В настоящей работе основные радиационные процессы впервые рассмотрены в рамках континуальной физики, когда движение заряженных частиц происходит в сплошной среде с сопротивлением. При этом вводятся новые характеристики взаимодействия ионов с веществом. В предлагаемом формализме также используются некоторые результаты современной корпускулярной теории. Это позволило использовать физически ясное пространственно-временное описание рассматриваемых процессов и явлений. С высокой степенью точности произведены оценки пробегов ионов в различных материалах, построены профили потерь энергии, рассчитаны длины и времена свободного пробега заряженных частиц в веществе, предложен формализм анализа радиационного изменения физических свойств твердых тел. Впервые детально исследована физическая природа главной характеристики радиационной стойкости материалов – пороговой энергии смещения и получена формула для ее определения.

Методами просвечивающей электронной микроскопии установлено, что вакуумная карбидизация пористого кремния при 1100 °C приводит к формированию слоев кубического карбида кремния. Обнаружено формирование слоев кубического SiC в виде двухфазной системы. При этом сформированные слои SiC на мезопористом буферном слое являются преимущественно поликристаллическими. Методом резерфордовского обратного рассеяния установлено, что использование буферных слоев пористого кремния позволяет получать слои SiC большей толщины, чем на чистой кремниевой подложке при аналогичных условиях вакуумной карбидизации. Показано, что увеличение размера пор в слоях пористого кремния приводит к увеличению толщины формируемых слоев SiC. С помощью метода растровой электронной микроскопии показано, что вакуумная карбидизация пористого кремния приводит к формированию зерен SiC в порах, частичному зарастанию и спеканию пор. Установлена зависимость размера зерен SiC от размера пор.

 

Одним из самых информативных параметров сигнала радиолокационных станций является его несущая частота. Измерение и запоминание несущей частоты разведываемого радиоэлектронного устройства является одной из наиболее важных функций станций радиоразведки, радиомониторинга. Используя понятие аналитического сигнала, периодический сигнал можно представить через огибающую и фазу либо квадратурные компоненты, что дает возможность расчета мгновенной частоты. Цель работы – определить эффективность метода расчета мгновенной частоты на основе прямого преобразования во временной области с использованием нескольких дифференциаторов для измерения временных и частотных параметров сигнала с линейно-частотной модуляцией (ЛЧМ). Разработанный алгоритм позволяет измерить такие параметры сигнала с ЛЧМ, как крутизна, длительность импульса, период повторения, центральная частота, ширина спектра. В настоящей работе представлена реализация алгоритма измерения мгновенной частоты дополненным двойным дифференцированием. Первое дифференцирование позволяет измерить крутизну сигнала как выборочное среднее, второе дифференцирование – временные точки (длительность импульса, период повторения). Представлены признаки сигнальных портретов для симметричного, несимметричного сигнала с ЛЧМ, а также при отсутствии внутриимпульсной модуляции. Результаты моделирования показали, что при соотношении частоты дискретизации к полосе сигнала, равном 2,3 раза, ошибка измерения крутизны сигнала составляет 25 %, а при 11 – 8,8 %; результаты моделирования проводились при соотношении сигнал/шум, равном 10 дБ.

В статье рассмотрен разработанный авторами подход к адаптации алгоритма обнаружения, основанного на методе вычитания фона, к работе в сканирующей оптико-электронной системе наблюдения. Данный алгоритм лежит в основе разработанного способа обработки изображений применительно к задаче обнаружения движущихся объектов оптико-электронной системой наблюдения тепловизионного типа. При этом данный способ обеспечивает решение задач по охране критически важного объекта оптико-электронной системой наблюдения, которая должна функционировать как в неподвижном, так и в сканирующем режиме. Использование для построения модели фона усовершенствованной смеси гауссовых распределений позволяет производить адаптацию к периодическим изменениям яркости пикселей от динамических элементов фона наблюдаемой сцены. Однако применение данного алгоритма обнаружения в сканирующей оптико-электронной системе требует решение следующих проблемных вопросов: исключение ложного выделения в передний план областей обрабатываемого изображения при переносе поля зрения датчика; устранение ошибки в начальных значениях параметров смеси гауссовых распределений. Применение предлагаемого авторами подхода к решению данных вопросов реализовано в специализированной оптико-электронной системе наблюдения и позволяет достичь такого же качества работы обнаружителя, основанного на методе вычитания фона, в сканирующем режиме, как и в неподвижном.

В настоящее время для передачи данных широко используют волоконно-оптические линии связи. Несмотря на то, что информационный сигнал распространяется внутри оптического волокна, покрытого защитной оболочкой, существуют различные методы формирования каналов утечки информации из таких волокон. Одним из наиболее распространенных способов обнаружения канала утечки информации является контроль мощности информационных сигналов, транслируемых по оптическому волокну. В данной работе определены параметры волоконно-оптической линии связи на основе многомодовых оптических волокон, для которых можно использовать кремниевые фотоумножители для обнаружения каналов утечки информации. Представлены зависимости ответвляемой мощности от диаметра изгиба волокна. Получено, что увеличение диаметра изгиба приводит к уменьшению ответвляемой мощности и снижению способности обнаружения фотоприемником потери мощности на оптоволокне. Величина ответвляемой мощности оптического излучения с длиной волны 850 нм больше, чем для 650 нм при всех исследуемых диаметрах изгиба. Установлено, что увеличение вводимой в волокно мощности оптического излучения до 10 мВт позволяет обеспечить обнаружение потери мощности до –0,005 дБ для длины волны оптического излучения 850 нм и –0,142 дБ для длины волны 650 нм. Результаты этой статьи могут найти применение в системах защиты информации, передаваемой по волоконно-оптическим линиям связи.

Предложен метод оценки защищенности канала утечки информации на основе взаимно- корреляционного анализа огибающей измерительного сигнала в речевом диапазоне частот. Алгоритм включает генерацию измерительного сигнала и выделение его огибающей, излучение и измерение в канале утечки, выделение огибающей результирующего сигнала, вычисление коэффициента корреляции между исходной и полученной огибающими, сравнение с пороговым значением. Описан метод выделения низкочастотной огибающей сигнала с помощью преобразования Гильберта. Приведено описание взаимно-корреляционного анализа на основе коэффициента корреляции Пирсона. Выполнено имитационное моделирование канала утечки, формирования и измерения измерительных сигналов, а также их обработка в программной среде MatLab. Полученные результаты подтверждают большую эффективность использования огибающей по сравнению с исходным сигналом, а также демонстрируют преимущество речевых сигналов перед гармоническими сигналами в качестве измерительных для оценки защищенности канала утечки информации.

Исследуется задача построения характеристик различия тестовых последовательностей. Обосновывается ее актуальность для генерирования управляемых вероятностных тестов и сложность нахождения мер отличия для символьных тестов. Показывается ограниченность применения расстояния Хэмминга и Дамерау – Левенштейна для получения меры отличия тестовых наборов. Для произвольного случая определяется новая мера различия двух символьных тестовых наборов на основе интервала, используемого в теории строя цепи последовательных событий. Расстояние D(Ti, Tk) между тестовыми наборами Ti и Tk, использующее характеристику интервала, основано на определении независимых пар одинаковых (тождественных) символов, принадлежащих двум наборам, и вычислении интервалов между ними. Показывается комбинаторный характер вычисления предложенной меры отличия для символьных тестовых наборов произвольного алфавита и размерности. Приводится пример вычисления данной меры и показываются возможные ее модификации и ограничения. Рассматривается применение меры различия для случая многократного тестирования запоминающих устройств на основе адресных последовательностей pA с четным p повторением адресов. Для случая p = 2 приводятся математические соотношения вычисления интервалов и расстояния D(Ti, Tk) для последовательностей адресов 2A, используемых для управляемого вероятностного тестирования запоминающих устройств. Приводятся экспериментальные результаты, подтверждающие эффективность предложенной меры отличия.

Приведены результаты оценки эффективности алгоритмов сегментации изображений поверхностей материалов с отсутствующей или слабо выраженной подложкой и выпуклой формой объектов, полученных с помощью атомного силового микроскопа (АСМ-изображения), а также синтезированных в программных пакетах Matlab и Gwyddion. Для сегментации использованы алгоритмы на основе волнового выращивания областей локальных максимумов с их выбором в порядке убывания значений (без остановки и с остановкой на заданном уровне), маркерного водораздела (с автоматической расстановкой маркеров, под контролем оператора), водораздела на основе расстояний, выращивания областей (без выбора начальных точек, с выбором начальных точек на основе экстремумов), водораздела Винсента – Солли (классического, с предварительным вычислением градиента в восьмисвязной области, с выделением контуров областей и последующим их заполнением), двухфазного водораздела. Рассмотрены реализации алгоритмов сегментации в Matlab и в специализированном программном пакете Gwyddion. Оценка эффективности алгоритмов проведена с использованием числа сегментов, однородности яркости внутри сегментов, контраста на границе соседних сегментов и комплексного критерия, учитывающего однородность яркости в сегментах, их количество и размер.

Для изучения проницаемости тканей при экстракорпоральном воздействии различными видами излучений необходимо использование мультифизического и математического моделирования всех этапов разрабатываемой технологии с учетом диэлектрических и акустических свойств тканей организма человека. Применяемые в медицине технологии воздействия сфокусированным ультразвуком достаточно часто имеют высокий уровень артефактов при визуализации диагностических исследований и осложнений при проведении терапии. При моделировании воздействия сфокусированным ультразвуком применяемые решатели должны учитывать распространение волны давления, изменения и скачки плотности, нелинейность и потери диффузии, которые происходят в тканях человека, и предлагать моделирование акустического распространения в неоднородных установках практически в реальном времени. В статье представлены результаты мультифизического и математического моделирования в пакете Sim4Life for Science V7.0 с применением полноволнового акустического решателя (P-ACOUSTICS) современной вычислительной акустики.

The purpose of the article is to present the process of modeling the IoT smart home (SH) network, which combines both user needs and efficiency requirements. The use of Alibaba cloud platform, which reduces complexity and development time, reduces costs, was justified in the project of building the IoT SH network. The structure of this platform is given, its main components are considered and an algorithm for its configuration is given. MQTT is used as an access protocol in the IoT SH network to achieve fast and reliable data transmission. Open source code, reliability, simplicity and other characteristics justify the choice of this data transfer protocol. Modeling of the network IoT SH is based on the knowledge gained in the process of practical implementation. First, the online problems of the system are tested, after the system is able to work after modification and debugging of programs, a street lamp is used as an example to create an instance of an IoT SH network on a cloud platform. The process of creating an example of an IoT SH network is described in detail in steps, in which data from a street lamp is transmitted to a cloud platform, processed there, and then displayed on a mobile device. A mobile phone was used to implement two-way interaction, simulate the sensor of the IoT SH network and display the results. The algorithms for configuring the platform, modeling the sensor and creating an object model of the device of the IoT SH network are given. For some modern control systems, this system is compatible and suitable for a larger number of cases, which contributes to the development of intelligent control in the IoT network.

В статье предлагаются усовершенствования методики определения уровня пожарной опасности в лесах на основе прогнозных метеорологических и аэрокосмических данных. Проведен краткий анализ различных методик определения уровня пожарной опасности в лесах и используемых при этом наборов исходных параметров с целью определения оптимальных характеристик и свойств конечной методики для дальнейшего применения. Расчет оценки пожароопасности производится на основе базового показателя горимости по условиям погоды и корректирующих коэффициентов по значениям вегетационных индексов. Предложено разбиение вегетационных индексов по квартилям для относительной оценки растительности на рассматриваемой территории. Получены карты распределения лесных кварталов по классам пожарной опасности для территории Воложинского лесхоза согласно предложенной и иным методикам. Проведен сравнительный анализ численных и пространственных характеристик полученных оценок пожарной опасности в лесах по различным методикам. Согласно результатам оценки усовершенствованной методики, результаты ее применения коррелируют с оценкой согласно стандартизованной методике, позволяя скорректировать ее по результатам оценки растительности. Целесообразна верификация предложенной методики в пожароопасный период в реальных условиях с последующей оценкой результатов и доработкой в случае необходимости.

В работе рассмотрены результаты исследования влияния взаимного расположения влагосодержащих псевдоовальных рассеивающих элементов c линейными размерами 10…20, 2…4, 1…4 и 1…2 мм на значения коэффициентов отражения конструкций экранов электромагнитного излучения, включающих в себя эти элементы, и эффективной поверхности рассеяния наземных объектов, на поверхности которых закреплены или нанесены указанные конструкции. Размещение трех- или двухслойных структур, сформированных на основе псевдоовальных элементов с линейными размерами 2…4, 1…4, 1…2 мм, между двумя монослоями, выполненными на основе элементов с размерами 10…20 мм, приводит к снижению до –17,6 дБ значений коэффициентов отражения в диапазоне частот 2–12 ГГц конструкций экранов электромагнитного излучения, включающих в себя эти элементы. Значения эффективной поверхности рассеяния наземных объектов, на поверхности которых размещены указанные конструкции экранов электромагнитного излучения, варьируются в пределах 0,08…11,80 м2, что свидетельствует о существенном затруднении перехвата информации о местоположении и характеристиках наземных объектов средствами технической разведки в диапазоне частот их функционирования.