Preview

Доклады БГУИР

Расширенный поиск

Научный журнал «Доклады БГУИР» издается с 2003 г. Белорусским государственным университетом информатики и радиоэлектроники. Для опубликования в журнале принимаются оригинальные статьи на русском и английском языках. Статьи подлежат обязательному рецензированию. 

Текущий выпуск

Том 19, № 2 (2021)
Скачать выпуск PDF

ЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКА 

5-13 80
Аннотация

В работе представлены результаты исследования коэффициента гигантского магнитосопротивления (ГМС) в многослойных микро- и нанопроволоках, состоящих из последовательно расположенных ферромагнитных (Co, CoNi и NiFe) и диамагнитных (Cu) слоев. Образцы были получены методом электрохимического осаждения в поры матриц. В качестве матриц был использован оксид алюминия. Для установления влияния аспектного соотношения были использованы матрицы двух типов: с диаметром пор 8 мкм и 170–200 нм и варьируемой толщиной от 10 до 60 мкм. Исследования коэффициента ГМС были выполнены путем измерения вольт-амперных характеристик во внешних магнитных полях до 130 мТл. При использовании матриц I-типа (диаметр пор 8 мкм) отмечен положительный коэффициент ГМС (увеличение электросопротивления во внешнем магнитном поле), в то время как при использовании матриц II-типа (диаметр пор 170–200 нм) отмечен отрицательный коэффициент ГМС (уменьшение электросопротивления во внешнем магнитном поле). Это обусловлено усилением взаимодействий спин-поляризованных электронов в магнитных слоях через слой меди посредством РККИ-обмена при увеличении аспектного соотношения. Отмечено значительное влияние состава ферромагнитного слоя (Co, CoNi и NiFe) на величину коэффициента ГМС. Максимальное значение отрицательного коэффициента ГМС (до –27,5 %) было отмечено для системы нанопроволок на основе CoNi. Использование многослойных микро- и нанопроволок, электролитически осажденных в матрицы из оксида алюминия с возможностью контролирования коэффициентов ГМС открывает перспективны использования данных объектов в качестве чувствительных элементов (датчиков) постоянного магнитного поля, а также устройств хранения магнитной информации с вертикальным принципом. 

14-21 77
Аннотация

Однофазные образцы Sr2FeMoO6–δ без сверхструктурного упорядочения катионов железа и молибдена (P) с температурой Кюри 407 К были получены твердофазным методом. Согласно данным рентгеноструктурного анализа, динамика роста степени параметра P носит нелинейный характер. При этом процесс достижения максимальных значений параметра Р (Рмакс) длителен и его скорость в несколько раз ниже, чем скорость изменения кислородного индекса 6–δ. Обнаружено, что с увеличением температуры изотермического отжига величина P растет и достигает максимальных значений 88 % при Т = 1320 К в течение 120 ч, Pмакс = 92 % при Т = 1420 К в течение 100 ч, тогда как Pмакс= 90 % при Т = 1470 К в течение 45 ч. Можно предположить, что более низкие значения Pмакс при Т = 1470 К, чем при Т = 1420 К, обусловлены влиянием тепловой энергии на разрушение цепочечного упорядочения катионов Fe и Mo, расположенных в шахматном порядке. На основании анализа временных зависимостей параметра P можно обнаружить два релаксационных процесса, и зависимость dP/dt =¦(t) можно условно разделить на две области – I и II. В области I время релаксации меньше, чем в II. Это связано с тем, что для упорядочения катионов в цепочках –О–Fe–О–Mo–О в области I нужны перемещения атомов примерно на одно межатомное расстояние, тогда как в области II перемещения катионов осуществляются на большие расстояния с образованием длинноцепочечного упорядочения дальнего порядка. 

22-30 58
Аннотация

На борту Международной космической станции (МКС) в рамках эксперимента «Ураган» по исследованию Земли используются различные приборы наблюдения, в том числе фотографическая, фото- и видеоспектральная аппаратура, наведение которой проводится экипажем вручную через иллюминаторы. Однако на планирование таких экспериментов налагаются сильные ограничения, прежде всего связанные с необходимостью учета распорядка дня экипажа и наличия у него времени, выделенного на проведение научных экспериментов. Решением, позволяющим расширить возможности по проведению экспериментов, является использование автоматизированных платформ наведения (ПН). Одной из таких ПН является система ориентации видеоспектральной аппаратуры СОВА-1-426. В работе представлен метод вычисления углов ориентации научной аппаратуры для наведения на заранее заданные объекты земной поверхности с использованием СОВА-1-426. При этом в описанном методе помимо координат центра масс учитывается текущая ориентация МКС, что позволяет сделать прогноз более точным. Учет ориентации МКС достигается за счет использования кватерниона разворота МКС для наведения платформы в автоматическом режиме. Представленный метод расчета углов ориентации научной аппаратуры при съемке с борта МКС с использованием СОВА-1-426 позволяет с точностью не более 7 км осуществлять наведение на объекты земной поверхности с борта МКС. Описанный метод реализован программно и в настоящее время используется в ПН СОВА-1-426 на борту МКС для съемки объектов земной поверхности.

31-39 56
Аннотация

Рассматривается задача повышения эффективности кодирования полутоновых изображений в пространстве битовых плоскостей разностей значений пикселей, полученных с помощью дифференциального кодирования (DPCM – Differential pulse-code modulation). Для компактного представления DPCM-значений пикселей предлагается использовать комбинированный кодер сжатия, реализующий арифметическое кодирование и кодирование длин серий. Арифметический кодер обеспечивает высокие коэффициенты сжатия, но имеет высокую вычислительную сложность и значительные накладные расходы на кодирование, что делает его эффективным в основном для сжатия средних по значимости битовых плоскостей DPCM-значений пикселей. Кодирование длин серий является предельно простым и превосходит арифметическое кодирование в сжатии длинных последовательностей повторяющихся символов, часто встречающихся в старших битовых плоскостях DPCM-значений пикселей. Для битовых плоскостей DPCM-значений пикселей любого изображения может быть подобрана комбинация простых кодеров длин серий и сложных арифметических кодеров, обеспечивающая максимальный коэффициент сжатия каждой битовой плоскости и всех плоскостей в целом при наименьшей вычислительной сложности. В результате каждому изображению соответствует своя эффективная структура комбинированного кодера, зависящая от распределения бит в битовых плоскостях DPCM-значений пикселей. Для адаптации структуры комбинированного кодера к распределению бит в битовых плоскостях DPCM-значений пикселей в статье предлагается использовать прогнозирование объема арифметического кода на основе энтропии и сравнение полученного прогнозного значения с объемом кода длин серий. Вычисление энтропии осуществляется на основе значений количества повторов единичных и нулевых символов, получаемых в качестве промежуточных результатов кодирования длин серий, что не требует дополнительных вычислительных затрат. Установлено, что в сравнении с адаптацией структуры комбинированного кодера с использованием прямого определения объема арифметического кода каждой битовой плоскости DPCM-значений пикселей предложенная структура кодера обеспечивает существенное снижение вычислительной сложности при сохранении высоких коэффициентов сжатия изображений.

40-48 50
Аннотация

В эксперименте детектирования гравитационных волн регистрируются изменения расстояний меньше чем ~10–21. Эта особенность определяет минимальный размер экспериментальных установок данного назначения и частотный диапазон детектирования. Для расширения частотного диапазона и увеличения чувствительности гравитационных детекторов интерференционного типа необходимо значительно увеличивать линейные размеры детектора до размеров, сопоставимых с размерами Земли и даже ее превышающих. Республика Беларусь имеет опыт разработки, запуска и эксплуатации спутников, использование которых позволяет существенно увеличить линейные размеры гравитационного космического детектора. Рассматриваются системы спутников в качестве космического детектора гравитационных волн S-LIGO-NxR-zy. Космический детектор гравитационных волн S-LIGO-NxR-zy представляет собой систему лазерных интерферометров, состоящих из x числа спутников с заданными орбитами z типа на орбите планеты N Солнечной системы. В связи со сложным движением спутников интерферометры в такой системе аналогичны интерферометрам с подвижными зеркалами. Целью данной работы является исследование влияния кинематических параметров спутников на детектируемый сигнал в космических детекторах гравитационных волн S-LIGO-E2R-z2. Конфигурация космического детектора определяет набор спутниковых орбит, направление и начальную фазу движения. Сигналы детектора зависят от мгновенного расстояния между спутниками и могут быть описаны в виде периодических функций. Получены уравнения, описывающие периодические изменения сигнала между спутниками в результате их относительного движения в зависимости от начальных условий запуска спутников. В работе рассмотрены общий случай для произвольных ориентированных орбит и два частных случая для коллинеарных и ортогональных круговых орбит для системы спутников в космических детекторах гравитационных волн S-LIGO-E2R-z2-o и S-LIGO-E2R-z2-p. Представлены графики зависимостей детектируемого сигнала от кинематических параметров спутников детекторов S-LIGO-E2R-z2-o и S-LIGO-E2R-z2-p. Показано, что детектируемые сигналы содержат участки нулевой интенсивности, а длительность и периодичность участков нулевой интенсивности связаны с кинематическими параметрами спутников.

49-57 56
Аннотация

Цель работы заключалась в обосновании математической модели отраженного от движущихся радиолокационных целей сигнала при времени его наблюдения, определяющем необходимость учета миграции дальности и ее производных до третьего порядка включительно и миграции доплеровской частоты, и базового алгоритма длительного когерентного накопления отраженного сигнала. Алгоритм предусматривает вычисление отсчетов спектров «быстрого», в пределах каждого периода повторения, времени, выравнивание фаз отсчетов спектров путем умножения на корректирующие фазовые множители, определяемые предполагаемыми параметрами движения цели и номером периода повторения, суммирование спектральных отсчетов в «медленном» времени, умножение результата на комплексную частотную характеристику согласованного фильтра одиночного сигнала и выполнение обратного преобразования Фурье. Работоспособность алгоритма проиллюстрирована результатами компьютерного моделирования.

58-64 47
Аннотация

The total probability formula for continuous random variables is the integral of product of two probability density functions that defines the unconditional probability density function from the conditional one. The need for calculation of such integrals arises in many applications, for instant, in statistical decision theory. The statistical decision theory attracts attention due to the ability to formulate the problems in a strict mathematical form. One of the technical problems solved by the statistical decision theory is the problem of dual control that requires calculation of integrals connected with the multivariate probability distributions. The necessary integrals are not available in the literature. One theorem on the total probability formula for vector Gaussian distributions was published by the authors earlier. In this paper we repeat this theorem and prove a new theorem that uses more familiar form of the initial data and has more familiar form of the result. The new form of the theorem allows us to obtain the unconditional mathematical expectation and the unconditional variance-covariance matrix very simply. We also confirm the new theorem by direct calculation for the case of the simple linear regression.

65-73 62
Аннотация

В статье синтезирован алгоритм обнаружения акустического шума беспилотного летательного аппарата (БЛА) на фоне шумов, обусловленных ветром. Синтез алгоритма выполнен по критерию Неймана – Пирсона. Алгоритм предполагает сочетание этапов когерентной компенсации шума ветра с когерентным накоплением импульсов звукового давления акустического шума БЛА. Время когерентного накопления соответствует удвоенному времени корреляции флуктуаций, полученному в результате проведения экспериментальных исследований акустических шумов различных типов БЛА. Эффективность разработанного алгоритма обнаружения БЛА зависит от скорости полета, ракурса, количества лопастей и оборотов винта (винтов) БЛА, а также погодных условий. Для значения вероятности ложной тревоги 10–4 синтезированный алгоритм обнаружения обеспечивает вероятность правильного обнаружения БЛА 0,9 при отношении сигнал/шум 8 дБ, что соответствует дальности обнаружения БЛА 200…300 м. Полученные результаты позволяют говорить о перспективности применения акустических систем обнаружения БЛА. 

74-82 56
Аннотация

Актуальность исследования систем автоматической регулировки чувствительности (АРЧ) определяется их востребованностью при создании и модернизации радиоприемных трактов (РПТ) с повышенной помехозащищенностью для систем радиолокации, радионавигации и радиосвязи. В статье выполнен анализ типовых аттенюаторных АРЧ, которые традиционно широко используются для согласования динамического диапазона (ДД) РПТ с ДД группового радиосигнала, определяемого текущим состоянием электромагнитной обстановки в месте приема. Показана принципиальная возможность повышения помехозащищенности РПТ с аттенюаторными АРЧ на основе текущего анализа суммарного процесса в полосе фильтра основной селекции. Одновременно установлено, что процедура определения оптимального значения коэффициента передачи аттенюатора характеризуется низким быстродействием. Кроме того, повышение помехозащищенности в РПТ с такими АРЧ приводит к ощутимой потере чувствительности. Обойти недостатки аттенюаторных АРЧ позволяют структуры, реализующие размен коэффициента передачи РПТ на ДД и линейность. Исследования возможных вариантов таких АРЧ показали, что при пропорциональном размене коэффициента передачи на ДД обеспечивается улучшение помехозащищенности РПТ при сохранении высокой чувствительности системы. Предложена оригинальная система АРЧ, инвариантная к шагу дискретизации коэффициентов передачи регулируемых элементов с повышенным быстродействием. Рассмотренные структурные решения и алгоритмы позволяют оптимизировать технический облик РПТ радиолокации, радионавигации и радиосвязи с повышенной помехозащищенностью и адаптировать их характеристики к условиям нестационарной электромагнитной обстановки. 

83-90 45
Аннотация

 В статье содержится описание модели и подхода для численной оценки нечетких управлений при реализации антикризисной стратегии в так называемой «серой области», под которой понимается множество переходных состояний системы между условно нормальными и угрожающими  банкротством. Поведение экономической (финансовой) системы описывается многомерным вектором, например, пятифакторной моделью Альтмана. Оценки, даваемые этой моделью, распределены по трем диапазонам, соответствующим устойчивому состоянию системы, негативному состоянию и «серой области», в которой намечается траектория движения к зоне банкротства, а состояния в серой области могут быть оценены с помощью нечетких переменных, характеризующих степень близости к зоне банкротства. Соответственно значениям этих переменных должны быть реализованы управления для вывода системы в устойчивую благоприятную зону. Достаточно развит общий аппарат определения антикризисных стратегий управления, в то же время определение числовых характеристик этих управлений как самостоятельная задача требует дальнейшей формализации и разработки численных методов. Данная статья содержит один возможный вариант формализации и его реализацию с помощью аналитической библиотеки языка Python. Приведенная модель и алгоритм являются достаточно универсальными и могут быть сравнительно просто адаптированы с учетом конкретной специфики задачи. Отличительной чертой предложенного в статье подхода, например в сравнении с нейросетевыми моделями, является снижение степени субъективности в выборе правил управления. Эта степень здесь определяется не функцией соответствующей нечеткой меры, а весовыми коэффициентами значимости антикризисных управлений и реальными ресурсами для их реализации. 

91-99 64
Аннотация

 Предлагается эффективный метод предотвращения эксплуатации узлов компьютерной сети для организации botnet. Под botnet подразумевается совокупность устройств, объединенных через сеть Интернет с целью организации DDoS-атак, кражи данных, рассылки спама и других вредоносных действий. Описанный метод подразумевает детектирование сгенерированных доменных имен  в DNS-запросах с помощью нейронной сети с параллельной организацией сверточных и двунаправленных рекуррентных слоев. Эффективность метода базируется на предположении, что для создания botnet используют генерируемые доменные имена для объединения. Эксперименты подтверждают, что предлагаемая нейронная сеть превосходит точность существующих аналогов на наборе данных UMUDGA. Вычисляется оценка качества распознавания сгенерированных доменных имен с помощью ROC-анализа для обученной нейронной сети. В статье также формулируется модель управления детекторами с помощью частично наблюдаемого марковского процесса принятия решений для блокировки зараженных узлов компьютерной сети. Предлагается поиск оптимальной политики для сформулированной модели средствами Q-обучения ценностных агентов. Производится сравнительный анализ по средней, минимальной и максимальной ценности принимаемых агентами действий в процессе взаимодействия с окружением. 

100-106 43
Аннотация

 В настоящей статье представлено дальнейшее развитие идеи радиального клинооротрона – клинотрон с симметричными коническими радиально гофрированными зеркалами резонатора – горатрон (ГОфрированные РАдиально зеркала, ТРОН – прибор). В таком приборе образуется сильная связь объемного поля и поверхностных резонансных полей сдвоенных конических зеркал, благодаря чему поле синхронной гармоники присутствует во всем межзеркальном пространстве. Это делает возможным использование широкого электронного потока (ЭП). Коническая же геометрия зеркал обеспечивает клинотронный эффект. В результате повышается не только допустимая мощность прибора, но его КПД по сравнению с обычным радиальным клинооротроном. В статье приведены результаты расчета варианта горатрона при 0 = 0,51. Решение двумерной краевой задачи для потенциала V(r, z) = rB(r, z), определяющего осесимметричное колебание резонатора горатрона Em01, проводилось с использованием стандартных пакетов для решения общих дифференциальных уравнений в частных производных с использованием конечных элементов. Анализ распределений Er(r, z), Ez(r, z), B(r, z) показывает, что периодическая компонента поля существует во всем пространстве между гребенчатыми зеркалами. Такая особенность позволяет использовать широкий (до /4) ЭП. Модель ЭП горатрона содержала 16 слоев по z, уравнения движения – релятивистские. Средний по всем слоям электронный КПД составил более 30 %, что в 1,5 раза выше, чем получено в расчетах КПД радиального клинотрона



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.