2025. № 144

Механика

Максимов Б. А.

Рассматривается движение тяжёлого твёрдого тела с неподвижной точкой в однородном поле тяжести. Предполагается, что главные моменты инерции тела для неподвижной точки удовлетворяют условию Д.Н. Горячева – С.А. Чаплыгина, т. е. находятся в отношении  . В отличие от интегрируемого случая Д.Н. Горячева – С.А. Чаплыгина никаких дополнительных ограничений на положение центра масс тела не накладывается. В рассматриваемом случае возможны маятниковые колебания тела относительно главной оси, расположенной в экваториальной плоскости эллипсоида инерции.
Целью данной работы является решение задачи об орбитальной устойчивости маятниковых колебаний тела в неисследованных ранее случаях, отвечающих резонансу четвертого порядка при наличии вырождения, когда для получения строгих выводов об орбитальной устойчивости необходимо провести анализ до членов шестого порядка включительно в разложении функции Гамильтона в окрестности невозмущенного периодического движения. Изучение резонансных случаев представляет как теоретический интерес, так и имеет важное значение для приложений, поскольку позволяет выявить значения параметров, при которых происходит качественное изменение характера движения систем. Исследование выполнено на основании метода нормальных форм и теории КАМ. Это позволило получить строгие выводы об орбитальной неустойчивости, а также выводы об орбитальной устойчивости на уровне энергии, отвечающем невозмущенной орбите. Результаты исследования представлены в таблице и проиллюстрированы на диаграмме устойчивости.

Ключевые слова: маятниковые колебания, орбитальная устойчивость, случай Д.Н. Горячева – С.А. Чаплыгина, резонанс четвертого порядка, локальные переменные, гамильтоновы системы

Малыхина О. И., Макарьянц Г. М.

В статье рассматриваются вопросы выбора рационального размера балочного конечного элемента (КЭ) конечно-элементной модели (КЭМ), применяемой для решения задач динамики упругих конструкций ракетно-космической техники. Точность динамического расчёта зависит от корректного КЭ моделирования собственных частот и форм колебаний ракеты-носителя (РН), однако существует неопределённость в отношении выбора размера КЭ, что впоследствии приводит к трудностям верификации КЭМ. Верификация модели, с помощью доказательства её сеточной сходимости, подразумевающей уменьшение размера КЭ, в инженерной практике приводит к недопустимым временным затратам. Поэтому целью исследования является разработка рекомендаций по выбору максимально допустимого размера балочного КЭ динамической КЭМ модели РН. Первоначально задача поиска собственных частот и форм колебаний была решена для тестового случая незакреплённой однородной балки, для которой была разработана КЭМ с традиционной диагональной матрицей масс (ДММ), а также КЭМ с более точной согласованной матрицей масс (СММ), точность моделирования оценивалась путём сравнения с известными аналитическими решениями. Выявлено, соотношение для определения рационального количества элементов при использовании СММ, для случая использования ДММ, получены аналогичные приближенные зависимости на основе метода наименьших квадратов. В дальнейшем разработанная рекомендация по выбору размера КЭ c СММ была использована для создания эталонной динамической модели РН, которая была использована при верификации КЭМ, построенной на базе КЭ с ДММ. Это позволило найти адекватное количество КЭ для КЭМ с ДММ реальной конструкции РН большого продольного удлинения тандемной компоновки.

Ключевые слова: конечный элемент, балочная модель, ракета-носитель, согласованная матрица масс, диагональная матрица масс

Шестеркин П. С.

В настоящей работе проводится численное моделирование влияния вязкоэластичных демпфирующих материалов на статические и динамические характеристики цилиндрических оболочек, изготовленных из алюминий-литиевого сплава. Целью исследования является оценка эффективности применения тонкослойной демпфирующей ленты для снижения вибрационной активности и повышения устойчивости конструкций при воздействии вынужденных колебаний.
В рамках численного моделирования были разработаны твердотельные конечно-элементные модели цилиндрических оболочек длиной 60, 120 и 180 мм. Сетки формировались из тетраэдральных элементов со средним размером 5 мм. Одна торцевая поверхность каждого образца жёстко закреплялась, на противоположный конец прикладывалось колебательное нагружение. В качестве демпфирующего слоя использовалась лента 3M 434 толщиной 0,05 мм, нанесённая в соответствии с требованиями стандарта ASTM D-3652. Материалы всех компонентов имели заданные физико-механические свойства: модуль упругости, коэффициент Пуассона и плотность. Результаты моделирования показали выраженное снижение амплитуды колебаний и логарифмического декремента затухания в образцах с демпфирующей лентой. Наиболее интенсивные деформации сдвига наблюдались в зоне закрепления, с последующим спадом вдоль длины оболочки. Демпфирующий слой существенно снижал уровень напряжений и повышал устойчивость конструкции к внешним динамическим воздействиям.

Ключевые слова: цилиндрическая оболочка, демпфирование, демпфирующая лента, вязкоэластичный материал конечные элементы, вибрационные характеристики сдвиговая деформация, коэффициент Пуассона, логарифмический декремент затухания

Полилов А. Н., Татусь Н. А., Шиаюнг Т.

В статье показана возможность создания профилированных композитных упругих элементов с постоянной площадью поперечного сечения, обеспечивающих за счет выбранных размеров трехкратное снижение массы при заданном прогибе и, следовательно, уровне запасаемой упругой энергии. Такой же эффект достигается с применением ветвления при изготовлении элементов конструкций, напечатанных непрерывными волокнами с сохранением суммарной площади сечения ветвей, что означает одинаковое число волокон в каждом поперечном сечении. В природе это требование равенства суммарной площади ветвей принято называть Правило Леонардо, и применительно к волокнистым композитам оно означает отсутствие перерезанных волокон, что важно для обеспечения высокой прочности. Ветвление может обеспечить дополнительные преимущества по сравнению с профилированной балкой с постоянной площадью сечений типа констэра, так как при ветвлении можно избежать значительной разориентации волокон и сохранить габариты, собирая «ветви» в пучок. Низкая энергоемкость 3D печати или пултрузии позволяет производить композитные упругие элементы непосредственно на орбите. Проведенное экспериментально-технологическое исследование подтвердило эффективность печати профилированных и ветвящихся упругих элементов в сравнении с традиционными композитными технологиями.

Ключевые слова: композитный материал, композит, аддитивная технология, низкомодульный и высокопрочный стеклопластик, 3D принтер, равнопрочная листовая пружина, непрерывные волокна, накопленная упругая энергия, ветвящаяся и профилированная структура, правило Леонардо, космическая конструкция.

Бакланов А. В.

За последнее десятилетие число публикаций по эмиссии токсичных веществ различных горелочных устройств исчисляется сотнями. В основном эти исследования направлены на установление количественных показателей эмиссии различных горелочных устройств, а также на эмпирическое выявление возможности выбора условий горения, которые обеспечили бы максимальную эффективность при минимальном образовании загрязняющих веществ. При этом результаты осмыслены, руководствуясь общими соображениями и качественным пониманием характера основных процессов. Чтобы встать на более твердую научную основу, необходимы не только фундаментальное понимание многих физических процессов, но и детальные количественные данные об этих процессах. Вследствие сложности процессов горения такой уровень пока не достигнут. Разумной альтернативой является опора на экспериментальные исследования, которые позволили бы с достаточной для практики точностью определить закономерности реальных процессов в камерах сгорания, пригодные для простого инженерного анализа [1-4].

Ключевые слова: камера сгорания; газотурбинный двигатель, форсунка, выбросы токсичных веществ, подача топлива

Хатунцева О. Н.

Диссипативные системы можно условно разделить на два типа: те, в которых скорость производства энтропии стремится к возможному минимальному значению (Принцип минимума производства энтропии Пригожина), и те, в которых скорость производства энтропии стремится к своему максимально возможному значению (Принцип максимума производства энтропии Циглера). 
Для корректного описания диссипативных систем принципиальным вопросом является возможность с помощью уравнений описывать не только количество производимой в системе энтропии, но и различный характер ее производства. А именно, очень важно, чтобы уравнения, описывающие процессы, происходящие в диссипативных системах, могли характеризовать и производство энтропии вблизи положения равновесия, и производство энтропии вдали от него.
Исследование двух режимов течения позволяет сказать, что ламинарный режим соответствует процессу, находящемуся вблизи положения равновесия (и характеризуется Принципом минимума производства энтропии Пригожина), а турбулентный – вдали от него (и характеризуется Принципом максимума производства энтропии Циглера). На кинетическом уровне описания это означает, что для турбулентного режима характерно сильное влияние редких событий, приводящих к тому, что в каждый момент времени плотности вероятности реализации случайной величины (например, скорости) могут реализовываться неединственным образом.
Учет различного характера производства энтропии, начиная уже с записи уравнения Лиувилля, позволяет последовательно перейти к «модифицированному» уравнению Больцмана и «модифицированной» системе уравнений Навье-Стокса, что дает возможность описывать как ламинарные, так и турбулентные режимы течения на основе одних и тех же уравнений. В результате удается аналитически определить «ламинарные» и обобщенные «турбулентные» решения для классических задач гидродинамики.
В данной работе рассматривается ряд вопросов, поставленных в той части шестой проблемы Гильберта, которая касается корректности перехода от описания взаимодействия отдельных молекул на основе уравнений Ньютона, к описанию механики жидкости и газа на основе уравнений Навье-Стокса, опосредовано через уравнения Лиувилля и Больцмана.

Ключевые слова: принципы минимума и максимума производства энтропии, ламинарное и турбулентное течение, уравнения Лиувилля, Больцмана, Навье-Стокса

Радиотехника, вычислительная техника, приборостроение и связь

Сергеев И. С., Балакирев Н. Е.

В статье описывается метод восстановления и воспроизведения звуковых сигналов, представленных в сжатом структурированном виде. Основной задачей является реализация универсального механизма восстановления звукового потока в оперативной памяти и его последующего воспроизведения в реальном времени, независимо от применённой схемы оптимизации. Разработанная программная система обеспечивает загрузку сжатых файлов собственных форматов CUWAV, преобразование их содержимого в звуковой поток формата WAV, передачу потока в звуковое устройство и визуализацию сигнала в виде масштабируемой осциллограммы. Предложенный метод позволяет использовать систему в качестве универсального расширяемого модуля в составе технических комплексов анализа, мониторинга или архивации звуковых данных.

Ключевые слова: звуковой сигнал, структурное сжатие, оптимизация, восстановление, формат CUWAV, информационное содержание звука, сжатие с потерями

Самбуров Н. В.

В статье проводится формирование и обоснование технического облика корабельного комплексированного антенного устройства. Рассматривается сложившаяся практика и особенности расположения антенных устройств (АУ) на современных кораблях. Процессу формирования предшествует решение ряда аналитических задач по исследованию требований к корабельным АУ. Данные требования условно разделены на: нефункциональные (связанные в первую очередь с морскими и корабельными особенностями эксплуатации) и функциональные (связанные непосредственно с выполнением функции антенны в составе радиотехнических станций). Далее на основе данных исследований сформирован частный облик корабельного АУ. Приводится пример комплексированного корабельного антенного устройства дециметрового диапазона на базе АФАР.

Ключевые слова: комплексированная антенна, многофункциональная антенна, корабельная антенна, радиотехнический комплекс, многофункциональный комплекс

Волков А. С., Солодков А. В., Захаров И. А.

В работе описана разработка микросхем кодера и декодера CI-BCH (Continuously Interleaved BCH) для систем высокоскоростной передачи данных. Разработано Verilog-описание кодера и декодера, выполнен синтез в стандартных ячейках и синтезирована топология микросхем. Основные параметры разработанной микросхемы: 30 и 150 тыс. стандартных ячеек для кодера и декодера соответственно, тактовая частота до 100 МГц, пропускная способность 1,6 Гбит/с. Показано, что разработанный декодер обладает невысокой аппаратной сложностью и может быть интегрирован в состав систем-на-кристалле (SoC).

Ключевые слова: CI-BCH, кодер, декодер, FEC, Verilog, стандартные ячейки, топология

Кузьмин И. А., Мелёшин Ю. М., Карпов В. Н., Гончаров М. О., Цветков В. К.

В работе представлено исследование возможности использования комплементарных кодов Голея в качестве модулирующего сигнала в радиолокации с синтезированной апертурой. В работе определено влияние амплитудного разбаланса и фазового сдвиг между последовательностями, фазового набега внутри последовательности и влияние низкочастотной цифровой фильтрации на такие параметры автокорреляционной функции последовательности, как мерит-фактор и пиковый уровень боковых лепестков. В работе представлены результаты экспериментальных исследований, полученные с использованием малогабаритного радиолокатора с синтезированной апертурой, размещаемого на беспилотном летательном аппарате (БПЛА). В результате эксперимента выполнено сравнение радиолокационных изображений, полученных с использованием кодов Голея и М-последовательностей.

Ключевые слова: РСА, комплементарные последовательности Голея, М-последовательности, мерит-фактор, фазокодовая манипуляция

Трофимов В. Н.

Представлены технология и стенды масштабного физического ультразвукового моделирования (УЗМ) в гидроакустическом бассейне радиолокационных станций (РЛС) с инверсным синтезированием апертуры (ИСА). Описываются стенды для УЗМ режима ИСА при работе по самолетам и по морским судам. Стенды УЗМ могут использоваться при разработке новых РЛС, систем вторичной обработки радиолокационных изображений (РЛИ), автоматического распознавания объектов на РЛИ, а также в качестве учебного пособия для обучения по специальности радиолокация. Технология УЗМ включает в себя физическое моделирование эхо-сигналов, отраженных от объектов сложной формы, с использованием их масштабных моделей и последующую обработку этих сигналов с помощью математических моделей радиолокационных систем различных типов. Приводятся обобщенная структурная схема стендов УЗМ, характеристики их оборудования и параметры зондирующих сигналов. Представлены результаты моделирования – РЛИ высокого разрешения, полученные с использованием масштабных моделей самолета и морского судна. 

Ключевые слова: масштабное физическое ультразвуковое моделирование, инверсное синтезирование апертуры, радиолокационное изображение высокого разрешения

Калинников В. В., Сергиев С. А.

В исследовании представлена математическая модель для оценки параметров качества радиолокационного изображения, формируемого в передней зоне обзора двухпозиционной авиационной РЛС, работающей в X диапазоне. Показано, что при длине базы между носителями РЛС и высоте полета в 1000 м, углах курса главного лепестка диаграммы направленности передающей антенны от 0° до -60° и  углах курса главного лепестка диаграммы направленности приемной антенны от 15° до 60° длина радиолокационного изображения меняется от 180 до 1300 м, а ширина – от 70 до 250 м. При отношении длины базы между носителями РЛС к высоте полета от 0,5 до 2,0, высоте полета в 1000 м, углах курса главного лепестка диаграммы направленности передающей антенны от 0° до -45° и углах курса главного лепестка углах курса главного лепестка диаграммы направленности приемной антенны от 15° до 60° разрешение радиолокационного изображения лежит в пределах от 0,12 до 0,45 м по горизонтальной дальности и от 0,06 до 0,15 м по азимуту. Отношение сигнал/шум фона радиолокационного изображения изменяется примерно на 20 дБ в зависимости от типа подстилающей поверхности. Облачный слой между толщиной 900 м способен уменьшить отношение сигнал/шум на 0,3 дБ. Слой сильного дождя толщиной в 1000 м уменьшает эту величину на 4 дБ. Модель реализована в виде инструмента – онлайн калькулятора.

Ключевые слова: авиационная РЛС, двухпозиционная РЛС, передний обзор, разрешение радиолокационного изображения, отношение сигнал/шум радиолокационного изображения

Информатика, моделирование и управление

Пантелеев А. В., Турбин Н. В., Тучков Н. А., Талья Р. Л., Ахмедов И. А.

В работе предложен алгоритм и описано программное обеспечение для автоматического определения границ монослоев в слоистых композитных материалах на основе последовательности томографических изображений. Актуальность задачи обусловлена необходимостью анализа микроструктуры композитов для оценки их механических свойств и долговечности с помощью расчетных моделей, поскольку границы монослоев затруднительно выявить традиционными методами неразрушающего контроля. Разработанный алгоритм включает шесть основных этапов: извлечение данных о включениях из каждого изображения с применением фильтров и морфологических операций, выделение надежных сегментов границ с использованием фильтра Собеля, добавление информации о трещинах и обработка данных для каждого изображения индивидуально, усреднение информации всего пакета изображений,                 построение границ монослоев с применением геометрических и эмпирических методов и финальное уточнение границ путем дополнительного цикла построения границ по всей собранной информации о монослоях. Программное обеспечение принимает на вход последовательность томографических изображений микроструктуры композита и возвращает множество векторов, описывающих координаты границ монослоев. Результаты работы представлены в виде визуализированных границ на выходных изображениях. Предложенный подход позволяет автоматизировать процесс анализа внутренней структуры композитных материалов и использовать полученные данные в расчетных моделях.

Ключевые слова: композитный материал, монослой, компьютерная томография, фильтрация, бинаризация, морфологические преобразования

Каменев Н. Д., Щеглов Г. А.

Исследуется перспектива использования предварительно обученной искусственной нейронной сети в методе вихревых элементов для восстановления поля скоростей на основе известного распределения точечных вихрей. Рассматриваются модели типа ResNet, U-Net и Attention U-Net. Кроме того, рассмотрен метод расчета аэродинамических нагрузок на основе расположения вихрей. Представлены результаты решения тестовой задачи о профиле крыла, обтекаемого плоскопараллельным потоком невязкой несжимаемой среды. Проанализированы преимущества в ускорении вычислений и оценена погрешность полученных результатов. Показано, что использование нейросетевых моделей для одновременного решения двух взаимосвязанных задач — прогнозирования изображения вихревого следа и прогнозирования аэродинамических нагрузок с использованием общей функции погрешности - привело к значительному повышению точности модели. Такая совместная оптимизация позволяет модели лучше улавливать ключевые зависимости в данных и более эффективно проводить обучение. Прогнозирование вихревого следа улучшает пространственное восприятие динамики потока, в то время как прогнозирование нагрузки помогает модели фиксировать важные закономерности. Использование функции общей ошибки объединяет эти два процесса, что позволяет модели одновременно улучшать свои возможности как в сегментации вихревого следа, так и в прогнозировании аэродинамических нагрузок. В результате модель становится более информативной и точной, поскольку ее можно обучить на дополнительных сигналах и корреляциях, что привело к улучшению показателей RMSE и DICE. Анализ производительности показал, что оптимизированные для OpenVINO модели на процессорах Intel обеспечивают баланс между скоростью и точностью вычислений, сохраняя при этом приемлемое качество прогноза на коротких временных интервалах.

Ключевые слова: метод вихревых элементов, вычислительная гидродинамика, плоскопараллельное течение, профиль крыла, искусственная нейронная сеть, ResNet, U-Net, Attention U-Net

Дорожко И. В.

В статье предложено применение алгоритмов машинного обучения байесовских сетей для построения моделей диагностирования сложных технических систем. Описан подход к построению модели диагностирования типовой стойки, входящей в состав автоматизированной системы управления технологическим оборудованием стартового комплекса. Рассматриваются примеры параметрического обучения модели при заданной топологии байесовской сети, а также структурно-параметрического обучения, когда структура модели не задана и синтезируется в процессе машинного обучения. В статье обращается внимание на возможность учета степени доверия к априорной информации при обучении моделей. Анализируются результаты параметрического обучения моделей при различных значениях степеней доверия к априорной информации.  Предлагаются возможности выявления зависимостей между диагностическими признаками при использовании машинного обучения. 

Ключевые слова: диагностирование, диагностические признаки, априорная информация, байесовская сеть, структурно-параметрическое машинное обучение

Краснов А. М., Шашков С. Н., Румянцев А. В.

Рассмотрены обобщённая схема обучения нейронной сети; методика синтеза фоноцелевых изображений с учетом характеристик тепловизионной оптико-электронной системы. В примере приведены результаты, полученные при выполнении каждого этапа методики, и продемонстрированы синтезированные фоноцелевые изображения. Определено необходимое обеспечение, в части касающейся, программного обеспечения; средств измерений и рабочих мест; материально-технического обеспечения. Рассмотрена методика оценки соответствия синтезированных фоноцелевых изображений изображениям, формируемым оптико-электронной системой. 

Ключевые слова: синтезированные фоноцелевые изображения, оптико-электронная система, функция передачи сигнала, 3D модель шума, частотно-контрастная характеристика, нейронная сеть

Калашников А. И., Моисеев Д. В., Зонов Н. И.

В статье сформулирована, исследована и решена оптимизационная задача определения количественного состава и маршрутов полета группы легких беспилотников с учетом действия ветра. Предложена методика, предусматривающая постановку и решение указанной задачи как двухкритериальной задачи булева линейного программирования. В качестве минимизируемых критериев рассмотрено количество аппаратов и время облета заданных своим положением группы локальных объектов. Предложенная методика обеспечивает нахождение оптимального по Парето множества решений. Показано, что указанное множество имеет характерные особенности, позволяющие в дальнейшем сравнительно легко давать обоснованные рекомендации по выбору из него конкретного рационального решения. Исследовано влияние постоянного для зоны полета ветра на получаемые результаты. Моделирование подтвердило работоспособность предложенной методики и реализующего ее программно-алгоритмического обеспечения.

Ключевые слова: группа беспилотников, планирование маршрутов полета, Парето оптимальное множество, двухкритериальность

Алесов М. Б.

В статье рассматривается задача синтеза путевого управления траекторным движением летательного аппарата (ЛА) самолётного типа при непосредственном наведении на целевую навигационную точку (ЦНТ) на сфере. Для описания движения ЛА используются две модели: в исходной географической и условной (полярной относительно ЦНТ) системе координат, при этом представлены формулы пересчёта переменных состояния объекта управления в разных моделях. Синтез управления осуществляется методом обратной задачи динамики, в рамках которого выбирается эталонное описание разности текущего углового положения ЛА и требуемого направления. Для учёта ограничения величины управления (угла крена) применяется нелинейное звено «насыщения» и его гладкие аппроксимации. В работе даны конечные формулы расчёта функции управления для двух стандартных воздушных операций: наведение ЛА на целевую точку по углу курса (курсовое наведение) и по путевому углу (путевое наведение). Кроме того, рассмотрены вопросы преобразования первичных пилотажно-навигационных данных, предоставляемых комплексами бортовой аппаратуры ЛА, в выходные параметры для управления. В работе выполнено моделирование наведения ЛА на ЦНТ с помощью численного интегрирования уравнений движения ЛА при учёте ветрового воздействия и синтезированного управления. Представленные графические зависимости параметров направления, функции управления и траекторий движения ЛА иллюстрируют работоспособность разработанных алгоритмов и идентичность двух постановок задачи. В статье на основании решения уравнения движения методом Пикара получены формулы для оценки возможности выполнения манёвра и даны рекомендации по выбору параметров системы управления. Отмечается, что постановка задачи в условных полярных координатах имеет вполне «естественную» геометрическую трактовку при выборе параметров управления и оценке структуры траектории. Предложенные алгоритмы могут быть применены в составе бортовых комплексов пилотажно-навигационного обеспечения и траекторного управления летательными аппаратами при значительных скоростях движения ЛА и больших расстояниях до ЦНТ.

Ключевые слова: синтез траекторного управления летательными аппаратами, способ путевого управления движением, условная географическая система координат, метод обратной задачи динамики, ограничение функции управления

Ефименко С. В., Гаранин Д. А., Гаранин Е. Д.

В современных условиях все больше внимания уделяется алгоритмам и процедурам, которые обладают прогностическими функциями, так как статистическое прогнозирование или не работает, или ограничено по разным причинам [1]. Одновременно, эффективный контроль за состояниями может улучшить показатели надежности системы, такие как среднее время наработки на отказ (Mean Time Between Failures) или вероятность безотказной работы (Reliability). В качестве концепции в данной статье рассмотрен вопрос расширения возможностей математического аппарата теории надежности, в ракурсе взаимодействия способов контроля за состояниями системы с методами определения показателей надежности. В данной статье рассматривается алгоритм применения фильтра Калмана, комбинация рекурсивных алгоритмов Калмана, для оценки состояния динамической системы в присутствии шумов измерений, с методом исследования свойств распределения Вейбула при анализе информационных состояний технических систем  с критично высокими требованиями к надежности, приводятся вывод формул, адаптация алгоритма и практическое применение фильтра для расчета состояния объекта в пространстве, пример расчета наработки на отказ с использование логнормального распределения и распределения Вейбула.

Ключевые слова: фильтр Калмана, рекурсивный алгоритм (метод) оценки состояния динамической системы, распределение Вейбула, наработка на отказ, теория надежности

Неретин Е. С., Цзочэн Л.

Текущие системы предотвращения воздушных столкновений используют псевдокод или числовые таблицы для представления оптимальных стратегий, обеспечивая высокий уровень безопасности полетов. Однако ряд проблем в процессе разработки этих систем ограничил интеграцию систем предотвращения столкновений с авионикой и дальнейшее развитие в будущем. Эти проблемы включают неточности, вызванные интерполяционными методами, игнорирование изменчивости реакции пилота и создание слишком больших числовых таблиц для хранения оптимальных стратегий. В ответ на эти вызовы мы используем методы глубокого обучения с подкреплением (Deep Reinforcement Learning, DRL) для решения проблемы предотвращения столкновений и предлагаем более принципиальный подход, использующий вероятностную модель для учета изменчивости реакции пилота вблизи. В данной работе мы сначала представили текущий статус исследований систем предотвращения воздушных столкновений и соответствующие теории глубокого обучения с подкреплением. Затем мы создали симуляционную среду, адаптированную к проблемам предотвращения столкновений самолетов, разработали систему вознаграждений, изменяющуюся в зависимости от времени до конфликта (Time to Conflict, TTC), и создали вероятностную модель для учета изменчивости реакции пилота. Мы применили алгоритм DQN (Deep Q-Network) для обучения агента, способного решать проблемы предотвращения столкновений самолетов, а также учитывать координацию высоты двух самолетов. Наконец, мы протестировали эффективность и надежность алгоритма с помощью симуляционных экспериментов в сценариях предотвращения столкновений различной сложности.

Ключевые слова:

Самойлов Е. Б., Плахин О. А., Кормош А. О.

В статье приведен анализ существующих подходов к определению значимости (важности) телеметрируемых параметров бортовых систем космических средств для их последующего ранжирования. Обоснована необходимость применения научного подхода к формированию потока телеметрической информации и выбору наиболее значимых параметров для оперативной обработки данных современных ракет-носителей. Предлагается модель потока телеметрической информации, основанная на минимизации представления информации и определении логических связей между параметрами и режимами работы бортовой аппаратуры. Для описания потока предлагается использовать граф схемные модели анализа. Рассматриваются динамические и корреляционные характеристики телеметрируемых параметров, такие как связь с режимами функционирования бортовой аппаратуры и изменчивость при смене режима функционирования бортовой аппаратуры. Предлагаются количественные характеристики — коэффициенты сцепленности и изменчивости, а также алгоритмы их оценки. Интегральная характеристика — значимость телеметрируемого параметра — определяется как мультипликация показателей сцепленности и изменчивости.

Ключевые слова: телеметрируемый параметр, обработка информации, репортажный поток, полнота обработки, изменчивость, сцепленность, значимость

Таныгин М. О., Посканный М. В., Трокоз Д. А., Титов В. С.

Цель исследования состоит в разработке математической модели размещения данных в памяти приёмника, выполняющего определение источника поступающих пакетов данных на основе группового кодирования или кодирования в режиме сцепления блоков. Это позволяет спроектировать алгоритм поиска элементов данных в динамически формируемых структурах промежуточных результатов, обеспечивающий поиск требуемого элемента с учётом вероятности размещения в элементах памяти приёмника. Указанный поиск имеет своей целью повышение вероятности корректного определения источника и требуется при выполнении процедуры передачи на обработку каждого пакета данных, для которого выполнено определение его источника. После этого указатель на данный пакет данных должен быть удалён приёмником из всех структур промежуточных результатов, формируемых для других источников, как указатель на заведомо посторонний пакет данных.  
Процесс поступления пакетов данных и записи их во внутреннюю память был представлен как совокупность двух независимых случайных марковских процессов поступления аутентичного пакета и поступления пакетов, сформированных посторонними источниками. На основе созданной модели получены численные значения вероятностей размещения аутентичных и посторонних пакетов в регистровой матрице промежуточных результатов.  Это позволило сформулировать условия применимости разработанного алгоритма поиска элемента  в зависимости от длины кода аутентификации и числа источников информации, формирующих данные для приёмника, а также служит основой для проектирования адаптивных алгоритмов поиска элементов в зависимости от интенсивности поступающий в приёмник пакетов от различных источников.

Ключевые слова: динамическая структура, целевой источник, граф, приёмник

Заяц Е. Е., Февральских А. В.

В работе представлен алгоритм построения полиэдрических сеточных моделей на основе методов плотнейшего заполнения пространства правильными многогранниками и архимедовыми телами. Рассмотрены четыре метода, использующие в своей основе различные комбинации многогранников, включая октаэдры, усеченные октаэдры, кубооктаэдры, усеченные кубооктаэдры, ромбокубооктаэдры и кубы. Алгоритм реализован на языке C++14 и протестирован с применением графических библиотек OpenGL и GLUT. Проведен сравнительный анализ полученных сеточных моделей по количеству ячеек, граней и вершин в единице заполненного сеткой объема. Результаты анализа показали, что наиболее подходящим для применения в решении задач численного моделирования динамики жидкости и газа представляется метод построения сеток из кубооктаэдров и октаэдров, который обеспечивает наибольшую информативность сетки при заданном шаге дискретизации в единичном объеме пространства. Полученные результаты предназначены для применения в проектировании компьютерных программ для построения сеточных моделей.

Ключевые слова: полиэдрическая сетка, архимедовы тела, метод конечных объемов

Кубраков Д. В.

В обзоре (предметного поля, scoping review) рассматривается теория и практика оценивания достоверности информации, как одной из сторон качества информации. Проведенная работа является частью исследования по синтезу методов и алгоритмов автоматического количественного оценивания достоверности информации в автоматических интеллектуальных системах. Цель статьи – описание состояния оценивания достоверности информации. Задача синтеза метода алгоритмизации объективной количественной оценки достоверности информации является сложной вследствие неопределенности исходной категории достоверности, критериев количественной оценки, методов и алгоритмов оценки и интерпретации результатов оценивания в интеллектуальных информационных системах.  Результаты работы состоят в формулировании обобщенных описаний практики применения достоверности к информации традиционных и электронных документов, присвоения значений показателю достоверности информации, определения достоверности информации и требований (критериев) оценивания достоверности информации, и наконец, методов оценивания достоверности информации.  Определения, требования и методы оценивания достоверности информации характеризуются семантическим разбросом. В определениях категории достоверности информации нередко присутствует подмена понятия, замена на отдельные свойства или характеристики информации. Как правило, достоверность информации в существующих информационных системах оценивается экспертами, процедуры оценки слабо формализованы и/или описаны в общих чертах. Известные методы оценки характеризуются узкими областями применения и ограниченным составом факторов достоверности. 

Ключевые слова: качество информации, достоверность информации, факторы достоверности информации, оценивание достоверности

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2025

Вход