Аннотации номера

ОБЗОРНАЯ СТАТЬЯ

199
Рассматриваются актуальные задачи развития теории интерференции газодинамических разрывов в приложении к задаче совершенствования силовых установок воздушно-космических летательных аппаратов, рассчитанных на большие сверхзвуковые скорости полета. В первой части обзора была изложена история изучения детонации и различные концепции детонационных двигателей, а также воздухозаборников, рассчитанных на гиперзвуковые скорости полета. Во второй части приведен обзор работ по развитию теории интерференции газодинамических разрывов. Приведена классификация газодинамических разрывов, ударно-волновых процессов, ударно-волновых структур, тройных конфигураций ударных волн. Показано, что многие из этих процессов сопровождаются явлением гистерезиса, имеются области неоднозначности, следовательно, при проектировании двигателей и воздухозаборников необходимо уметь создавать оптимальные ударно-волновые структуры и обеспечивать их устойчивость. Большое внимание в последнее время уделяется использованию в воздухозаборниках ударно-волновых структур, с переотражением скачков уплотнения и интерференцией скачков уплотнения противоположных направлений. В настоящем обзоре им уделено основное внимание, приведены ссылки на этапные работы, последние расчетные и экспериментальные результаты. К сожалению, в зарубежных обзорах пропущены многие этапные работы советских и российских исследователей, так как они не были опубликованы на английском языке. В то же время, именно советская школа газовой динамики сформулировала теорию интерференции газодинамических разрывов в современном виде. Одной из целей настоящего обзора является восполнение этого пробела. Обзор может быть рекомендован специалистам, инженерам и научным сотрудникам, работающим в области аэрокосмической техники.

ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

ЛИНЗОВЫЕ КОНЦЕНТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ Ежова К. В., Зверев В. А., Точилина Т. В.
224
Предмет исследования. Рассматриваются теоретические основы синтеза линзовых концентрических систем различного назначения на основе теории аберраций 3-го порядка. Основным отличием концентрических линзовых систем, помимо особенной геометрии самой системы, является сферическая форма поверхности изображения, радиус которой равен фокусному расстоянию всей системы. Для оптических систем такого рода необходима компенсация не только угловой сферической аберрации, но и хроматизма положения. Метод. В работе определен математический аппарат, позволяющий определить конструктивные параметры концентрических линзовых систем. Введены коэффициенты, определяющие взаимосвязь радиусов кривизны поверхностей концентрических оптических систем, что позволило преобразовать полученные аналитические соотношения в систему из двух уравнений с двумя неизвестными. Показано, что существование решения системы уравнений определяется оптическими константами выбранного материала линз. Основные результаты. Результаты анализа условий коррекции хроматической аберрации положения и рассмотренная последовательность получения системы уравнений позволили создать теоретическую базу инженерного метода параметрического синтеза линзовых концентрических систем и построить математическую модель расчета такого рода систем. Практическая значимость. Несомненная практическая значимость работы заключается в представленных примерах расчета конкретных систем с различными возможными конструкциями построения и определением угловой сферической аберрации и хроматизма положения для каждой рассчитанной системы.
237
Предмет исследования.Рассматривается задача вычисления оценки смещения координат цветности изображения, выводимого на жидкокристаллические панели с различными свойствами по цветовоспроизведению. Свойство цветовоспроизведения экрана описывается математической моделью. Разброс цветовых характеристик экранов имеет статистическую природу. Отличия по цветовоспроизведению экранов воспринимаются наблюдателем в форме различающихся цветов и оттенков, отображаемых на однотипных серийно выпускаемых экранах. Цветовые отличия характеризуются числовой мерой разности цветов и могут быть математически компенсированы. Особую актуальность решение задачи учета статистической природы разброса цветовых характеристик экранов имеет для авиационного приборостроения. Метод.Оценка смещения координат цветности изображения основана на применении законов смешения цветов Грассмана. Исходными данными для количественного расчета смещения являются профили двух отличающихся жидкокристаллических панелей, заданные матрицами весов для компонентов основных цветов (красный, зеленый, синий). Расчет основан на решении системы уравнений и вычислении цветовой разницы на XY-плоскости. В общем случае, расчет может быть произведен и в других цветовых пространствах: UV, Lab. Статистическая природа разброса цветовых характеристик экранов учтена в предложенной математической модели, основанной на интервальном задании значений координат цветности вершин треугольника цветового охвата на множестве серийно выпускаемых образцов. Основные результаты. Результатом исследования являются математические выражения, позволяющие пересчитывать значения координат цветности изображения, индицируемого на различных образцах жидкокристаллических экранов. Показано, что технологический разброс цветовых характеристик экранов подчиняется с достаточной для практики точностью двумерному нормальному закону распределения. Приведены результаты моделирования. Получены эллипсы сечения гистограмм распределения координат цветности для пяти произвольно заданных цветов, согласующиеся с теоретическими выражениями. Практическая значимость. Результаты работы могут использоваться разработчиками средств отображения информации и изготовителями жидкокристаллических панелей для выполнения колориметрических расчетов и для оценки технологического разброса координат цветности индицируемой информации по множеству серийно выпускаемых образцов дисплеев.
244
Рассматриваются вопросы конструирования оптического блока для передачи силового лазерного излучения по оптическому волокну. Целью работы является разработка простого в изготовлении блока с минимизацией потерь на переотражения. Источником лазерного излучения в описываемом блоке служит ультрафиолетовый твердотельный лазер с диодной накачкой. Представлены общая функциональная схема блока и особенности проектирования трех основных модулей: системы отклонения лазерного луча, ловушки лазерного луча и системы контроля параметров лазерного блока. Описываемая система отклонения лазерного луча состоит из подвижного призматического зеркала и сферического рассеивающего зеркала. Проведен сравнительный анализ материалов и технологий изготовления подобных лазерных силовых зеркал, по результатам которого принято решение изготавливать оба зеркала из химически чистого молибдена без покрытия. Подвижное зеркало либо пропускает излучение от источника в волокно, либо отклоняет его на сферическое зеркало и в оптическую ловушку, причем переключение происходит практически мгновенно. Показано, что рассеивающее зеркало необходимо, так как в противном случае поглощающая поверхность оптической ловушки изнашивается неравномерно. Ловушка представляет собой открытый цилиндр с конической полостью, в которой располагается конический элемент, обращенный своим острием наружу в сторону подводимого излучения. Для улучшения эффекта поглощения предлагается специальная форма микрогеометрии всей внутренней поверхности ловушки. Система контроля параметров лазерного блока состоит из датчика наличия лазерного луча, датчика температуры лазера, датчика температуры электромагнита системы отклонения, датчика положения отклоняющего зеркала. Приведен алгоритм обработки сигналов с датчиков контроллером управления блока. Блок будет использован в составе специализированного технологического оборудования.
251
Предмет исследования. Предложен метод измерения расстояния до поверхностей сфотографированных объектов на основе использования эффекта продольной хроматической аберрации. В связи с этим эффектом фокусное расстояние линзы зависит от длины волны преломляемого света, поэтому степень расфокусировки сформированного линзой изображения определяется не только расстоянием плоскости изображения от линзы, но и тем, в каком цветовом диапазоне (красном, зеленом или синем) была сделана фотография. Метод. Предложенный метод измерения расстояния основывается на сопоставлении степени расфокусировки изображения для различающихся длин волн (например, красный и синий цвет). Сопоставление выполняется в области пространственных частот на основе анализа комплексных спектрограмм изображения (Фурье-спектра, локально рассчитываемого внутри окна, сканирующего изображение). С помощью локального анализа пространственного спектра расстояние до каждой точки сфотографированных поверхностей рассчитывается в аналитической форме, используемая при этом модель пятна рассеяния точки описывается функцией Гаусса. Основные результаты. Работоспособность метода измерения дальности частично подтверждена на основе имитации расфокусировки изображений перемещением объектива относительно световоспринимающей матрицы камеры. Представленный анализ хроматических свойств традиционно применяемых оптических материалов также подтверждает его физическую реализуемость. Предложена методика измерения дальности на основе реально различающейся степени дефокусировки изображений в разных цветовых каналах, использующая специальную калибровку применяемой электронно-оптической системы. Практическая значимость.Предложенный метод измерения дальности может быть полезен в ситуациях, исключающих возможность активной подсветки (облучения) фотографируемых объектов, и при создании дешевых и компактных оптических измерительных устройств, подобных KinectforXbox-360.
258
Предмет исследования.Исследованы проблемы обнаружения и распознавания объектов на гиперспектральных снимках. Продемонстрирована возможность определения типа объекта на основе статистических методов. Рассмотрена возможность использования спектрального образа объекта для идентификации типа его данных. Метод исследования. Исследование выполнено с применением видеоспектральной аппаратуры для обнаружения объектов на подстилающей поверхности «Фрегат». Последующая обработка гиперспектральной информации произведена с использованием математической модели системы распознавания образов. Для оценки качества распознавания объектов применены вегетационные индексы TCHVI(Three-Channel Vegetation Index) и NDVI(Normalized Difference Vegetation Index). В качестве инструмента определения различия объектов предложено использовать критерий Неймана–Пирсона. Основные результаты. Проведен анализ спектральных характеристик маскировочного покрытия летнего типа (Германия). Выполнен расчет плотности распределения вегетационных индексов. Получены статистические характеристики, необходимые для построения математической модели системы распознавания образов. Показана применимость вегетационных индексов при обнаружении летнего маскировочного покрытия на фоне зеленой растительности. Представлена математическая модель распознавания объектов на базе критерия Неймана–Пирсона. Практическая значимость. Результаты работы могут быть полезны специалистам в области обработки гиперспектральной информации при проведении мониторинга состояния земной поверхности.
265
Предмет исследования. Разработан и представлен метод изучения термооптических искажений в твердотельных лазерах, который легко может быть использован для исследования активных элементов малого (порядка 2 мм) диаметра. Метод. Описанный в данной работе экспериментальный метод основан на регистрации отклонения энергетического центра пробного пучка, проходящего через термонапряженный активный элемент. Основные результаты. Получены экспериментальные результаты исследования оптической силы тепловой линзы в активном элементе из Yb-Er-стекла при поперечной лазерной диодной накачке в режиме без генерации, в режиме свободной генерации и в режиме модуляции добротности. Приведены полученные зависимости величины оптической силы от энергии накачки. Измерения проводились для двух компонент поляризации на двух длинах волн (632,8 нм и 1550 нм), что позволило показать отсутствие явно выраженного астигматизма тепловой линзы. Практическая значимость. Знание особенностей теплового режима работы подобных лазеров позволит более точно рассчитывать параметры резонатора в условиях возникновения тепловой линзы.
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДНЫХ РАСТВОРОВ КАРБАМИДА Авраменко . Е., Белов Н. П., Одноворченко П. В., Шерстобитова А. С., Яськов А. Д.
271
Предмет исследования. Приведены результаты исследованияоптических рефрактометрических свойств (показатель преломления n, и его температурный коэффициентdn/dt), а также ультрафиолетового спектрального поглощения в водных растворах карбамида в зависимости от массовой доли сухого вещества md= 0–50% и температуры t= 10–70 °C.Метод исследования. Для исследования примененылабораторные методы рефрактометрии и ультрафиолетовой спектрофотомерии жидкофазных сред. Выполнены численное моделирование спектра электронных состояний молекулы карбамида и теоретический расчет собственного электронного поглощения этой молекулы в ультрафиолетовой области длин волн. Основные результаты.  Установлено, что зависимость показателя преломления nот концентрации раствора mdимеет нелинейный характер и с неопределенностью Δn= ± 0,0005 может быть представлена квадратичным полиномом. Показано, что в зависимости от температуры показатель преломления n(t) изменяется линейно при t= 10–70 °C. При этом наклон прямых n(t) увеличивается при увеличении md,так что температурный коэффициент dn/dtможет быть аппроксимирован квадратичным полиномом. Спектры коэффициента пропускания растворов в области спектра λ = 225–760 нм не имеют выраженных особенностей, за исключением резкого края на коротковолновой границе диапазона, что обусловлено собственным электронным поглощением. Установлено, что дисперсионные зависимости показателя преломления n(λ;md) в водных растворах карбамида при λ = 360–760 нм и md= 0–50% могут быть с удовлетворительной неопределенностью рассчитаны из данных по ультрафиолетовому поглощению на основе одноосцилляторной модели Лоренца без использования каких-либо подгоночных параметров. Практическая значимость. Представленные исследования оптических свойств водных растворов карбамида могут быть использованы для настройки и калибровки промышленных рефрактометров на технологических линиях по производству реагента AdBlueдля селективной каталитической нейтрализации выхлопных газов автотранспорта.

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

277
Предмет исследования.Приведены результаты исследования огнестойкости композитного материала «жидкое стекло–микрочастицы графита». Представлен метод испытания микрокомпозиции на огнестойкость с целью определения предельного состояния для экспериментальных образцов при воздействии на них высоких температур. Метод. Используемое стендовое оборудование для проведения исследований включает в себя приборы учета температуры и времени, а также лабораторную электропечь ПЛ 20 с максимальной температурой в рабочей камере до 1250 ºС. Предел огнестойкости для опытных образцов композитного материала определен по потере теплоизолирующей способности (I). С этой целью получено время от начала испытания при стандартном температурном режиме до наступления предельного состояния. Основные результаты. В соответствии с требованиями нормативных документовполучен предел огнестойкости I15, который составил 15 мин. Проведен качественный и количественный фазовый анализ структуры композитного материала. Методом рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии установлено, что материал сохраняет неизменным химическое строение при монотонном нагреве свыше 700 ºС.  Практическая значимость. Композитный материал с полученными характеристиками может использоваться в качестве защитного покрытия для строительных конструкций с целью повышения огнестойкости и снижения пожарной опасности.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

284
Предмет исследования.Представлена полуавтоматическая система верификации диктора по речи на основе сравнения значений формант, статистик длительностей звуков, а также мелодических характеристик. В последнее время благодаря развитию речевых технологий наблюдается значительный интерес к поиску экспертных систем верификации дикторов по голосу, обладающих высокой надежностью, а также низкой трудоемкостью за счет автоматизации процессов обработки данных для экспертного анализа. Описание системы. Впервые представлено описание системы, позволяющей анализировать сходство либо различие голосов дикторов на основе сравнения статистик длительностей фонем, формантных признаков и мелодических характеристик. Характерной особенностью предложенной системы, в основе которой лежит принцип фузирования (объединения) методов, является слабая корреляция между анализируемыми  признаками, что приводит к общему снижению ошибки распознавания диктора. Преимуществом системы является возможность проведения экспресс-исследования фонограмм благодаря автоматизации процессов подготовки данных и принятия решения. Описываются принципы работы методов и способ их фузирования. Основные результаты. Проведена апробация системы на базе 1190 пар записей «свой–свой» и 10450 пар записей вида «свой–чужой». Записи включают русскую речь дикторов-мужчин и дикторов-женщин. Точность распознавания составила 98,59% для записей мужской речи и 96,17% для записей женской речи. Также было экспериментально установлено, что из всех используемых методов наиболее надежным является формантный метод. Практическая значимость. Результаты эксперимента показали применимость предложенной системы для решения задачи распознавания диктора по голосу и речи в рамках проведения фоноскопической экспертизы.
290
Предложен новый вычислительно-эффективный протокол конфиденциального извлечения информации из удаленной базы данных. Основное достоинство предлагаемого решения состоит в низкой вычислительной сложности процедуры извлечения информации, а также в конструктивной простоте и гибкости выбора параметров системы. Результаты получены благодаря использованию свойств орбит действия групп Галуа конечных расширений поля GF(q). Наилучшим существующим на данный момент кодовым решениям схема уступает по коммуникационной сложности незначительно, но при этом имеет конструктивную процедуру построения для любых допустимых параметров. По сравнению с существующими решениями, основанными на свойствах полиномов, предложенный протокол имеет меньшую вычислительную сложность, что, безусловно, является важным фактором для серверной части, которая должна обслуживать множественные заявки.
295
Интернет является уникальной системой с точки зрения его анонимности. Пользователь может получать доступ к созданию и распространению информации анонимно, т.е. вовсе без прохождения процедуры идентификации и ау-тентификации, либо имеет возможность создания неограниченного числа идентификаторов для распространения информации под вымышленными именами, или злоумышленник получает доступ к данным учетной записи пользователя и имеет возможность создания или распространения информации от чужого имени. Все это снижает качество обеспечения информационной безопасности. При информационном обмене в Интернете крайне важным является возможность идентифицировать или аутентифицировать пользователя, определить – является ли пользователь тем, за кого он себя выдает. Существующие методы идентификации пользователей – авторов коротких электронных сообщений на русском языке являются недостаточно эффективными. Возникает задача повышения точности идентификации и аутентификации пользователей – субъектов информационных процессов, размещающих некоторые электронные текстовые сообщения в сети Интернет. В данной работе предложен алгоритм идентификации автора Интернет-текстов, включающий следующие этапы: 1) извлечение идентификационных признаков автора; 2) дискретизация непрерывных признаков; 3) отбор подмножества наиболее информативных признаков; 4) идентификация пользователя – автора сообщения (на основании алгоритма Random Forest). Ранее дискретизация непрерывных признаков в решении задачи идентификации пользователей (авторов сообщений) не применялась, однако она позволяет существенно повысить точность идентификации. Результатом работы являются q наиболее вероятных авторов текста. На основании предложенного алгоритма было разработано специализированное программное обеспечение. Проведенные эксперименты показали, что автор был абсолютно верно идентифицирован системой в 70,5% случаев, пользователь был идентифицирован системой в число трех наиболее вероятных в 90,02% случаев.
303
Предмет исследования. Разработан и представлен метод коррекции ошибок проектирования печатных плат в системах автоматизированного проектирования. Контроль технологических параметров печатных плат осуществляется с помощью программы Design Rule Check (DRC). Программа DRC контролирует соблюдение правил проектирования (минимальные зазоры и ширину проводников, параметры контактных площадок и переходных отверстий, параметры полигонов и др.), а также проверяет трассировку цепей, короткие замыкания, наличие объектов вне контура печатной платы и другие ошибки проектирования. Результатом работы программы DRCявляется сформированный отчет об ошибках. Для качественного изготовления плат DRC-ошибки должны быть исправлены, что обеспечивается созданием безошибочного DRC-отчета. Метод. В результате опытной эксплуатации программ P-CAD, Altium Designerи KiCAD выявлена проблема цикличности коррекции DRC-ошибок. Для ее решения проведен анализ DRC-ошибок, изучены способы их коррекции. Предложено объединять DRC-ошибки в группы. Группы ошибок включают типы ошибок, последовательность коррекции которых не влияет на время коррекции. Предложен алгоритм коррекции DRC-ошибок. Основные результаты. Определена наилучшая последовательность коррекции DRC-ошибок. Алгоритм апробирован в системах автоматизации проектирования печатных плат P-CAD, Altium Designerи KiCAD. Апробация проведена на двух- и четырехслойных тестовых платах (цифровых и аналоговых). Проведено сравнение времени коррекции DRC-ошибок с применением алгоритма с тем же временем без применения алгоритма. Показано, что экономия времени коррекции DRC-ошибок возрастает c количеством типов ошибок в пределах до 3,7 раз. Практическая значимость. Использование предложенного алгоритма позволяет сократить время проектирования печатных плат и повышает качество проектирования. Рекомендуется применение разработанного алгоритма при количестве типов ошибок от 4 и более. Предложенный алгоритм можно использовать в различных типах современных системах автоматизации проектирования печатных плат.
311
Предмет исследования. Анализируется  эффективность резервированного выполнения запросов с учетом ненадежности вычислений в компьютерных системах, представляемых многоканальными системами массового обслуживания с общей очередью. Цель работы – исследование возможности повышения эффективности обслуживания при резервированном выполнении копий запросов в разных приборах многоканальной системы в условиях ненадежности вычислений. При резервированном обслуживании запроса требуется безошибочность его выполнения хотя бы в одном из приборов. Метод. Для анализа эффективности резервированного обслуживания запросов рассмотрена оценка среднего времени пребывания в системе с применением и без применения резервированных запросов при представлении системы простейшей моделью массового обслуживания типа М/М/n.Представленная оценка среднего времени пребывания при резервированном выполнении запросов является верхней, так как не учитывает возможность его снижения в результате вероятностного разброса времени выполнения запросов разными приборами. Комплексная эффективность резервированного обслуживания запросов определена на основе мультипликативного показателя, учитывающего безошибочность вычислений и средний запас времени относительно предельно допустимой задержки обслуживания. Оценка безошибочности вычислений при резервированном выполнении запросов получена при требовании безошибочного выполнения хотя бы одной копии запроса. Основные результаты. Показано, что резервирование запросов дает выигрыш в эффективности системы при небольшой интенсивности запросов (загрузке). Определена граница целесообразности (эффективности) резервированного обслуживания запросов. Показана возможность повышения эффективности системы при адаптивном изменении кратности резервирования запросов в зависимости от интенсивности потока запросов. Установлено, что выбор дисциплины обслуживания в системах информационного сервиса во многом определяется экономической эффективностью предоставления информационных услуг, которая оценивается прибылью от безошибочного предоставления информационных услуг, получаемой в единицу времени (интенсивность получения прибыли). Показано, что существует область эффективности информационного сервиса при резервированном обслуживании запросов в условиях отказов и ошибок. Определен порог интенсивности потока запросов, ниже которого резервированное обслуживание запросов целесообразно. Практическая значимость. Представленные результаты могут быть использованы при проектировании компьютерных систем, в том числе систем предоставления информационных услуг.
318
Рассматривается проблема выявления аномального поведения у компьютера, участвующего в обмене данными по сети. Предлагается подход, основанный на анализе динамического отклика компьютера, рассматриваемого как многосвязный объект. В качестве характеристики динамического отклика используется корреляция входных возмущающих сетевых воздействий и выходных наблюдаемых величин, включающих исходящий сетевой трафик и потребление вычислительных ресурсов компьютера.  Для распознавания нормального и аномального поведения используется одноклассовый нейросетевой классификатор. В статье представлено краткое описание алгоритма. Представлена схема стенда для проведения экспериментов с реальными атаками на стенд (автоматизированный поиск XSSи внедрение операторов SQL). Очевидно, что корреляционная картина атак от различного вредоносного программного обеспечения, подмены страниц, программных и аппаратных сбоев будет отличаться от нормальной. В заключении алгоритм обнаружения вторжений (аномалий) исследован, сделаны выводы о зависимости ошибок первого и второго рода от параметров алгоритма. Подчеркнута важность значений ширины окна корреляции и выбора порогового значения. Предложены несколько идей о дальнейшем улучшении алгоритма.
324
Предмет исследования.Рассмотрены особенности структурной организации статей открытого словаря Wiktionary в контексте его использования в качестве источника для построения семантической сети. Изучены рекомендации сообщества по оформлению статей, основные шаблоны и особенности оформления реальных словарных статей. Рассмотрена проблема численной оценки семантической близости структурных элементов статей Wiktionary. Проведен анализ существующих программных продуктов для определения семантической близости таких элементов, изучены алгоритмы их функционирования, определены их преимущества и недостатки. Методы. Использованы методы математической статистики, учитывающие некоторые специфичные для Wiktionary форматы представления данных. Предложен метод определения семантической близости на основании статистических данных сравниваемых структурных элементов. Основные результаты. Сделаны выводы о невозможности прямого использования статей Wiktionary в качестве основы для построения семантической сети и о необходимости выявления скрытых структурных связей, для чего было предложено использовать метод оценки семантической близости предложений. Получен алгоритм, позволяющий на основе набора исходных предложений вычислить коэффициенты достоверности того, что каждая пара предложений является семантически близкой. Исследование количественных и качественных характеристик разработанного алгоритма показало его существенное преимущество над существующими решениями в производительности при несколько меньшей точности оценки семантической близости. Практическая значимость. Полученный алгоритм может быть полезен при разработке инструментов автоматического разбора словаря Wiktionary, а также при решении задач определения семантической близости небольших фрагментов текста на естественном языке в случае, если требования к производительности алгоритма являются более критичными, чем требования к его точности.
331
Помехоустойчивые коды являются механизмом, который позволяет обеспечить надежную передачу данных в каналах с ошибками. Ненадежные каналы и устройства подвержены ошибкам внедрения. Помехоустойчивые коды позволяют обнаруживать такие ошибки. Существует два класса помехоустойчивых кодов – классические коды и коды, ориентированные на безопасность. Классические коды имеют высокий процент обнаружения ошибок, но, в то же время, высокую вероятность пропустить ошибку в случае алгебраической манипуляции. В свою очередь, коды, ориентированные на безопасность, имеют маленькое кодовое расстояние и высокую защиту от алгебраических манипуляций. Вероятность маскировки ошибки является основным параметром кодов, ориентированных на безопасность. Детальное изучение данного параметра позволяет проанализировать поведение помехоустойчивых кодов в случае внедрения ошибки в устройство кодирования. Немаловажным параметром кодов, ориентированных на безопасность, является также сложность функций кодирования. Функции кодирования с низкой вычислительной сложностью и низкой вероятностью маскировки ошибки являются лучшей защитой устройств кодирования против действий злоумышленников. В работе исследуется влияние сложности функции кодирования на распределение вероятности маскировки ошибки. Показано, что вычислительно сложные функции имеют меньшую вероятность маскировки ошибки. Также изменение сложности функций кодирования влечет изменения в распределении вероятности маскировки ошибки. В частности, увеличение вычислительной сложности уменьшает разность между максимальным и средним значением вероятности маскировки ошибки. Показано, что функции кодирования с большой сложностью имеют менее различимые максимумы вероятности маскировки ошибки, что значительно упрощает анализ помехоустойчивого кода злоумышленником. Как результат, в случае более сложной функции кодирования вероятность алгебраической манипуляции уменьшается. Предлагается подход к измерению вероятности маскировки ошибки при неравномерном распределении входных кодовых слов. Данный подход может быть использован для изучения характеристик кодов, ориентированных на безопасность, для случаев сильной и слабой модели алгебраических манипуляций. 

ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭТАЛОННОЙ БАЗЫ В ОБЛАСТИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ Захаренко . Ю., Кононова . Н., Москалев . А., Аскарова . Э., Михеев . Е.
338
Рассмотрены основные законодательные и прикладные проблемы метрологического обеспечения резьбовых соединений в Российской Федерации и за рубежом. Изложены основные недостатки существующих методов и средств измерения основного параметра резьбовых калибров – среднего диаметра резьбы. Представлено описание государственного рабочего эталона 1 разряда единицы длины – метра, введенного в эксплуатацию во Всероссийском научно-исследовательском институте метрологии им. Д.И. Менделеева, с указанием основной области применения и метрологических характеристик эталона в соответствии с действующей государственной поверочной схемой. Показаны возможности применения эталона в области измерений параметров резьбовых калибров. Приведены технические решения, направленные на снижение составляющих неопределенности измерений среднего диаметра резьбы с использованием эталона: обеспечение стабильных температурных условий при эксплуатации эталона, снижение влияния внешних вибраций на процесс измерения, разработка специализированного программного обеспечения, использование которого снижает человеческий фактор и повышает степень автоматизации при осуществлении процесса измерений. Предложенные решения позволили достичь величины расширенной неопределенности измерений среднего диаметра резьбовых калибров 0,7–1,0 мкм. Сформулированы перспективные с точки зрения авторов направления деятельности по дальнейшему развитию и совершенствованию системы метрологического обеспечения резьбовых соединений.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

345
Предмет статьи. Предложена геоинформационная технология, обеспечивающая автоматизированное получение информативной микроклиматической карты путем совместной обработки цифровых моделей рельефа местности, архивных данных о режимных метеонаблюдениях и спутниковой регистрации вегетационного индекса растений за несколько лет. Представлено новое решение актуальной задачи по разработке микроклиматических карт по данным космической съемки и моделирования тепловых полей. Метод. В качестве показателей микроклиматической обстановки территорий выбраны инсоляция и вегетационный индекс растительности NDVI, отражающие основные микроклиматообразующие факторы, влияющие на состояние растений и динамику смены этапов их жизненного цикла. Основные результаты. Выполнено сопоставление сезонной ритмики изменчивости микроклиматических показателей на предмет синхронности и взаимоприуроченности. Определены индикационные свойства микроклиматических показателей, степень генерализации картографического изображения, границы микроклиматического картографирования. Приведен фрагмент микроклиматической карты, полученной с использованием предложенной геоинформационной технологии, реализованной в среде «ArcGIS». Практическая значимость. Предложенная технология позволяет создавать формализованные микроклиматические карты, отражающие распределение инсоляции и фотосинтетической активности листового аппарата растений на поверхности Земли с учетом особенностей рельефа местности, а также выполнять поиск местоположений, благоприятных для выращивания требуемых сельскохозяйственных культур, и решение прогнозных задач в сфере природопользования.
354
Предмет исследования. Представлены результаты моделирования и исследования дифракции ударной волны различной интенсивности на плоском прямом угле. Метод. Численная модель построена на основе решения нестационарных уравнений Эйлера для невязкого сжимаемого газа. Для дискретизации уравнений Эйлера на неструктурированных сетках применен метод конечных объемов и явная схема WENO-типа, имеющая третий порядок точности. Конвективные потоки рассчитаны независимо по каждому направлению с помощью приближенного решения задачи Римана (метод HLLC). Интегрирование по времени проведено методом Рунге–Кутты третьего порядка. Основные результаты. Определена структура течения и его количественные характеристики. Для визуализации и интерпретации результатов численных расчетов применена процедура выделения и классификации газодинамических разрывов, основанная на использовании условий динамической совместности и методов цифровой обработки изображений. Результаты расчетов обработаны в виде численных теневых картин, шлирен-изображений и интерферограмм. Выполнено сравнение с данными оптических наблюдений. Продемонстрировано существенно лучшее совпадение с экспериментальными данными по сравнению со стандартными численными методами. Примененный численный метод повышенного порядка точности позволил получить численное решение, свободное от паразитных осцилляций на ударных волнах при минимальном размазывании ударных волн по разностным ячейкам.Практическая значимость. Исследование ударно-волновых явлений представляет интерес для решения задач, связанных с воздействием ударных волн на элементы конструкции, функционированием импульсных газодинамических устройств, использованием ударных волн в технологических процессах. При сверхзвуковом обтекании угловых конфигураций возникают интерференционные и дифракционные явления, осложненные отрывом потока. Все это существенно осложняет расчет подобных явлений с помощью стандартных разностных методов. Не меньшую сложность представляет и задача интерпретации результатов, в частности, выделения газодинамических разрывов и идентификации их типов.
363
Предмет исследования.Рассмотрены вопросы безопасности эксплуатации бесстыкового рельсового пути в условиях динамических нагрузок. Исследована величина зазора, образующегося в рельсовой плети при ее возможном разрыве в условиях динамических нагрузок от движущегося поезда и при изменяющейся температуре. Возникающие деформации увязаны с переменной жесткостью основания рельсового пути (балласта). Методы. Исследованы продольные колебания в полубесконечном стержне в условиях динамических нагрузок и в процессе температурного расширения стержня конечной длины на упруго-демпфированном основании. Колебательный процесс в полубесконечном стержне на упругом основании смоделирован при помощи расширенного уравнения продольных колебаний, учитывающего реакцию основания, выполняющего роль демпфера. Для определения состояния модели после затухания колебаний использован предельный переход по времени. При решении задачи о температурном расширении стержня конечной длины на упругом основании использовано уравнение равновесия для малого фрагмента, учитывающее температурную нагрузку и силы упругости как самого стержня, так и основания. Основные результаты. Рассчитана максимальная величина динамического смещения конца стержня при различных значениях параметров. Получены распределения смещений и напряжений по длине стержня для различных вариантов распределения жесткости в упругом основании. При возникновении случайного разрыва в рельсе величина его зазора после затухания колебаний устанавливается на уровне 5–7 см. Показано, что амплитуда этих колебаний может достигать 10–12 см. Наличие ограниченной зоны изменения жесткости подрельсового основания не вызывает существенной деформации рельсовых плетей, но может приводить к росту зазора при ее разрыве. Практическая значимость. Предложенные модели могут быть использованы при расчете и проектировании бесстыковых рельсовых путей.

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

371
Предмет исследования.Рассмотрена задача наделения проектируемой системы требуемым размещением мод ее матрицы состояния. Методы. Задача решена с использованием векторно-матричного формализма метода пространства состояния с доминированием внимания на алгебраических свойствах матрицы управления объекта. Основные результаты. Получены алгебраические условия, накладываемые на матричные компоненты модели объекта управления и системы, которые позволили создать алгоритмы решения поставленной задачи без обязательного обращения к матричному уравнению Сильвестра и формуле Аккермана. Практическая значимость. Расширена пользовательская база алгоритмического обеспечения процедур синтеза систем управления на заданные показатели качества.
375
Предложены конструкции антибликовых покрытий для металлических поверхностей Al, Ti, Ni, Cr. Покрытия представляют собой чередующиеся слои диэлектрик–металл–диэлектрик с числом ячеек до 15. Предложена методика расчета подобных покрытий. Рассчитаны покрытия вида [HfO2/Cr/HfO2]15, [ZrO2/Ti/Al2O3]15, [ZrO2/Cr/ZrO2]15. Показано, что предложенные интерференционные покрытия обеспечивают снижение остаточного коэффициента отражения на металле в несколько раз (от 3,5 до 6,0) в широком спектральном диапазоне (300–1000 нм). Предложенные покрытия могут быть рекомендованы в качестве антибликовых покрытий энергосберегающих солнечных систем и батарей, а также для фотоэлектрических преобразователей.
379
Предложен двухэтапный алгоритм инициализации обучения акустических моделей на основе глубоких нейронных сетей. Алгоритм предназначен для уменьшения влияния сегментов, не содержащих речь, на обучение акустической модели. Идея предлагаемого подхода заключается в уменьшении доли неречевых примеров в обучающей выборке. Оценка эффективности алгоритма выполнена на задаче распознавания английской спонтанной речи в телефонном канале (Switchboard). Применение предложенного алгоритма позволило добиться 3% относительного уменьшения пословной ошибки распознавания по сравнению с инициализацией обучения при помощи ограниченных машин Больцмана. Результаты работы могут найти применение при разработке систем автоматического распознавания речи.
382
Рассматривается проблема увеличения скорости распространения фронта горения в приложении к задачам снижения вредных выбросов оксидов азота, образующихся при работе реактивных двигателей и индустриальных турбин, а также стабилизации сверхзвукового горения. Исследуется возможность уменьшения времени индукции при помощи холодной неравновесной плазмы, создаваемой электромагнитным вибратором в луче квазиоптического СВЧ-излучения.Положительное влияние холодной неравновесной плазмы на увеличение скорости протекания окислительных реакций в воздухе хорошо известно и никем не оспаривается. Представленные результаты проведенных экспериментов демонстрируют преимущество разрабатываемого метода с точки зрения коэффициента полезного действия и подавления выделения оксидов азота. Также продемонстрировано, что аналогичным образом достигается стабилизация горения в сверхзвуковом потоке. 
Информация 2001-2019 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика