Аннотации номера

ОБЗОРНАЯ СТАТЬЯ

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГОРЕНИЯ И ДЕТОНАЦИИ ПОДКРИТИЧЕСКИМ СТРИМЕРНЫМ РАЗРЯДОМ Булат П. В., Есаков . И., Грачев . Л., Денисенко П. В., Булат . М., Волобуев . И.
569
Рассмотрены возможности инициирования горения и детонации смеси пропана с воздухом СВЧ-разрядами, создаваемыми квазиоптическим электромагнитным пучком. Выполнено сравнение инициирования различными видами разряда – искровым, стримерным и присоединенным. Приведена теория образования стримерных разрядов, проанализирована скорость их распространения и объем подводимой энергии. Выполнены эксперименты и расчеты воспламенения пропан-воздушной смеси различными типами разрядов. Показано, что при инициировании горения стримерным разрядом, по сравнению с равным по вкладу энергии искровым разрядом, получено кратное увеличение скорости распространения фронта пламени и полноты сгорания топлива. При форкамерном инициировании горения путем зажигания стримерного разряда на внутренних стенках кварцевой трубки получено существенное ускорение горения до скоростей, характерных для перехода дефлаграции в детонацию. Результаты могут найти применение при разработке систем многоочагового объемного зажигания в двигателях внутреннего сгорания, газотурбинных двигателях, малоэмиссионных камерах сгорания, для организации горения в сверхзвуковом потоке, а также в камерах сгорания детонационных двигателей.

ФОТОНИКА И ОПТОИНФОРМАТИКА

593
Предмет исследования.Представлены результаты исследования в гигагерцовом диапазоне частот диэлектрической проницаемости физиологических водных растворов и растворов глюкозы, используемых в медицинской практике. Результаты эксперимента обоснованы теоретически на основе модели Дебая–Коле (Debye–Cole). Метод. Исследования проведены на плазме крови здорового донора, воде, водных растворах NaCl (0,9%) и растворах глюкозы с концентрацией от 3 до 12 ммоль/л. Эксперименты выполнены с использованием активной методики ближнего поля (Nearfield), основанной на измерении импеданса плоской границы воздух–жидкость с помощью открытого конца коаксиального волновода в диапазоне частот 1–12 ГГц. Результаты измерений обработаны с использованием компьютерной системы векторного анализатора фирмы Rohde& Schwarz. Спектры пропускания определялись с использованием ИК-спектрометра TENZOR-Bruker. Основные результаты. Результаты моделирования показали хорошее совпадение экспериментальных результатов и модели, а также выбора основных параметров модели Debye–Coleв исследуемом диапазоне частот для всех исследуемых сред. Показано, что диапазон 3–6 ГГц может рассматриваться как основной при разработке диагностических сенсоров для безинвазивного анализа концентрации глюкозы в крови человека. Практическая значимость. Электродинамические модели тестовой жидкости, заменяющей кровь человека, позволяют промоделировать основные характеристики сенсора для качественной и количественной оценки концентрации глюкозы в крови человека и могут быть использованы при создании экспериментального образца безинвазивного глюкометра.
599
Предмет исследования. Исследована зависимость параметров сигнала синхронизации от температурных эффектов в оптоволоконном кабеле для системы квантовой связи на поднесущих частотах. Рассматриваются две основные причины искажения сигнала: изменение показателя преломления в зависимости от среднесуточной температуры и дисперсионные эффекты в оптическом волокне, по которому передается сигнал в системе. Метод. Для учета указанных эффектов создана температурная модель. Рассчитана задержка сигнала в результате внешних воздействий в системе, работающей со стандартным оптоволоконным кабелем. Учтены реальные эксплуатационные условия, включая условия прокладки кабеля, среднесуточную температуру и скорость ветра. Основные результаты. Моделирования проведено на стандартном одномодовом оптоволокне ITU-T G.652D. Экспериментально получено, что максимальное расчетное рассогласование фазы сигнала синхронизации для системы, работающей с длиной волокна 100 км, соответствует временной задержке сигнала 1,7 пс. Рассчитаны максимальные интервалы работы системы без использования фазовой регулировки. Полученные результаты использованы для улучшения параметров системы квантовой связи на поднесущих частотах. Определено, что изменение показателя преломления в волокне вызывает значительное искажение сигнала. Показано, что стабильная работа возможна при подстройке каждые 158 мс. Дополнительная задержка фазы, возникающая в результате дисперсионных эффектов, должна корректироваться каждые 2,3 часа. Практическая значимость. Полученные результаты позволяют оптимизировать параметры системы квантового распределения ключа на боковых частотах  и увеличить общую скорость генерации ключа.

ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

605
Рассмотрена проблема определения наклонной дальности с летательных аппаратов в условиях сложной пространственной структуры. Определение дальности в активных лазерных дальномерах основано на измерении времени запаздывания между моментами фиксации излучения и принимаемого сигнала, отраженного от цели. Сигнальный выброс от цели является элементом случайного процесса вследствие протяженности облучаемой поверхности даже при узких полях излучения. Определение наклонной дальности до цели с летательных аппаратов требует идентификации сигнального выброса от цели на фоне сигнальных выбросов от подстилающей поверхности. Предложены два метода измерения наклонной дальности, обеспечивающие задачу идентификации цели в условиях сложной пространственной структуры подстилающей поверхности. Первый метод основан на измерении наклонной дальности при совмещении нижнего края поля излучения с линией визирования. Второй метод основан на измерении наклонной дальности при совмещении верхнего края поля излучения с линией визирования. Предложены структурные схемы, реализующие эти методы. Приведено описание принципа работы схем. Дана оценка преимуществ и недостатков предлагаемых решений.
612
Исследованы способы намотки волоконно-оптического кабеля для реализации волоконно-оптической линии связи с высокоскоростным объектом. Рассмотрены варианты катушек для намотки оптического кабеля, обеспечивающие подвижность одного из концов кабеля на объекте. Показано, что выбор способа намотки обусловливается необходимостью обеспечения минимальной деформации волоконно-оптического микрокабеля при отрыве от тела намотки. Выявлено, что минимальная величина натяжения и ее неравномерность наблюдаются при смотке с катушек ракетной формы. Приведены расчетные соотношения для определения параметров намотки. Показано, что уменьшение неравномерности натяжения снижает скачки внутренних напряжений, а также уменьшает вероятность обрыва и возникновения локального затухания оптического сигнала. Снижение внутренних напряжений связано с отсутствием перехлеста витков нижележащих слоев с вышележащими. Для подтверждения работоспособности и возможности конструктивной реализации выбранной схемы намотки проведены эксперименты по выполнению ракетной и других видов намотки с использованием специально спроектированного макета станка. Показано, что применение рядной ракетной намотки позволяет добиться стабильности при смотке кабеля в процессе движения и исключает обрывы. Оптические потери уменьшаются за счет увеличения минимального радиуса изгиба, что объясняется уменьшением внутренних напряжений, вызывающих затухание оптического сигнала в месте отрыва кабеля от катушки.
620
Предмет исследования.Предложен стереоскопический метод технического зрения для регистрации кинематических характеристик процесса динамического индентирования при определении физико-механических свойств материалов. Предложенный метод позволяет с высокой точностью определять значения скорости движения индентора. Метод. Метод основан на применении двух высокоскоростных видеокамер, неподвижно закрепленных на одной плоской платформе. Камеры позволяют вести синхронную запись процесса индентирования. Объективы и ориентация камер в стереосистеме обеспечивают пересечение полей зрения и требуемую глубину резкости изображаемого пространства. Измерение скорости движения производится методом триангуляции. Дистанция между сопряженными точками регистрируемого объекта на стереоизображениях обратно пропорциональна дистанции между парой камер и соответствующей точкой объекта в трехмерном пространстве. На основе анализа изображений, получаемых разнесенными в пространстве камерами, определяются координаты точки объекта. Основные результаты. Экспериментальная установка состояла из двух высокоскоростных монохромных видеокамер Evercam 4000-32-М, жестко закрепленных посредством стереорига. Синхронная запись велась со скоростью 4000 кадров/с с разрешением 1280×860 пикселей. Индентор был выполнен в виде стального шара массой 230 г диаметром 38 мм и падал на алюминиевый диск толщиной 10 мм с высоты 310 мм. Видеоизображения с камер переносились для обработки в персональный компьютер. Анализ полученных данных осуществлялся с помощью специально написанного программного модуля в системе MATLAB. Чувствительность предложенного метода позволила уверенно определять значения максимальной скорости подлета стального шара 2,39 м/с и скорости отскока 1,2 м/с. Случайная составляющая погрешности метода не превысила 2,5%. Практическая значимость. Развитие данного подхода позволит создавать высокоточные датчики динамического индентирования. Результаты исследований могут представлять интерес для специалистов, занимающихся метрологическим обеспечением и неразрушающим контролем материалов и изделий в различных областях машиностроения и строительства.
628
Предмет исследования.Исследованы характер и закономерности изменения чувствительности цифровых видеокамер на основе кремниевых КМОП-матриц в видимой и ближней инфракрасной областях спектра при изменении температуры окружающей среды. Актуальность исследования объясняется возрастающими потребностями применения подобных видеокамер для решения фотометрических задач  в натурных и цеховых условиях. Метод. С учетом области применения видеокамер температурные изменения фиксировались в спектральном диапазоне 400–1100 нм, а также с применением фильтров в трех спектральных интервалах, значимых для их практического применения. Эксперименты проводились с использованием климатической камерыMC-811R, обеспечивающей изменение и поддержание температуры в диапазоне от –40оС до +50 оС с шагом 10 оС. Для исследований выбраны две камеры VAC-135-IP с матрицей фирмы OmniVision OV9121 и VAC-248-IP с матрицей фирмы OnSemiconductor VITA2000. Для идентичности измерений исследуемые приборы располагались в климатической камере одновременно и одновременно освещались галогенной лампой с цветовой температурой около 3000 К. Основные результаты. Показано, что зависимость выходного сигнала видеокамер от температуры в целом линейна. Температурные коэффициенты чувствительности возрастают при увеличении длины волны падающего излучения. Особый вид имеет зависимость сигнала камеры VAC-248-IP в ближнем инфракрасном участке спектра, она аппроксимируется полиномом второй степени. Проведенные эксперименты показали необходимость учета температурных изменений чувствительности камер на кремниевых матрицах в красной и ближней инфракрасной областях спектра. Негативным образом эффект проявляется в камерах с амплитудным разрешением 10–12 бит, применяемых для авиационной и космической спектрозональной съемки. Пренебрежение температурным изменением чувствительности в этом диапазоне может приводить к ошибкам до 20–40%. Практическая значимость. Полученные в работе значения коэффициентов температурной чувствительности позволяют расчетным образом корректировать полученные сигналы и получать более достоверную информацию о фотометрических свойствах сцен и объектов.

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

635
Предмет исследования. Представлены результаты исследований калиево-алюмоборатных стекол с нанокристаллами ферритов. Исследован процесс формирования нанокристаллов ферритов в калиево-алюмоборатной стеклообразной матрице. Исследованы спектры комбинационного рассеяния исследуемых стекол. Метод. Исследуемые стекла синтезированы методом плавки шихты в тигле. Использована калиево-алюмоборатная стеклообразная система (K2O-Al2O3-B2O3) и активирующие добавки: Fe2O3 3 вес.% (состав №1), Fe2O3 3 вес.% и MnO 2 вес.% (состав №2). Температура синтеза составила 1300 оС. Выделение нанокристаллической фазы ферритов происходило в процессе изотермической обработки при температуре 560 оС в течении 3 часов. Спектры  комбинационного рассеяния возбуждались поляризованным излучением гелий-неонового лазера(λ=633 нм) мощностью 50 Вт и регистрировались однопроходным спектрометром Renishaw. Возбуждающее излучение фокусировалось на образец с помощью оптического микроскопа Leica. Основные результаты. Показано, после проведения изотермической обработки стекол при температуре 560 оС в течение 3 часов в стеклах происходит формирование нанокристаллов магнетита и феррита марганца. На спектрах комбинационного рассеяния это проявляется в возникновении дополнительных полос в области 350, 680 см–1 и 630 см–1, которые соответствуют модам Eg, A1gFeFe2O4 и A1gMnFe2O4. Практическая значимость. Предложенные и исследованные в работе стекла, активированные нанокристаллами, могут служить основной для оптических изоляторов на основе эффекта Фарадея и в качестве чувствительных сред для датчиков тока.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

640
Предмет исследования.Разработан метод адаптивной синхронизации в приемных устройствах систем широкополосной связи скрытого обмена сообщениями, повышающий эффективность использования вычислительной мощности приемного устройства. Актуальность исследования обусловлена потребностями более эффективного использования вычислительных ресурсов в приемных модулях широкополосной цифровой связи и радиолокации. Метод. Предлагаемое решение является развитием применяемого в настоящее время метода последовательной синхронизации, состоящего из этапов предварительной (грубой) и последующей (точной) синхронизации. Сущность предлагаемого решения состоит в вычислении корреляционной функции только в области (окне) вблизи ожидаемого центрального пика. Движение окна вдоль принятой последовательности символов позволяет отыскать фактическое положение пика и произвести синхронизацию. Снижение вычислительных затрат достигается за счет уменьшения объема обрабатываемой информации. Адаптивность метода достигается точной подстройкой синхронизации в течение всего сеанса связи. Предлагаемое решение актуально для мобильных систем связи и радиолокации в условиях многолучевого распространения радиосигнала. Основные результаты. Моделирование системы синхронизации выполнено в среде Simulink(MATLAB). В качестве примера для синхронизации использован сигнал, сформированный на основе комплекснозначной матрицы с особой формой автокорреляционной функции размером 3×4.Модельные исследования показали, что разработанный метод позволяет осуществлять синхронизацию приемопередающей системы, не выходя из режима скрытой (подшумовой) передачи сообщений. Показано, что применение разработанного метода адаптивной синхронизации позволяет существенно снизить необходимую для синхронизации вычислительную мощность приемного устройства. Количество операций, которое затрачивается при вычислении корреляционной функции, уменьшилось в  раз по сравнению с методом вычисления во времени во всем диапазоне отсчетов и в  раз относительно алгоритма вычисления корреляционной функции с использованием быстрого преобразования Фурье.Практическая значимость.Результаты работы могут найти применение при проектировании приемных модулей широкополосной цифровой связи и радиолокации.
651
Предложен метод восстановления пространственных координат точечных объектов, расположенных в свободном пространстве, а также их количества и интенсивностей излучения. Необходимой измеряемой информацией являются стереоизображения контролируемой области пространства, полученные с помощью телевизионной или тепловизионной системы. Пространственные положения плоскостей изображений предполагаются известными. Метод основан на томографическом подходе в обработке сигналов. Для его реализации контролируемая область пространства разбивается на элементы разрешения с известными пространственными координатами. Размер элемента разрешения задает точность определения пространственных координат объектов. С помощью предлагаемого метода восстанавливается вектор распределения интенсивностей излучения по элементам разрешения. Этот вектор содержит информацию о количестве, пространственных положениях и мощностях излучения наблюдаемых объектов. Номера компонент, значения которых превышают фоновый уровень, являются номерами элементов разрешения, в которых есть объекты, а значения и количество этих компонент определяют интенсивности излучений и количество объектов соответственно. Реализация метода не требует идентификации точек на изображениях. Не требуется активных устройств, что обеспечивает возможность реализации пассивной системы наблюдения за объектами. Широта поля зрения систем регистрации изображений позволяет решать одновременно задачи обнаружения и восстановления пространственных координат объектов в контролируемой области пространства.
658
Предмет исследования. Рассмотрены проблемы эквивалентного представления результата дискретного описания непрерывной системы дискретным описанием с интервалом дискретности меньшим первоначального при условии, что в качестве элемента памяти при цифровом управлении непрерывными объектами используются экстраполяторы нулевого порядка. Показано, что в связи со сказанным встает проблема оценки сигнальной невязки в задаче эквивалентного представления указанных дискретных систем. Метод. Метод оценки сигнальной невязки опирается на возможности аппарата пространства состояний в рамках использования интегральных представлений уравнения динамики непрерывной системы. Скалярная аналитическая оценка сигнальной невязки между исходной и преобразованной системами сформирована по норме разности векторов вынужденного движения систем. Основные результаты. Решена задача получения оценки границ интервала скалярного значения сигнальной невязки векторов состояний исходной и полученной систем. Получено аналитическое выражение для указанной оценки, на основании которого сформированы рекомендации по построению эквивалентной системы с меньшим интервалом дискретности. Практическая значимость. Основной областью использования результатов исследования является практика применения в разработке и анализе многоканальных дискретных систем в задачах управления сложными технологическими ресурсами для ситуации, когда система функционирует с различными интервалами дискретности сепаратных каналов.
664
Предмет исследования.Исследованы методы и алгоритмы выбора признаков в задачах классификации, применяемые в машинном обучении. Предложен метод ускоренного выбора признаков, сводящийся к задаче оптимизации линейной комбинации (ансамбля) других алгоритмов выбора признаков. Метод. Суть предлагаемого алгоритма состоит в выборе признаков на основе очереди с приоритетом. Предложенное решение является развитием алгоритма выбора признаков measure linear form (MeLiF). Предложенный вариант алгоритма реализует очередь с приоритетом для эффективного распараллеливания вычислений и, по сути, является многопоточной версией алгоритма MeLiF. Основные результаты. Оценивание качества алгоритма и сравнение его с исходным алгоритмом проведено по критериям времени, затрачиваемого на оптимизацию, и итогового качества классификации. Исследования выполнены на 36 наборах данных ДНК-микрочипов из различных открытых баз данных.Показано, что при одинаковом качестве классификации время, затрачиваемое предложенным алгоритмом, сокращается от 4,2 до 22 раз на 24-ядерном процессоре в 50 потоках. Практическая значимость. Предложенный алгоритм может быть использован для выбора значимых признаков в наборах данных с большим числом признаков. Алгоритм может быть применен для предобработки данных в задачах машинного обучения и использоваться в широком спектре задач классификации на достаточно больших наборах данных.
670
Предмет исследования.Рассмотрены вопросы электронного управления движением луча в антенной системе на базовой станции сенсорной сети. Специфика рассматриваемой задачи заключается в наличии на узлах сети модулей сбора внешней электромагнитной энергии (харвестеров) для пополнения автономных источников питания. Алгоритм управления лучом, осуществляющим подзаряд сенсоров, напрямую определяет стабильность функционирования системы в целом. Метод. Предложенный метод оптимизации диаграммы направленности учитывает как характеристики существующих прототипов харвестеров, так и возможности адаптивного управления амплитудно-фазовым распределением антенны. Метод основан на преобразовании исходной оптимизационной задачи к задаче квадратичного программирования с последующим применением алгоритма аппроксимации полиэдрами. Эффективность предлагаемого решения проанализирована методом имитационного моделирования. Основные результаты. В серии вычислительных экспериментов показано, что применение рассматриваемого метода позволяет значительно снизить мощность излучаемой базовой станцией электромагнитной энергии. В малых сетях (три оконечных устройства) требуемая мощность излучения может быть снижена на 4,7 дБ по сравнению с изотропным излучением. В крупных сетях (тридцать шесть оконечных устройств) получено снижение мощности излучения на 1,8 дБ. Практическая значимость. Алгоритм может найти применение при проектировании и поддержании работы сенсорных сетей, для которых характерно статичное расположение оконечных устройств и в которых поддержание постоянного электропитания является критическим процессом.
677
Рассмотрены особенности применения искусственных нейронных сетей для решения задачи верификации пользователей информационных систем по динамике их рукописного почерка. Задача актуальна в связи с развитием облачных вычислений и методов машинного обучения, которые все чаще применяются для распознавания образов. На основании обзора наиболее известных методов цифровой предобработки данных пользователей предложено применение искусственных нейронных сетей для верификации пользователей по динамике их почерка. На примере дискретного преобразования Фурье проведен эксперимент с различными структурами и алгоритмами обучения искусственных нейронных сетей. Исследование выполнено на основе базы данных SVC2004 международного чемпионата по биометрической аутентификации. При этом из базы данных заимствованы декартовы координаты траектории и временные отсечки. Показано, что искусственные нейронные сети способны решить поставленную задачу верификации, но с увеличением образцов, предъявляемых при обучении, растет вероятность успешного прохождения верификации как у легальных пользователей, так и злоумышленников. Для повышения эффективности работы искусственных нейронных сетей предложено применение метода корреляционного анализа данных, поступающих на вход нейронной сети. Предложенный подход позволил достичь ошибки первого рода (FRR) 12,6% и ошибки второго рода (FAR) 2,26%. При этом пока нерешенной остается задача различения легального пользователя и злоумышленника, знающего, как выглядит подпись или пароль. Решение проблемы авторы видят в использовании дополнительных параметров динамики почерка (давление, угол наклона).
685
Рассмотрено математическое обеспечение подсистемы идентификации и оценки состояния участков поверхности массового количества материальных объектов как генеральной совокупности. Предлагаемое решение дополняет функциональные возможности системы компьютерного зрения распознавания типов и видов объектов на 2D-изображении. Предложены основанные на критерии Пирсона алгоритмы качественной и количественной оценки состояния каждого единичного материального объекта (элемента генеральной совокупности), чувствительные к деталям их видимой поверхности. Показана эффективность подсистемы на различных изображениях. Рассмотрены возможности уменьшения времени обработки видеокадра в рабочем режиме системы компьютерного зрения (СКЗ) за счет снижения вычислительной сложности алгоритмов и повышения производительности последовательных вычислений и организацией параллельных вычислений. Точность рассчитывалась как отношение количества верно идентифицированных СКЗсостояний участков поверхности к их общему количеству. На изображениях с инспекционного конвейера с фруктовым сырьем СКЗ имеет точность 98,5%; на объектах в виде таблеток аспирина точность 93,2%, а на объектах зерновой массы риса – 95,4%.
694
 Представлен иерархический структурный алгоритм совмещения изображений трехмерных сцен. При его разработке в качестве основы был взят двумерный алгоритм сопоставления структурных элементов, построенных на базе контурного описания изображений. Алгоритм позволяет достигать высокой точности совмещения и осуществлять робастное сопоставление пар изображений, снятых с разных ракурсов, в разное время года и суток и с помощью сенсоров различного типа, однако не способен сопоставлять изображения трехмерных сцен, где требуется применять различающиеся модели геометрических преобразований к разным частям изображения. Трехмерная версия алгоритма дает возможность преодолеть данное ограничение, но обладает меньшей устойчивостью по отношению к изменениям условий съемки.Ключевым этапом работы алгоритма является построение контурных трехмерных описаний сцен. С целью повышения устойчивости алгоритма проведено исследование методов обнаружения границ поверхностей в трехмерном пространстве. Дана количественная оценка точности и быстродействия представленных методов. Предложена модификация структурного алгоритма совмещения на основе результатов исследования. Разработанный алгоритм может быть использован для решения задачи автоматической навигации беспилотных летательных аппаратов и автономных наземных роботов в условиях, характеризующихся высокой степенью априорной неопределенности сюжета.
702
Предмет исследования.Предложен метод обнаружения ситуации, в которой при лицевой аутентификации один человек маскируется под другого путем подмены его лица фотографией или отображаемым видеороликом. Метод. Задача решается в два последовательных этапа. На первом этапе проводится выделение вектора лицевых признаков. На втором этапе проводится классификация и определение, насколько получаемый кадр (или группа кадров) похож на то, что перед камерой находится человек, а не его фотография или видео. Вектор лицевых признаков извлекается с помощью сверточной нейронной сети. Классификация реализуется путем использования машины опорных векторов. На вход методу можно подавать как один, так и группу кадров. Основные результаты. Предложенное в работе решение задачи противодействия атаке спуфинга дает возможность работать как с реальными  лицами, полученными с низким качеством, так и с поддельными лицами, отображаемыми на дисплеях высокой четкости, что подтверждено экспериментами на двух общедоступных тестовых базах. Проведенные эксперименты показали, что среднее значение ошибок первого и второго рода на тестовых данных не превышает 9%, а точность достигает более 91%. Результаты классификации сопоставимы с лучшими результатами, показанными при использовании других известных методов обнаружения атак спуфинга на этих же тестовых базах. Практическая значимость. Предложенный метод может быть применен для повышения качества аутентификации лицевыми биометрическими системами, а также для разработки мультимодальных биометрических систем.
711
Рассмотрены проблемы построения и анализа слабоструктурированной предметной области с применением онтологической модели, а также исследуются проблемы нечеткого моделирования в рассматриваемой области. Сформированы основные классы и структурные связи предметной области, реализована онтология в редакторе Protégé путем иерархического построения сущностей. Приведены примеры описания онтологической модели с помощью языка OWL, описана технология обращения к элементам онтологии через язык запросов SPARQL. Проанализированы основные аспекты нечеткой логики, перечислены преимущества ее использования при построении онтологии, в том числе проведено построение функции принадлежности с помощью инструмента нечеткого моделирования – Fuzzy Logic Toolbox относительно рассматриваемого процесса. Сформирована система нечеткого вывода, которая позволила оценить степень принадлежности входных и выходных переменных рассматриваемому процессу. В качестве примера представлена онтология планирования работ по ремонту судна, а конкретно – подпроцесссогласования документов. Рассмотренная технология дает возможность проектировать и анализировать модели с разной степенью точности в условиях неопределенности.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

719
 Предмет исследования.Представлены результаты сравнительного тестирования высокоустойчивой разностной схемы с настраиваемыми диссипативными свойствами и схемы WENO5 на примере одномерных задач газовой динамики и механики газовзвесей. Метод. Разностная схема второго порядка точности построена с расщеплением по физическим процессам на два этапа. На первом из них используются центральные разности с адаптивной реконструкцией искусственной вязкости и полунеявной аппроксимацией источниковых членов, на втором этапе – реконструкция потоков TVD-типа. Основные результаты. Для представительного семейства тестовых задач предложенная схема подтвердила работоспособность и хорошее качество численных решений на уровне схемы WENO5 при существенно меньших затратах машинного времени. Рассмотрены волновая структура при распаде начального разрыва в неравновесной газовзвеси и сходимость к точному автомодельному решению. Практическая значимость. Возможность детального разрешения структурных особенностей течений газа и газовзвесей позволяет уменьшить объем экспериментальной отработки новых технологий и технических устройств нанесения покрытий, при контроле герметичности cиспользованием пробного дисперсного вещества с частицами микро- и наноразмеров и других областях.
725
Предмет исследования.Исследован процесс переноса виртуальных машин без прерывания сервиса («динамическая миграция», англ. «Live Migration»). Предложена модель, позволяющая оценить время переноса виртуальных машин и время недоступности сервисов при динамической миграции с «гибридным подходом» («Hybrid approach»). Миграция виртуальных машин позволяет приложениям прозрачно перемещаться вместе с их средами выполнения между физическими машинами и применяется для балансировки загрузки и оптимизации размещения виртуальных машин на узлах кластера в центрах обработки данных. Метод. Предложен гибридный алгоритм динамической миграции с позиции исследования времени переноса и времени недоступности сервисов при переносе виртуальных машин. Основные результаты. Предложена аналитическая модель, позволяющая оценивать время переноса виртуальных машин и недоступности сервисов при динамической миграции с гибридным подходом. Выполнен анализ механизмов миграции при использовании гибридного подхода в сравнении с другими механизмами. Показано, что использование при переносе виртуальных сервисов с одинаково высокими скоростями записи и чтения гибридного подхода позволяет одновременно минимизировать время миграции и время недоступности сервисов по сравнению с механизмами с копированием до остановки и после остановки. Практическая значимость. Результаты работы представляют интерес при проведении анализа и оптимизации вычислительных процессов в центрах обработки данных, в которых виртуальные машины могут перемещаться между физическими серверами при профилактических работах и для обеспечения интеллектуальной балансировки нагрузки. Также предложенные модели могут применяться при определении возможности и целесообразности включения механизмов миграции в программные продукты управления виртуализованной инфраструктурой различного применения.
733
Исследованы физические процессы, происходящие в электротехнических комплексах с турбомеханизмами и трубопроводами. Определена стратегия усовершенствования методов и средств анализа режимов работы электротехнических комплексов с управляемыми насосными станциями для повышения энергоэффективности их функционирования. Предложена классификация подсистем таких комплексов, проведен поэлементный и общий анализ современного состояния их моделирования. Показано, что, несмотря на большое количество трудов, посвященных этой тематике, на сегодняшний день недостаточно разработан системный подход к математическому моделированию процессов, происходящих в таких комплексах. В связи с наибольшим потенциалом энергосбережения мощных комплексов именно в установившихся режимах обоснована необходимость создания эффективного средства их анализа. На основе формализированного подхода разработана математическая модель обобщенного электротехнического комплекса системы энергоснабжения насосной станции. Модель прошла успешную апробацию при расчете стационарных режимов систем энергоснабжения нефтеперекачивающей станции и канализационной станции водоотведения.Предложенную модель целесообразно использовать для анализа режимов как действующих, так и проектируемых объектов, а также для создания систем автоматического управления подобными объектами.

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

744
Предложен новый экспериментальный метод идентификации присоединенных моментов инерции корпуса судна по углу рыскания. На основе обзора существующих методов разработана схема испытательного стенда. Представлены методика проведения испытаний и расчетное соотношение. Предлагаемый метод основан на энергетическом подходе c испытаниями на специальных реверсивно-симметричных движениях. Для реализации метода корпус модели судна закрепляется в специальном испытательном стенде, где в качестве основного двигателя применен упругий элемент. Корректирующий электропривод с маховиком обеспечивает программному вращательному движению точную симметрию.
749
Предложен новый метод паузации для систем синтеза интонационной речи, основанный на анализе дистрибутивной семантики в больших текстовых корпусах. Для предсказывания паузы использовался классификатор на основе метода опорных векторов и два речевых корпуса на казахском языке. Предсказание мест паузации проводилось на уровне биграмм, где входными параметрами биграммы служили векторные представления обоих ее лексем и их битовое представление в кластерной модели Брауна. Проведенные исследования показали, что предложенный метод паузации для систем автоматического синтеза казахской речи в повествовательном стиле обеспечивает расстановку пауз с высокой точностью. Экспериментально подтверждена важность использования однородных данных для решения такого рода задач. Предложенный подход может быть использован при создании систем автоматического синтеза речи для множества языков.
Информация 2001-2017 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика