence of this derivative leads to the appearance of new components in the expression of the instantaneous frequency and phase of the signal. The compensation of these distortions provides a decrease in the maximum level of the side lobes by 5 dB and an increase in its descent rate by 8 dB/deck for the considered version of the non-linear-frequency modulated signal.
Conclusions. A new mathematical model of the current time has been developed for calculating the values of the instantaneous phase of a nonlinear-frequency modulated signal, the first fragment of which has linear, and the second – quadratic frequency modulation. The difference between this model and the known ones is the introduction of new components that provide compensation for frequency-phase distortions at the junction of fragments and in a fragment with quadratic frequency modulation. The obtained oscillogram, spectrum and autocorrelation function of one of the synthesized two-fragment signals correspond to the theoretical form, which indicates the adequacy and reliability of the proposed mathematical model.Актуальність. Одним з методів вирішення актуальної науково-технічної задачі зниження максимального рівня бічних пелюсток автокореляційних функцій радіолокаційних сигналів є застосування нелінійно-частотно модульованих сигналів. Це забезпечує округлення спектру сигналу, що еквівалентно ваговій (віконній) обробці сигналу у часовій області та може використовуватися спільно з нею. Ряд досліджень сигналів з нелінійною частотною модуляцією, які мають у своєму складі лінійно-частотно модульовані фрагменти, свідчить, що на стику фрагментів виникають спотворення їх частотно-фазової структури. Ці спотворення, у залежності від типу математичної моделі сигналу – поточного або зсунутого часу, викликають у сформованому сигналі відповідно стрибок миттєвої частоти та миттєвої фази або тільки фази. У роботі показано, що стрибки виникають у моменти зміни значення похідної миттєвої фази по закінченні лінійно-частотно модульованого фрагменту. Миттєва частота сигналу, яка є першою похідною миттєвої фази, має тлумачення швидкості обертання вектору сигналу на комплексній площині. Друга похідна миттєвої фази сигналу розуміється як швидкість частотної модуляції. Спотворення цих компонент призводить до появи додаткової складової у лінійному члені миттєвої фази, починаючи з другого фрагменту. Неврахування вказаних частотно-фазових (або тільки фазових) спотворень викликає викривлення спектру результуючого сигналу і, як правило, призводить до зростання максимального рівня бічних пелюсток його автокореляційної функції. Особливості застосування у складних сигналах фрагментів з законами частотної модуляції, які мають різну кількість похідних миттєвої фази сигналу, у відомих роботах не розглядалися, тому дану статтю присвячено цьому питанню.
Мета роботи – розробка математичної моделі поточного часу двофрагментних нелінійно-частотно модульованих сигналів з послідовним поєднанням лінійно-частотно та квадратично модульованих фрагментів, що забезпечує округлення спектру сигналу в області верхніх частот та зниження максимального рівня бічних пелюсток автокореляційної функції і збільшення швидкості його спадання.
Метод. У роботі досліджувалися нелінійно-частотно модульовані сигнали, які складаються з лінійно-частотно та квадратично модульованого фрагментів. За допомогою диференційного аналізу визначався ступінь впливу старшої похідної миттєвої фази на частотно-фазову структуру сигналу. Її зміни оцінювалися за допомогою методів часового та спектральнокореляційного аналізу. Показники результуючого сигналу, що оцінювалися, – стрибки фази та частоти на стику фрагментів, форма спектру, максимальний рівень бічних пелюсток автокореляційної функції та швидкість їх спадання.
Результати. В статті отримала подальший розвиток теорія синтезу нелінійно-частотно модульованих сигналів. Теоретичний внесок полягає у визначенні нового механізму проявів частотно-фазових спотворень на стику фрагментів та його математичний опис. Встановлено, що при переході від лінійно-частотно модульованого фрагменту до квадратично модульованого першоджерелом частотно-фазових спотворень результуючого сигналу стає третя похідна миттєвої фази, яка за аналогією з теорією руху фізичних тіл є прискоренням частотної модуляції. Наявність цієї похідної призводить до появи нових складових у виразі миттєвої частоти та фази сигналу. Компенсація цих спотворень забезпечує зниження максимального рівня бічних пелюсток на 5 дБ та збільшення швидкості його спадання на 8 дБ/дек для розглянутого варіанту нелінійночастотно модульованого сигналу.
Висновки. Розроблено нову математичну модель поточного часу для розрахунку значень миттєвої фази нелінійночастотно модульованого сигналу, перший фрагмент якого має лінійну, а другий – квадратичну частотну модуляцію. Відмінністю цієї моделі від відомих є введення нових складових, які забезпечують компенсацію частотно-фазових спотворень на стику фрагментів та у фрагменті з квадратичною частотною модуляцією. Отримані осцилограма, спектр та автокореляційна функція одного з синтезованих двофрагментних сигналів відповідають теоретичному вигляду, що свідчить про адекватність та достовірність запропонованої математичної моделі. Актуальність. Одним з методів вирішення актуальної науково-технічної задачі зниження максимального рівня бічних пелюсток автокореляційних функцій радіолокаційних сигналів є застосування нелінійно-частотно модульованих сигналів. Це забезпечує округлення спектру сигналу, що еквівалентно ваговій (віконній) обробці сигналу у часовій області та може використовуватися спільно з нею. Ряд досліджень сигналів з нелінійною частотною модуляцією, які мають у своєму складі лінійно-частотно модульовані фрагменти, свідчить, що на стику фрагментів виникають спотворення їх частотно-фазової структури. Ці спотворення, у залежності від типу математичної моделі сигналу – поточного або зсунутого часу, викликають у сформованому сигналі відповідно стрибок миттєвої частоти та миттєвої фази або тільки фази. У роботі показано, що стрибки виникають у моменти зміни значення похідної миттєвої фази по закінченні лінійно-частотно модульованого фрагменту. Миттєва частота сигналу, яка є першою похідною миттєвої фази, має тлумачення швидкості обертання вектору сигналу на комплексній площині. Друга похідна миттєвої фази сигналу розуміється як швидкість частотної модуляції. Спотворення цих компонент призводить до появи додаткової складової у лінійному члені миттєвої фази, починаючи з другого фрагменту. Неврахування вказаних частотно-фазових (або тільки фазових) спотворень викликає викривлення спектру результуючого сигналу і, як правило, призводить до зростання максимального рівня бічних пелюсток його автокореляційної функції. Особливості застосування у складних сигналах фрагментів з законами частотної модуляції, які мають різну кількість похідних миттєвої фази сигналу, у відомих роботах не розглядалися, тому дану статтю присвячено цьому питанню.
Мета роботи – розробка математичної моделі поточного часу двофрагментних нелінійно-частотно модульованих сигналів з послідовним поєднанням лінійно-частотно та квадратично модульованих фрагментів, що забезпечує округлення спектру сигналу в області верхніх частот та зниження максимального рівня бічних пелюсток автокореляційної функції і збільшення швидкості його спадання.
Метод. У роботі досліджувалися нелінійно-частотно модульовані сигнали, які складаються з лінійно-частотно та квадратично модульованого фрагментів. За допомогою диференційного аналізу визначався ступінь впливу старшої похідної миттєвої фази на частотно-фазову структуру сигналу. Її зміни оцінювалися за допомогою методів часового та спектральнокореляційного аналізу. Показники результуючого сигналу, що оцінювалися, – стрибки фази та частоти на стику фрагментів, форма спектру, максимальний рівень бічних пелюсток автокореляційної функції та швидкість їх спадання.
Результати. В статті отримала подальший розвиток теорія синтезу нелінійно-частотно модульованих сигналів. Теоретичний внесок полягає у визначенні нового механізму проявів частотно-фазових спотворень на стику фрагментів та його математичний опис. Встановлено, що при переході від лінійно-частотно модульованого фрагменту до квадратично модульованого першоджерелом частотно-фазових спотворень результуючого сигналу стає третя похідна миттєвої фази, яка за аналогією з теорією руху фізичних тіл є прискоренням частотної модуляції. Наявність цієї похідної призводить до появи нових складових у виразі миттєвої частоти та фази сигналу. Компенсація цих спотворень забезпечує зниження максимального рівня бічних пелюсток на 5 дБ та збільшення швидкості його спадання на 8 дБ/дек для розглянутого варіанту нелінійночастотно модульованого сигналу.
Висновки. Розроблено нову математичну модель поточного часу для розрахунку значень миттєвої фази нелінійночастотно модульованого сигналу, перший фрагмент якого має лінійну, а другий – квадратичну частотну модуляцію. Відмінністю цієї моделі від відомих є введення нових складових, які забезпечують компенсацію частотно-фазових спотворень на стику фрагментів та у фрагменті з квадратичною частотною модуляцією. Отримані осцилограма, спектр та автокореляційна функція одного з синтезованих двофрагментних сигналів відповідають теоретичному вигляду, що свідчить про адекватність та достовірність запропонованої математичної моделі. 
МЕТОДИ МАСШТАБУВАННЯ ЗГОРТКОВИХ НЕЙРОННИХ МЕРЕЖ ДЛЯ СЕМАНТИЧНОЇ СЕГМЕНТАЦІЇ
No full textContext. Designing a new architecture is difficult and time-consuming process, that in some cases can be replaced by scaling existing model. In this paper we examine convolutional neural network scaling methods and aiming on the development of the method that allows to scale original network that solves segmentation task into more accurate network.
Objective. The goal of the work is to develop a method of scaling a convolutional neural network, that achieve or outperform existing scaling methods, and to verify its effectiveness in solving semantic segmentation task.
Method. The proposed asymmetric method combines advantages of other methods and provides same high accuracy network in the result as combined method and even outperform other methods. The method is developed to be appliable for convolutional neural networks which follows encoder-decoder architecture designed to solve semantic segmentation task. The method is enhancing feature extraction potential of the encoder part, meanwhile preserving decoder part of architecture. Because of its asymmetric nature, proposed method more efficient, since it results in smaller increase of parameters amount.
Results. The proposed method was implemented on U-net architecture that was applied to solve semantic segmentation task. The evaluation of the method as well as other methods was performed on the semantic dataset. The asymmetric scaling method showed its efficiency outperformed or achieved other scaling methods results, meanwhile it has fewer parameters.
Conclusions. Scaling techniques could be beneficial in cases where some extra computational resources are available. The proposed method was evaluated on the solving semantic segmentation task, on which method showed its efficiency. Even though scaling methods improves original network accuracy they highly increase network requirements, which proposed asymmetric method dedicated to decrease. The prospects for further research may include the optimization process and investigation of tradeoff between accuracy gain and resources requirements, as well as a conducting experiment that includes several different architectures.Актуальність. Розробка нової архітектури нейронної мережі є складним і трудомістким процесом, який у деяких випадках може бути замінений масштабуванням існуючої моделі. У цій статті ми розглядаємо методи масштабування згорткової нейронної мережі та прагнемо розробити метод, який дозволяє масштабувати оригінальну мережу, яка вирішує завдання сегментації, у більш точну мережу.
Мета роботи. Метою роботи є розробка методу масштабування згорткової нейронної мережі, який досягає або перевершує існуючі методи масштабування, і перевірити його ефективність у вирішенні задачі семантичної сегментації.
Метод. Запропонований асиметричний метод поєднує в собі переваги інших методів і забезпечує таку ж високу точність мережі в результаті, як і комбінований метод, і навіть перевершує інші методи. Метод розроблено для застосування до згорткових нейронних мереж, які слідують архітектурі кодера-декодера, призначеної для вирішення завдання семантичної сегментації. Метод посилює потенціал виділення ознак що відбувається в частині кодера, водночас зберігає початкову архітектуру частини декодера. Через свою асиметричність запропонований метод більш ефективний, оскільки призводить до меншого приросту кількості параметрів.
Результати. Запропонований метод реалізовано на архітектурі U-net, яка застосовувалася для вирішення задачі семантичної сегментації. Оцінка методу, а також інших методів була виконана на семантичному наборі даних. Метод асиметричного масштабування показав, що його ефективність перевершує або досягає результатів інших методів масштабування, при цьому він є більш ефективний за кількістю параметрів.
Висновки. Методи масштабування можуть бути корисними у випадках, коли доступні додаткові обчислювальні ресурси. Запропонований метод був застосований до згорткової нейронної мережі та оцінювався при вирішенні завдання семантичної сегментації, на якому метод показав свою ефективність. Незважаючи на те, що методи масштабування покращують початкову точність мережі, вони значно підвищують вимоги до мережі, для зменшення яких пропонується асиметричний метод. Перспективи подальших досліджень можуть включати процес оптимізації та дослідження оптимального компромісу між підвищенням точності та вимогами до ресурсів, а також проведення експерименту, який включає кілька різних архітектур.Актуальність. Розробка нової архітектури нейронної мережі є складним і трудомістким процесом, який у деяких випадках може бути замінений масштабуванням існуючої моделі. У цій статті ми розглядаємо методи масштабування згорткової нейронної мережі та прагнемо розробити метод, який дозволяє масштабувати оригінальну мережу, яка вирішує завдання сегментації, у більш точну мережу.
Мета роботи. Метою роботи є розробка методу масштабування згорткової нейронної мережі, який досягає або перевершує існуючі методи масштабування, і перевірити його ефективність у вирішенні задачі семантичної сегментації.
Метод. Запропонований асиметричний метод поєднує в собі переваги інших методів і забезпечує таку ж високу точність мережі в результаті, як і комбінований метод, і навіть перевершує інші методи. Метод розроблено для застосування до згорткових нейронних мереж, які слідують архітектурі кодера-декодера, призначеної для вирішення завдання семантичної сегментації. Метод посилює потенціал виділення ознак що відбувається в частині кодера, водночас зберігає початкову архітектуру частини декодера. Через свою асиметричність запропонований метод більш ефективний, оскільки призводить до меншого приросту кількості параметрів.
Результати. Запропонований метод реалізовано на архітектурі U-net, яка застосовувалася для вирішення задачі семантичної сегментації. Оцінка методу, а також інших методів була виконана на семантичному наборі даних. Метод асиметричного масштабування показав, що його ефективність перевершує або досягає результатів інших методів масштабування, при цьому він є більш ефективний за кількістю параметрів.
Висновки. Методи масштабування можуть бути корисними у випадках, коли доступні додаткові обчислювальні ресурси. Запропонований метод був застосований до згорткової нейронної мережі та оцінювався при вирішенні завдання семантичної сегментації, на якому метод показав свою ефективність. Незважаючи на те, що методи масштабування покращують початкову точність мережі, вони значно підвищують вимоги до мережі, для зменшення яких пропонується асиметричний метод. Перспективи подальших досліджень можуть включати процес оптимізації та дослідження оптимального компромісу між підвищенням точності та вимогами до ресурсів, а також проведення експерименту, який включає кілька різних архітектур
МЕТОД АВТОМАТИЗОВАНОГО ПЕРЕТВОРЕННЯ КЛАСІВ ДЛЯ РЕАЛІЗАЦІЇ КОМПОЗИЦІЇ
No full textContext. Using the composition relation is one of the most effective and commonly used ways to specialize classes in object-oriented programming.
Objective. Problems arise when “redundant” attributes are detected in an inner class, which are not necessary for solving the tasks of a specialized class. To work with such attributes, the inner class has corresponding program methods, whose usage not only does not solve the tasks of the specialized class, but can lead to errors in its work. The purpose of this work is to remove “redundant” attributes from the inner class, as well as all methods of the class directly or indirectly (through other methods) using these attributes.
Method. A mathematical model of the inner class was developed, which allowed us to identify “redundant” elements of the class. The method of internal class transformation is proposed, which, based on the analysis of the class code, provides the developer with information to make a decision about “redundant” attributes, and then in the automated mode gradually removes and transforms the class elements.
Result. To approbate the proposed solutions, a software product Composition Converter was developed. Experiments were carried out to compare the conversion of classes in “manual” and automated modes. The results showed a multiple reduction of conversion time in the automated mode.
Conclusions. The proposed method of automated transformation of the inner class according to the tasks of the outer class when implementing composition allows to significantly reduce the time or the number of errors when editing the code of the inner class. The method can be used for various object-oriented languages.Актуальність. Використання відношення композиції – один із найефективніших і найчастіше використовуваних способів спеціалізації класів в об’єктно-орієнтованому програмуванні.
Мета роботи. Проблеми виникають при виявленні у внутрішньому класі зайвих атрибутів, які не потрібні для вирішення завдань спеціалізованого класу. Для роботи з такими атрибутами внутрішній клас має відповідні програмні методи, використання яких не тільки не вирішує завдання спеціалізованого класу, але й може призводити до помилок у його роботі. Метою роботи є видалення із внутрішнього класу «зайвих» атрибутів, і навіть всіх методів класу, які безпосередньо чи опосередковано (через інші методи) використовують ці атрибути.
Метод. Розроблено математичну модель внутрішнього класу, яка дозволила виділити «зайві» елементи класу. Запропоновано метод перетворення внутрішнього класу, який на основі аналізу коду класу надає розробнику інформацію для ухвалення рішення про «зайві» атрибути, а потім в автоматизованому режимі поетапно видаляє та перетворює елементи класу.
Результати. Для апробації запропонованих рішень розроблено програмний продукт Composition Converter. Проведено експерименти для порівняння перетворення класів у «ручному» та автоматизованому режимах. Результати показали багаторазове скорочення часу перетворення у автоматизованому режимі.
Висновки. Запропонований метод автоматизованого перетворення внутрішнього класу відповідно до завдань зовнішнього класу при реалізації композиції дозволяє суттєво скоротити час або кількість помилок при редагуванні коду внутрішнього класу. Метод може бути використаний для різних об’єктно-орієнтованих мов.Актуальність. Використання відношення композиції – один із найефективніших і найчастіше використовуваних способів спеціалізації класів в об’єктно-орієнтованому програмуванні.
Мета роботи. Проблеми виникають при виявленні у внутрішньому класі зайвих атрибутів, які не потрібні для вирішення завдань спеціалізованого класу. Для роботи з такими атрибутами внутрішній клас має відповідні програмні методи, використання яких не тільки не вирішує завдання спеціалізованого класу, але й може призводити до помилок у його роботі. Метою роботи є видалення із внутрішнього класу «зайвих» атрибутів, і навіть всіх методів класу, які безпосередньо чи опосередковано (через інші методи) використовують ці атрибути.
Метод. Розроблено математичну модель внутрішнього класу, яка дозволила виділити «зайві» елементи класу. Запропоновано метод перетворення внутрішнього класу, який на основі аналізу коду класу надає розробнику інформацію для ухвалення рішення про «зайві» атрибути, а потім в автоматизованому режимі поетапно видаляє та перетворює елементи класу.
Результати. Для апробації запропонованих рішень розроблено програмний продукт Composition Converter. Проведено експерименти для порівняння перетворення класів у «ручному» та автоматизованому режимах. Результати показали багаторазове скорочення часу перетворення у автоматизованому режимі.
Висновки. Запропонований метод автоматизованого перетворення внутрішнього класу відповідно до завдань зовнішнього класу при реалізації композиції дозволяє суттєво скоротити час або кількість помилок при редагуванні коду внутрішнього класу. Метод може бути використаний для різних об’єктно-орієнтованих мов
ПРО УТОЧНЕННЯ ОДНОЇ ОЦІНКИ СКАЛЯРНОГО ХВИЛЬНОГО ПОЛЯРОСІЙНОЇ ІМПЕДАНСКОЇ СФЕРИ
No full textThe problem of scalar plane-wave scattering off a reactively loaded sphere is examined. The features of a new approach, which is close to the physical optics approximation and considers (in its initial variant) the curvature of the target at the plane of incidence, are studied. It is shown, that possible consideration of the curvature at the plane perpendicular to the plane of incidence improves the estimate of the scattered field, but this improvement is not so essential as in the case of change from physical optics to the initial variant of the method considering the curvature at only one plane.На примере рассеяния плоской скалярной волны импедансной сферой исследуются возможности совершенствования нового метода, близкого к методу физической оптики и учитывающего (в исходном варианте) кривизну граничной поверхности в плоскости падения волны. Показано, что возможный в рамках этого подхода учет кривизны в плоскости перпендикулярной плоскости падения улучшает оценку рассеянного поля, однако, это улучшение не столь существенно, как в случае перехода от физической оптики к исходному варианту метода с учетом кривизны только в одной плоскости.На прикладі розсіювання плоскої скалярної хвилі імпедансною сферою досліджуються можливості вдосконалення нового методу, який близький до методу фізичної оптики і враховує (в початковому варіанті) кривизну граничної поверхні у розсіяного поля, але це покращення не настільки суттєве, як у випадку переходу від фізичної оптики до початкового варіанту методу з урахуванням кривини тільки в одній площині
КОМПЕНСАЦІЯ ВПЛИВУ НЕЛІНІЙНОГО ТРЕННЯ НА СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ
No full textThe review of known compensation methods for a nonlinear friction effect on control systems is presented. It is assumed that only position signals are measured. The reduced algorithms that estimate an uncertainty vector and speeds for a control object are proposed. The compensation of the effect of the uncertainty vector is performed with a compound controller. The working capacity of the control algorithms is illustrated by a numerical simulation.Представлен обзор известных методов компенсации влияния нелинейного трения на системы управления. Предполагается, что измеряются только позиционные сигналы. Предложены редуцированные алгоритмы, оценивающие вектор неопределенности и скорости объекта управления. Осуществляется компенсация влияния вектора неопределенности комбинированным регулятором. Работоспособность алгоритмов управления проиллюстрирована численным моделированием.Представлено огляд відомих методів компенсації впливу нелінійного тертя на системи керування. Передбачається, що вимірюються лише позиційні сигнали. Запропоновані редуковані алгоритми, що оцінюють вектор невизначеності та швидкості об’єкта керування. Здійснюється компенсація впливу вектора невизначеност і комбінованим регулятором. Працездатність алгоритмів керування проілюстровано чисельним моделюванням
ПРОГРАМНА РЕАЛІЗАЦІЯ АВТОМАТИЧНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ МЕРЕЖ ПЕТРІ
No full textContext. The important task was solved during this scientific research related to specific development and verification of thefundamental suitability of the software application that provides visualization of the automatic synthesis of Petri nets while setting upthe multi-level control systems. This task is current because the for the first time the integration of means of discrete-continuous networksfrom the DC-Net environment in the Labview environment is realized through the implementation of automatic synthesis ofPetri nets. This makes it possible to automate the processes of synthesis for the control algorithms based on the development of appropriateintelligent systems.
Objective. The purpose of the scientific work is to minimize the time and to automatize process in synthesis of the control algorithmsby integrating the means of discrete-continuous networks and implementing the principles of automatic synthesis of Petri nets.
Method. This scientific article proposes the principle for automatic formation of Petri nets based on logical algorithm for classifyingvarious uncorrected algorithms. The multilayer neural network in the Labview 2009 software environment was implemented torealize the appropriate algorithm. This artificial neural network provides algorithm formation, automatic synthesis and operation ofPetri nets. The article is devoted to the study of operating principle of the software application implementing such automatic synthesisof Petri nets while setting up the multi-level control systems.
Results. A number of experiments were performed on the classification of algorithms and formation of Petri nets based on theready-made software application. The control system was automatically set up based on the Labview 2009 environment applicationfor the determined object.
As a result of these experiments we have determined the fundamental suitability of the software application for the synthesis ofsome multi-level automatic control systems. It was also shown during these experiments that all mismatch signals in the system anddeviations from the ratios of values controlled variables are reduced to zero. All parameters of the control systems settings werenoted after the multi-level system setting procedure on the front panel of the virtual stand.
Conclusions. The task related to the software application development based on the Labview 2009 environment which providesthe automatic synthesis of Petri nets was solved in this scientific work. Thus the method of automatic synthesis of Petri nets andtechnology for developing certain algorithms based on the functioning of the artificial neural network was further developed.Актуальність. Вирішено актуальне завдання, що пов’язане з розробкою та перевіркою на принципову придатність програмного додатку, який представляє візуалізацію автоматичного синтезу мереж Петрі при налаштуванні багаторівневихсистем управління. Таке завдання є актуальним, оскільки вперше реалізується інтеграція засобів дискретно-безперервних мереж середовища DC-Net у середовище Labview за рахунок реалізації автоматичного синтезу мереж Петрі. Це дає можливість автоматизувати процеси синтезу алгоритмів управління на основі розробки відповідних інтелектуальних систем.
Мета роботи – мінімізація часу та автоматизація процесу синтезу алгоритмів управління за рахунок інтеграції засобів дискретно-безперервних мереж та реалізації принципів автоматичного синтезу мереж Петрі.
Метод. Запропоновано принцип автоматичного формування мереж Петрі на основі логічного алгоритму класифікації різних нескоригованих алгоритмів. Для реалізації відповідного алгоритму, в програмному середовищі Labview 2009 за допомогою засобів графічного програмування було реалізовано багатошарову штучну нейронну мережу, на основі якої забезпечується формування алгоритмів, автоматичний синтез та функціонування мереж Петрі. Показано принцип роботи програмного додатку, що реалізує такий автоматичний синтез мереж Петрі при налаштуванні багаторівневих систем управління.
Результати. На основі вже готового програмного додатку було проведено ряд експериментів з класифікації алгоритмів, формування та коригування мереж Петрі. Були задані також параметри деякого об’єкта управління, для якого були автоматично налаштовані системи управління на базі середовища Labview 2009. В результаті проведених експериментів було встановлено принципову придатність програмного додатку для синтезу деяких багаторівневих автоматичних систем управління. Після проведення процедур налаштування відповідної багаторівневої системи на лицьовій панелі віртуального стенду відзначалися всі параметри налаштування системи керування, а також було показано, що всі сигнали неузгодженості в системі та відхилення від співвідношення значень регульованих змінних зведені до нуля.
Висновки. Таким чином, у роботі було вирішено завдання, пов’язане з розробкою програмного забезпечення, на основі середовища Labview 2009, що реалізує автоматичний синтез мереж Петрі. Тим самим отримала подальший розвиток методика автоматичного синтезу мереж Петрі та технологія розробки певних алгоритмів на основі функціонування штучних нейронних мереж.Актуальність. Вирішено актуальне завдання, що пов’язане з розробкою та перевіркою на принципову придатність програмного додатку, який представляє візуалізацію автоматичного синтезу мереж Петрі при налаштуванні багаторівневихсистем управління. Таке завдання є актуальним, оскільки вперше реалізується інтеграція засобів дискретно-безперервних мереж середовища DC-Net у середовище Labview за рахунок реалізації автоматичного синтезу мереж Петрі. Це дає можливість автоматизувати процеси синтезу алгоритмів управління на основі розробки відповідних інтелектуальних систем.
Мета роботи – мінімізація часу та автоматизація процесу синтезу алгоритмів управління за рахунок інтеграції засобів дискретно-безперервних мереж та реалізації принципів автоматичного синтезу мереж Петрі.
Метод. Запропоновано принцип автоматичного формування мереж Петрі на основі логічного алгоритму класифікації різних нескоригованих алгоритмів. Для реалізації відповідного алгоритму, в програмному середовищі Labview 2009 за допомогою засобів графічного програмування було реалізовано багатошарову штучну нейронну мережу, на основі якої забезпечується формування алгоритмів, автоматичний синтез та функціонування мереж Петрі. Показано принцип роботи програмного додатку, що реалізує такий автоматичний синтез мереж Петрі при налаштуванні багаторівневих систем управління.
Результати. На основі вже готового програмного додатку було проведено ряд експериментів з класифікації алгоритмів, формування та коригування мереж Петрі. Були задані також параметри деякого об’єкта управління, для якого були автоматично налаштовані системи управління на базі середовища Labview 2009. В результаті проведених експериментів було встановлено принципову придатність програмного додатку для синтезу деяких багаторівневих автоматичних систем управління. Після проведення процедур налаштування відповідної багаторівневої системи на лицьовій панелі віртуального стенду відзначалися всі параметри налаштування системи керування, а також було показано, що всі сигнали неузгодженості в системі та відхилення від співвідношення значень регульованих змінних зведені до нуля.
Висновки. Таким чином, у роботі було вирішено завдання, пов’язане з розробкою програмного забезпечення, на основі середовища Labview 2009, що реалізує автоматичний синтез мереж Петрі. Тим самим отримала подальший розвиток методика автоматичного синтезу мереж Петрі та технологія розробки певних алгоритмів на основі функціонування штучних нейронних мереж
ОПТИМІЗАЦІЯ ПАРАМЕТРІВ ЛІНІЙНИХ АПРОКСИМАЦІЙ СИНТЕЗОВАНИХ СИГНАЛІВ ЗА ДОПОМОГОЮ МЕТОДУ НЕЛДЕРА-МІДА
No full textContext. The article presents the results of a study of the effectiveness of using the Nelder-Mead method to optimize the parameters of linear approximations of synthesized signals. Algorithms have been developed and tested that integrate spectral, temporal, and statistical analyzes and provide reasonable optimization. The effectiveness of the application of the Nelder-Mead method was proven by experiment. The obtained results substantiate the improvement of the properties of the mutual correlation of signals and the reduction of the maximum deviations of the side lobes, which opens up prospects for the further application of the method in complex scenarios of signal synthesis.
Objective. The purpose of the work is to evaluate the effectiveness of the application of the Nelder-Mead method when adjusting the parameters of linear approximations to optimize the mutual correlation and minimize side deviations of complex synthesized signals.
Method. The main research method is the comparison of various optimization algorithms for the selection of the most effective approaches in linear approximations of synthesized signals, taking into account such criteria as accuracy, speed and minimization of deviations. Scientific works [1, 2, 4–6, 8, 9] present algorithms, including the Nelder-Mead method and differential evolution. The effectiveness of these methods is achieved due to adaptive optimization procedures that improve the characteristics of signals.
It is worth noting that the methods have disadvantages associated with high requirements for computing resources, especially when processing large data. This can be minimized using combined optimization methods that take into account the interaction of signal parameters. Another important direction of improvement is the optimization of methods for adaptation to dynamic changes in the characteristics of complex signals, which allows to achieve high adaptability and reliability of real-time systems.
Results. As a result of the experiment using the Nelder-Mead method, an increase in the similarity of spectral densities was achieved from 0.52 in the first iteration to 0.90 in the fourth, with a significant decrease in the distance between the peaks of the spectrum from 1.2 to 0.4, which indicates high adaptability and the accuracy of the method in adjusting the parameters of the synthesizedsignals.
Conclusions. The effectiveness of the Nelder-Mead method for adjusting the specified parameters of the synthesized signals was experimentally proven, which is confirmed by a significant improvement in the similarity of the spectra with each iteration. This opens the way for additional optimizations and application of the method in various technological areas.Актуальність. В статті представлено результати дослідження ефективності використання методу Нелдера-Міда для оптимізації параметрів лінійних апроксимацій синтезованих сигналів. Розроблено та апробовано алгоритми, що інтегрують спектральний, часовий та статистичний аналізи та забезпечують обґрунтовану оптимізацію. Ефективність застосування методу Нелдера-Міда доведено за допомогою експерименту. Отримані результати обґрунтовують поліпшення властивостей взаємної кореляції сигналів та зменшення максимальних відхилень бічних пелюсток, що відкриває перспективи для подальшого застосування методу в комплексних сценаріях синтезу сигналів.
Мета. Метою роботи є оцінка результативності застосування методу Нелдера-Міда при налаштуванні параметрів лінійних апроксимацій для оптимізації взаємної кореляції та мінімізації побічних відхилень складних синтезованих сигналів.
Метод. Основним методом дослідження є порівняння різних алгоритмів оптимізації для вибору найбільш перспективних підходів у лінійних апроксимаціях синтезованих сигналів. Існують різні показники для порівняння, такі як точність оптимізації, швидкість виконання алгоритмів, та мінімізація відхилень.
У наукових роботах [1, 2, 4, 5, 6, 8, 9], представлені різні методи та алгоритми оптимізації, включаючи метод Нелдера-Міда та диференціальну еволюцію. Найбільш ефективні з них основані на використанні адаптивних методів оптимізації та ітераційних процедур для поліпшення характеристик сигналів.
Варто відзначити, що запропоновані методи мають недоліки, пов’язані зі складністю і вимогами до обчислювальних ресурсів, особливо при великих обсягах даних або високих вимогах до точності. Ці недоліки можна суттєво зменшити шляхом застосування комбінованих методів оптимізації, які враховують різні аспекти моделювання, такі як взаємозв’язки між параметрами сигналу та їх вплив на загальні властивості системи. Іншим важливим напрямком вдосконалення є оптимізація методів для адаптації до динамічних змін у характеристиках складних сигналів, що дозволяє досягти високої адаптивності та надійності систем.
Результати. В результаті експерименту з використанням методу Нелдера-Міда було досягнуто збільшення схожості спектральних щільностей з 0,52 у першій ітерації до 0,90 у четвертій, зі значним зменшенням відстані між піками спектру з 1,2 до 0,4, що свідчить про високу адаптивність та точність методу в налаштуванні параметрів синтезованих сигналів.
Висновки. Експериментальним шляхом доведено ефективність методу Нелдера-Міда для налаштування заданих параметрів синтезованих сигналів, що підтверджується значним покращенням схожості спектрів з кожною ітерацією. Це відкриває шлях для додаткової оптимізації та застосування методу в різноманітних технологічних областях.Актуальність. В статті представлено результати дослідження ефективності використання методу Нелдера-Міда для оптимізації параметрів лінійних апроксимацій синтезованих сигналів. Розроблено та апробовано алгоритми, що інтегрують спектральний, часовий та статистичний аналізи та забезпечують обґрунтовану оптимізацію. Ефективність застосування методу Нелдера-Міда доведено за допомогою експерименту. Отримані результати обґрунтовують поліпшення властивостей взаємної кореляції сигналів та зменшення максимальних відхилень бічних пелюсток, що відкриває перспективи для подальшого застосування методу в комплексних сценаріях синтезу сигналів.
Мета. Метою роботи є оцінка результативності застосування методу Нелдера-Міда при налаштуванні параметрів лінійних апроксимацій для оптимізації взаємної кореляції та мінімізації побічних відхилень складних синтезованих сигналів.
Метод. Основним методом дослідження є порівняння різних алгоритмів оптимізації для вибору найбільш перспективних підходів у лінійних апроксимаціях синтезованих сигналів. Існують різні показники для порівняння, такі як точність оптимізації, швидкість виконання алгоритмів, та мінімізація відхилень.
У наукових роботах [1, 2, 4, 5, 6, 8, 9], представлені різні методи та алгоритми оптимізації, включаючи метод Нелдера-Міда та диференціальну еволюцію. Найбільш ефективні з них основані на використанні адаптивних методів оптимізації та ітераційних процедур для поліпшення характеристик сигналів.
Варто відзначити, що запропоновані методи мають недоліки, пов’язані зі складністю і вимогами до обчислювальних ресурсів, особливо при великих обсягах даних або високих вимогах до точності. Ці недоліки можна суттєво зменшити шляхом застосування комбінованих методів оптимізації, які враховують різні аспекти моделювання, такі як взаємозв’язки між параметрами сигналу та їх вплив на загальні властивості системи. Іншим важливим напрямком вдосконалення є оптимізація методів для адаптації до динамічних змін у характеристиках складних сигналів, що дозволяє досягти високої адаптивності та надійності систем.
Результати. В результаті експерименту з використанням методу Нелдера-Міда було досягнуто збільшення схожості спектральних щільностей з 0,52 у першій ітерації до 0,90 у четвертій, зі значним зменшенням відстані між піками спектру з 1,2 до 0,4, що свідчить про високу адаптивність та точність методу в налаштуванні параметрів синтезованих сигналів.
Висновки. Експериментальним шляхом доведено ефективність методу Нелдера-Міда для налаштування заданих параметрів синтезованих сигналів, що підтверджується значним покращенням схожості спектрів з кожною ітерацією. Це відкриває шлях для додаткової оптимізації та застосування методу в різноманітних технологічних областях
МАТЕМАТИЧНІ МОДЕЛІ ДЛЯ АНАЛІЗУ СТАТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК БАГАТОЕЛЕМЕНТНИХ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ДЕТЕКТОРІВ
No full textOn the basis of graph theory mathematical models of strip detector for measurements of interstrip resistor were submitted. The examples of linear equation calculations for interstrip resistor meas urements were reduced.На основании теории направленных графов рассмотрены математические модели стрип-детектора для измерения межстриповых сопротивлений на постоянном токе. Приведены примеры расчета совместных линейных уравнений для электрических цепей, используемых для измерениямежстриповых сопротивлений.
На підставі теорії направлених графів розглянуто математичні моделі стрип-детектора для вимірювання міжстрипових опорів на постійному струмі. Наведено приклади розрахунку сумісних лінійних рівнянь для електричних ланцюгів, які використовуються для вимірювання міжстрипових опорів