Актуальность и цели . Поставлена цель быстрого вычисления коэффициентов равной коррелированности биометрических данных, являющихся эквивалентами для обычных асимметричных корреляционных матриц высоких размерностей. Материалы и методы . Показано, что по аналогии с симметризацией ядер Вольтерра при идентификации нелинейных динамических объектов в близкой задаче биометрической идентификации личности могут быть применены похожие упрощающие вычисления конструкции. Результаты и выводы . Доказано, что для перехода от обычных корреляционных матриц к матрицам равной коррелированности достаточно малых тестовых выборок. Размерность решаемой задачи симметризации корреляционных связей не влияет на размер необходимой выборки примеров биометрического образа «Свой». Вычислительная сложность процедуры симметризации корреляционных связей оказывается меньше, чем вычислительная сложность получения полной матрицы коэффициентов парной корреляции.
Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки
2016. — Выпуск 1
Содержание:
Актуальность и цели. Объектом исследования являются адаптивные средства обнаружения движущихся наземных объектов. Предметом исследования являются методы построения адаптивных алгоритмов обработки информации. Цель - разработка методов, составляющих основу методологии построения адаптивных средств обнаружения движущихся наземных объектов. Материалы и методы. Исследования выполнены с использованием методов прогнозирования временных рядов и распознавания образов. Результаты. Предложены методы обработки информации, применяемые для создания адаптивных средств обнаружения. На экспериментальных данных показана их эффективность. Выводы. Предложенные методы обработки информации в составе методологии построения адаптивных средств обнаружения движущихся наземных объектов могут быть использованы при разработке новых и модернизации существующих средств обнаружения для повышения их эффективности при работе в условиях воздействия изменяющихся внешних факторов.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются автоматные модели, ориентированные на практическое использование в проектировании систем управления иерархическими дискретными событийными системами с параллельными процессами. Предметом исследования являются иерархические модульные недетерминированные автоматы (ИМНДА), являющиеся развитием недетерминированных автоматов, предложенных Н. П. Вашкевичем. Цель - разработка концепции, формального определения и методов моделирования систем управления дискретными событийными системами на основе ИМНДА. Материалы и методы. Исследования выполнены с использованием теории множеств, теории автоматов и сетей Петри. Результаты. Предложена концепция ИМНДА, отличающаяся от базовой концепции недетерминированных автоматов: а) возможностью иерархической структуризации модели с использованием понятий базисного и составного автоматных модулей; б) учетом короткоживущих («импульсных») сигналов и сигналов в виде уровня. Также разработана методика моделирования ИМНДА с использованием формализма сетевых систем «условие - событие» (NСЕS). Выводы. Концепция ИМНДА позволяет использовать структурный подход к проектированию (например, нисходящий и восходящий методы); увеличивает описательную мощность автоматной модели и степень повторного использования артефактов проектирования; расширяет сферу применения автоматного подхода к проектированию дискретных событийных систем. Возможно практическое использование инструментальной системы ViVе для моделирования и исследования ИМНДА.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Мобильное видеонаблюдение используется в случаях, когда необходимо быстро организовать автономное, в большинстве случаев скрытное, видеонаблюдение на любой территории. Актуальной задачей является выработка требований к вероятностным и временным параметрам функционирования таких мобильных систем видеонаблюдения при их проектировании, которую возможно решить только на основе математического моделирования. Материалы и методы. С учетом в общем случае неэкспоненциальности времен нахождения мобильной системы видеонаблюдения в своих состояниях модель функционирования системы, отражающая характер отношений между состояниями системы и вероятностными и временными параметрами ее функционирования, построена на основе положений теории полумарковских процессов. Получение характеристик функционирования мобильной системы видеонаблюдения в переходном и устоявшемся режиме осуществлено на основе решения оптимизационной задачи методом последовательного квадратичного программирования с программной реализацией в Маtlаb. Результаты. Предложен алгоритм определения временных и вероятностных параметров функционирования мобильной системы видеонаблюдения в переходном и устоявшемся режиме. Работа алгоритма представляет собой итерационную процедуру нахождения условных и безусловных времен, а также матриц интервально-переходных вероятностей в заданном диапазоне времени функционирования системы. Выводы. Предложено решение задачи разработки модели функционирования мобильной системы видеонаблюдения на основе положений теории полумарковских процессов. Модель программно реализована в Маtlаb. Проведенная оценка адекватности разработанной модели позволяет заключить, что модель пригодна для решения задач проектирования.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования является резистивный элемент проволочного потенциометра. Цель работы - определение функциональной характеристики резистивного элемента с последующим моделированием ее отклонения под воздействием различных факторов. Материалы и методы. Исследование проводилось по специально разработанной методике для растрового электронного микроскопа с последующей обработкой полученного изображения в программе «Компас-3D». Далее при помощи программы «Компас-3D» проводилось моделирование влияния эксцентриситета оси на функциональную характеристику потенциометра. Результаты. Разработана методика контроля функциональной характеристики резистивного элемента (потенциометра) методом растровой электронной микроскопии с применением программы «Компас-3D». Выводы. Внедрение в техпроцесс промежуточного этапа контроля резистивного элемента потенциометра по предложенной методике позволит на начальной стадии отбраковать резистивные элементы с несоответствующей техническим требованиям функциональной характеристикой, снизить процент бракованных изделий, проконтролировать качество сборки потенциометров и сократить затраты на производство.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются сложноструктурированные клинические данные, накапливаемые в процессе оказания высокотехнологичной медицинской помощи с акцентом на трансплантации стволовых клеток. Цель разработки и внедрения программного комплекса - оптимизация процессов управления сложноструктурированными клиническими данными и поддержка научно-клинических исследований в области трансплантации гемопоэтических стволовых клеток. Материалы и методы. Исследовались процессы формирования и накопления сложноструктурированных данных научно-клинического исследования в области трансплантации гемопоэтических клеток. Результаты. Приведен обзор текущего состояния области развития медицинских информационных систем с акцентом на информационные системы управления процессами и клиническими данными в процессах оказания медицинской помощи и проведения научно-клинических исследований. Разработан оригинальный программный комплекс НSСТ СDВ. Отличительной особенностью разработки является реализация надежного версионированного хранилища данных, мощного модульного интерфейса, гибких многоуровневых справочников, модуля аналитической обработки клинических данных и интеграции с лабораторными информационными системами. Приведены результаты внедрения программного комплекса НSСТ СDВ в научно-исследовательскую деятельность отделений трансплантации гемопоэтических стволовых клеток ФГБУ «Федеральный научно-клинический центр детской гематологи, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева» Минздрава России. Выводы. Результаты внедрения программного комплекса НSСТ СDВ на примере отделений трансплантаций гемопоэтических стволовых клеток ФГБУ «Федеральный научно-клинический центр детской гематологи, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева» Минздрава России показали эффективность применения информационных систем управления клиническими данными как средств поддержки процессов проведения научно-клинических исследований и организации сбора сложноструктурированных данных конкретного научно-клинического исследования.
Ключевые слова
Актуальность и цели. В последнее время остро стоит вопрос об обеспечении информационной безопасности. Голосовая идентификация личности пока не вошла в обиход из-за ряда нерешенных проблем. Одной из важнейших проблем является достоверность аутентификации. В настоящее время вероятность ошибки распознавания диктора по голосу достаточно высока. Требуются алгоритмы для более четкого выявления биометрических параметров диктора из голосового сигнала. Второй проблемой является нестабильная работа аппаратуры в условиях шума. Третью проблему составляет многообразие проявлений голоса одного человека: голос способен изменяться в зависимости от состояния здоровья, возраста, настроения и т.д. В работе предлагаются методы и алгоритмы, направленные на решение данных проблем. Материалы и методы. В работе использованы численные методы обработки непрерывной и дискретной информации, методы гармонического анализа, спектральные методы, методы математической статистики и временных рядов. В основу построения фрагментатора положена континуально-дискретная модель обработки речи, которая в сочетании с узкополосным фильтром позволяет определять среднюю длину звука. Использована линейная предобработка данных голосового сигнала для уточнения периода основного тона. Результаты. В работе предложен метод идентификации личности диктора по результатам анализа фрагментов речи. Предложен новый метод фрагментации речи в целом и отдельных фраз. Внедрение данного метода кластеризации звуковых файлов в систему голосовой аутентификации личности человека позволило снизить вероятность ошибки второго рода (т.е. опознание постороннего человека как своего) до при парольной фразе, содержащей три слова. Построен автомат по выделению и классификации звуковых фрагментов слитной речи. Выводы. Предложен численный алгоритм идентификации речи отдельного диктора, позволяющий производить синхронизацию участков речи. Использование статистического метода позволило уточнять значение выявленных параметров. Проведенное исследование позволило построить автомат по выделению и классификации звуковых фрагментов на различных участках звукового сигнала. Данная процедура была интегрирована в состав имеющейся системы голосовой аутентификации и значительно улучшила качество работы системы при появлении вероятности ошибки второго рода.
Ключевые слова
Актуальность и цели. В работе рассмотрена задача определения символьной скорости фазоманипулированного сигнала, точная оценка которой играет важную роль для последующей демодуляции. Актуальность данной задачи обоснована тем, что для ряда приложений при выборе алгоритма решающим фактором, помимо точности, является возможность его применения для коротких выборок принимаемых сигналов. Зачастую данная задача усложняется тем, что определение параметров сигнала должно производиться в режиме, максимально приближенном к режиму реального времени. Материалы и методы. В работе представлен метод определения символьной скорости фазоманипулированного сигнала, включающий в себя обнаружение моментов смены фазы с помощью быстрого дискретного вейвлет-преобразования. Проведено сравнение метода с алгоритмом на основе выделения комплексной огибающей сигнала и с алгоритмом на основе непрерывного вейвлет-преобразования. Результаты. Показана возможность определения символьной скорости коротких фазоманипулированных сигналов на фоне аддитивного белого гауссова шума. Изучена эффективность предложенного алгоритма при различных отношениях сигнал/шум и длительностях обрабатываемого сигнала. Выводы. Выбор алгоритма определения символьной скорости должен производиться исходя из размера выборки фазоманипулированного сигнала и временных ограничений задачи. Для сигналов большой длительности с высоким отношением сигнал/шум следует использовать метод с выделением комплексной огибающей сигнала. При наличии достаточных вычислительных ресурсов для предварительного определения оптимального масштабного коэффициента для коротких выборках сигналов следует отдать предпочтение методу с непрерывным вейвлет-преобразованием. При жестких требованиях к времени вычисления оптимальным выбором является метод с дискретным вейвлет-преобразованием.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Совершенствованию алгоритмов обучения искусственных нейронных сетей преобразователей биометрия-код доступа мешают методические ошибки, возникающие из-за малого числа примеров в обучающей выборке. Так, при выборках в трех примера методическая ошибка вычисления стандартного отклонения составляет 23 % и должна быть скомпенсирована. Материалы и методы. Предложено воспользоваться средствами имитационного моделирования и численно получить плотность распределения значений стандартного отклонения как функцию числа примеров в обучающей (тестовой) выборке. Дана таблица значений мультипликативной методической ошибки вычислений стандартных отклонений. Результаты и выводы. Скорректированы классические формулы вычисления стандартного отклонения и коэффициента корреляции с учетом компенсации их методических ошибок из-за малого числа примеров в тестовой выборке. Приведен график реальных данных о методической ошибке и график ее аналитического приближения гиперболой.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования является жаростойкий композиционный материал на основе магнезиального связующего и огнеупорного волокна. Предметом исследования является влияние химического состава и параметров технологического процесса на физико-механические свойства жаростойкого композиционного материала. Цель работы - замена выгорающих в процессе работы, дорогостоящих, токсичных органических связующих на магнезиальное вяжущее. Материалы и методы. При проведении исследований использовали: сернокислый магний (эпсомит) ТУ 6-18-153-82, муллитокремнеземистая вата (рулонная) МКРР-130 (ГОСТ 23619-79), теплоизоляционное огнеупорное измельченное алюмосиликатное стекловолокно (ТУ 14-204-18-95 марки ТИАС), вспученный вермикулит. Результаты. При использовании раствора сернокислого магния плотностью от 1,04 до 1,15 г/см3 композиционные волокнистые изделия имеют плотность от 150 до 350 кг/м3, прочность при изгибе до 0,2 МПа и линейную усадку после обжига не более 2 %. Введение зернистого наполнителя до 40-50 % увеличивает газопроницаемость материала в 1,5 раза, при этом скорость воздушного потока через материал увеличивается в 2-2,5 раза и уменьшается влажность после формования до 120-150 %, что позволяет спрогнозировать существенное сокращение времени и энергозатрат на сушку. Выводы. Разработаны составы волокнистых изделий на магнезиальном связующем со средней плотностью 250-600 кг/м3 и температурой применения 1100-1200 °С, не уступающие по качеству существующим изделиям на основе огнеупорной глины и поливинилацетатной дисперсии.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются лопатки компрессора газотурбинного двигателя из титанового сплава ВТ6, подвергнутые комплексной вакуумной ионно-плазменной обработке (КВИПО). Предметом исследования являются микроструктура и остаточные напряжения поверхностного слоя лопаток после КВИПО в сравнении с лопатками, изготовленными по серийной технологии. Цель работы - исследование влияния КВИПО на многоцикловую усталость лопаток компрессора и объяснение причин повышения предела выносливости. Материалы и методы. Исследования микроструктуры, распределения остаточных напряжений в поверхностном слое, а также сопротивления многоцикловой усталости лопаток компрессора выполнены экспериментальными методами. Результаты. Применение КВИПО лопаток компрессора из титанового сплава ВТ6 повышает предел выносливости на 10 % и обеспечивает меньшее его снижение при эксплуатации по сравнению с серийной технологией изготовления лопаток. Выводы. Применение КВИПО поверхности лопаток обеспечивает больший уровень сжимающих остаточных напряжений и большую их релаксационную стойкость по сравнению с серийной технологией, что является причиной повышения предела выносливости лопаток компрессора. Для оценки влияния КВИПО на приращение предела выносливости лопаток компрессора из титанового сплава ВТ6 с достаточной для практики точностью можно использовать критерий среднеинтегральных остаточных напряжений.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Применение экспертной системы поддержки принятия решения реального времени позволяет повысить качество принимаемых решений, рост эффективности работы, квалификацию специалистов, проанализировать качество технологического процесса и качество изготавливаемой продукции. Проблема разработки и использования экспертной системы поддержки принятия решения реального времени является весьма актуальной в современном производстве и имеет целью снижение вероятности принятия ошибочного решения и повышения качества функционирования технологического оборудования. Материалы и методы. Научный и практический интерес представляет вопрос разработки и применения экспертной системы реального времени для повышения эффективности шлифовальной обработки деталей на станке с числовым программным управлением WеissWКG-05 для различных сочетаний обрабатываемых деталей и абразивного инструмента. Результаты. Приведены результаты практических исследований шлифовальной обработки 85 заготовок в производственных условиях на станке с числовым программным управлением WеissWКG-05, послужившие основой для определения периодичности правки абразивного круга и построения экспертной системы поддержки принятия решения. Разработана структура и построена экспертная система поддержки принятия решения реального времени при контроле эффективности процесса шлифования для различных сочетаний обрабатываемых деталей и абразивного инструмента. Выводы. Применение экспертной системы позволяет проанализировать качество технологического процесса, увеличить период правки абразивного инструмента более чем в 2 раза с сохранением качества поверхности деталей, что обеспечивает повышение эффективности обработки.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются детали, изготовленные из высокопрочной конструкционной стали марки 30ХГСН2А. Предметом исследования является формирование прочностных свойств деталей в результате упрочняющей обработки дробью. Цель работы - обоснование эффективности упрочнения деталей дробью при производстве и восстановлении, обусловливающее повышение общего технического ресурса деталей. Материалы и методы . Исследование процессов формирования прочностных свойств деталей выполнялось посредством проведения ряда многофакторных экспериментов с применением методов неразрушающего контроля и обработки полученных данных при помощи методов регрессионного анализа. Результаты. Результатом проведенных исследований стало получение регрессионных моделей зависимости величины усталостной прочности деталей от факторов обработки пластического деформирования и долговечности. Предложены оптимальные режим обработки на этапах производства и восстановления. Рекомендован уровень наработки для проведения наиболее эффективного процесса восстановления. Выводы. Анализ полученных результатов позволил подтвердить существующие теории о физической природе усталостных процессов и сделать вывод об эффективности применения процесса упрочнения деталей из высокопрочных сталей при производстве и после эксплуатации с целью восстановления и продления полного технического ресурса.