Статья посвящена задаче обоснования различных методов повышения точности определения параметров движения наземного объекта (НО) с помощью аппаратуры, установленной на борту беспилотного летательного аппарата (БЛА), основанных на комплексном использовании информации, поступающей как с бортовых систем видеонаблюдения, так и основанной на рассмотрении априорных стохастических математических моделей движения НО. На основе анализа математических моделей бортовых систем видеонаблюдения обоснован общий вид стохастической математической модели измерителя параметров движения НО. Сделано обоснование стохастической динамической математической модели изменения параметров движения НО, основанной на возможности априорного получения экспериментальных данных о движении НО в типовых условиях с последующей статистической обработкой полученных результатов. Проведено сведение прикладной задачи слежения за НО к ее классической постановке с различными вариантами представления в математической форме. Рассмотрены различные варианты решения задачи оценивания параметров движения НО в зависимости от ее постановки при наличии измерений. Приведены различные полученные аналитически решения данной задачи, основанные на соответствующих обоснованных критериях качества. В соответствии с этими критериями приведены алгоритмы комплексной обработки априорной и апостериорной информации о движении НО. Проведена оценка возможных ошибок оценивания параметров движения НО, вызванных методически неправильной постановкой задачи. Разработана компьютерная модель, на основе которой проведено исследование полученных аналитическими методами алгоритмов обработки на борту БЛА информации о параметрах движения НО. Приведенные графические зависимости наглядно показывают качественные и количественные изменения оцениваемых параметров и возможных ошибок оценивания в различных условиях. Полученные результаты предоставляют исследователям возможность на этапе предварительного проектирования бортовых систем БЛА обосновывать некоторые основные требования к элементам беспилотного авиационного комплекса, выполняющим задачи управления БЛА и формирования оптимальной траектории его полета при сопровождении НО.
Наука и техника
2025. — Выпуск 5
Содержание:
Основной проблемой обработки изображений в системах автоматизированного наблюдения, медицины и дистанционного зондирования является устранение шума на изображениях. Шум типа «соль и перец» (Salt-and-pepper noise – SAPN) существенно снижает качество изображения по причине случайного и интенсивного изменения значений пикселей. При более высоких плотностях шума основной проблемой традиционных алгоритмов фильтрации становится поиск баланса между подавлением шума и сохранением деталей сигнала. При цифровой обработке изображений точность проводимых операций очень важна. Однако во время съемки и передачи изображений они часто подвергаются воздействию различных шумов. В данной исследовательской статье предлагается использовать адаптивный взвешенный среднемедианный фильтр (Adaptive Weighted Mean-Median Filter – AWMMF), который обеспечивает надежное применение метода, предназначенного для удаления шума типа «соль и перец». Размер окна фильтрации динамически регулируется в зависимости от локальной плотности шума. Адаптивный взвешенный среднемедианный фильтр объединяет взвешенную комбинацию средних и медианных значений для обеспечения улучшения качества восстановления, сохраняя при этом детали изображения. Эффективность предлагаемого алгоритма оценивается на стандартном эталонном изображении Lena и сравнивается с такими существующими методами шумоподавления, как адаптивный нечеткий медианный фильтр, быстрый и эффективный медианный фильтр, нелинейный гибридный фильтр, улучшенный адаптивный нечеткий фильтр типа 2, фильтр регенерации, глубокая сверточная сеть и адаптивный коммутационный модифицированный несимметричный усеченный медианный фильтр на основе принятия решений. При анализе качества работы предлагаемого метода учитываются следующие параметры: пиковое отношение сигнала, среднеквадратичная ошибка, индекс структурного сходства и коэффициент улучшения изображения. Адаптивный взвешенный среднемедианный фильтр обеспечивает надежное и эффективное решение для удаления шума типа «соль и перец», что позволяет использовать его для реальных приложений обработки изображений.
Ключевые слова
Жаропрочная сталь Р91 с высоким содержанием хрома используется при изготовлении элементов котлов и паропроводов, работающих под давлением пара до 31 МПа и при температурах до 600 °C. Однако повышенная диффузионная ползучесть, обусловливающая образование в зоне термического влияния (ЗТВ) сварного соединения трещин III или IV типов, значительно снижает срок эксплуатации сварных конструкций из данной стали. Цель работы – разработка технологии, включающей до и постсварочную термическую обработку стали, позволяющую обеспечить равенство значений микротвердости сварного шва и ЗТВ при сохранении ее высокой ударной вязкости. В работе исследовано влияние режимов постсварочной термической обработки стали Р91 на механические свойства и характер разрушения при испытании на ударный изгиб ослабленного участка в зоне термического влияния. Получены экспериментальные зависимости усилия разрушения от времени при ударе маятника и прогиба образцов от усилия разрушения, с использованием которых определены: энергия зарождения трещины, полная энергия разрушения, максимальная величина прогиба образца до разрушения, максимальное усилие и усилие разрушения, время до разрушения. Показано, что сочетание пятикратной досварочной термоциклической обработки (ТЦО) в диапазоне температур 700–1050 °С с дальнейшей TIG сваркой с тепловложением не более 4,4 кДж/см в каждый проход и пятикратной постсварочной ТЦО в диапазоне 700–1050 °С с последующей пятикратной ТЦО в диапазоне 300–700 °С позволяет повысить значения ударной вязкости до 96,8 Дж/см2 в ослабленном участке зоны термического влияния, что значительно превышает величину ударной вязкости (29 Дж/см2) в ослабленном участке ЗТВ при стандартной термической обработке. При этом за счет дои постсварочной ТЦО удалось добиться максимальной стабильности значений микротвердости в ЗТВ.
Ключевые слова
Цель работы – расчетная оценка влияния монтажной погрешности в виде эксцентриситета рабочей зоны и зоны захватов на измеряемое значение модуля продольной упругости при растяжении стержней из однонаправленных стеклопластиков. Методика исследований включала составление расчетной схемы и анализ напряженно- деформированного состояния статически неопределенного стержня, подвергнутого осевому растяжению. Радиальное смещение конца стержня с жестко защемленными краями равно монтажному эксцентриситету рабочей части относительно зоны захвата. Дополнительные осевые деформации стержня определены энергетическим методом с использованием интеграла Мора. Влиянием поперечной силы на продольные деформации стержня пренебрегали вследствие его малости. Получена аналитическая зависимость для определения продольных деформаций, обусловленных влиянием изгибающего момента от эксцентрично прикладываемого растягивающего усилия. Расчетную оценку дополнительных деформаций производили на примере стержней круглого поперечного сечения и полос прямоугольного поперечного сечения, изготовленных из однонаправленных стеклопластиков с показателями деформационных свойств, идентичными показателям арматуры стеклопластиковой номинальным диаметром 6 мм, изготовленной в соответствии с СТБ 1103–98. Показано, что для стержней с отношением длины l к диаметру d или толщине h не менее 30 дополнительные продольные деформации стержня, определяющие погрешность измерения модуля продольной упругости, не превышают 1 % во всем рассмотренном диапазоне осевых нагрузок. Более заметный вклад наблюдается для коротких стержней (l/d = 20) при уровне растягивающих осевых напряжений 200 МПа и менее. Результаты исследований могут быть использованы в инженерной практике и в учебном процессе при подготовке специалистов строительного и химико-технологического профиля.
Ключевые слова
При обработке оптических деталей, в том числе линз, используют метод силового замыкания, который отличается от геометрического замыкания, применяемого в механообработке, тем, что в нем инструмент самопроизвольно устанавливается по детали и совершает сложное перемещение по ее исполнительной поверхности, состоящее из относительного и переносного движений. Изложена принципиальная конструкция технологического оборудования для параллельного формообразования исполнительных поверхностей линз в условиях силового замыкания при непрерывном направлении рабочего усилия по нормали к обрабатываемым сферическим поверхностям детали и при постоянном его значении в процессе возвратно-вращательных движений инструментов, обусловленном наличием в конструкции оборудования механизмов регулирования величины усилия прижима инструментов к заготовке детали посредством изменения угла наклона рабочих элементов этих механизмов. Представлены результаты определения скорости съема припуска с исполнительной поверхности линзы при направлении силы прижима инструмента по вертикали и по радиусу кривизны детали. Выполнена формализация геометрических связей исполнительного механизма технологического оборудования. Получены формулы для расчета длины входного звена исполнительного механизма, обеспечивающей необходимую амплитуду переносного движения его выходного звена, и для определения линейной скорости инструмента в его возвратно-вращательном перемещении по обрабатываемой поверхности линзы. Проведены экспериментальные исследования процесса финишной обработки линз по классической схеме, когда усилие прижима инструмента в процессе его возвратно-вращательного перемещения по исполнительной поверхности детали направлено по вертикали, и по схеме, когда это усилие совпадает с нормалью к сферической поверхности детали. В результате выявлено повышение производительности и качества обработки в среднем на 15 и 30 % соответственно.
Ключевые слова
Беларусь имеет сравнительно небольшое количество крупных гидроузлов из-за равнинного рельефа и умеренного климата. Все они построены в последнее десятилетие и удовлетворяют требованиям нормативных документов. Также на территории страны располагаются более 140 гидроузлов, относящихся к 4-му классу надежности. Необходимо отметить, что эксплуатация водохозяйственных сооружений играет важную роль в регулировании стока рек, обеспечении водоснабжения, ирригации, судоходства и защите от паводков. В работе рассмотрены подходы к математическому моделированию процессов прохождения паводков через реконструируемые гидроузлы. Основное внимание уделено разработке и применению комплексных моделей, позволяющих прогнозировать изменение уровней воды, нагрузок на сооружения и возможных аварийных ситуаций. Разработанная методика основана на совместном решении уравнений баланса воды и гидродинамических уравнений (Сен-Венана) для описания движения потока в водохранилище и нижнем бьефе. Для учета особенностей реконструируемого гидроузла применяются уточненные расчеты пропускной способности водосбросов, влияние изменения профиля сооружений. Предлагается алгоритм, включающий: оценку исходных гидрологических данных и сценариев паводка; расчет динамики наполнения водохранилища; моделирование взаимодействия потоков с элементами гидроузла. Проведенные расчеты позволяют определить критические уровни воды, оптимальные режимы управления затворами и оценить риски перелива или разрушения сооружений. Полученные результаты могут быть использованы при разработке проектов реконструкции, в оперативном управлении гидротехническими сооружениями и для подготовки планов мероприятий по предотвращению чрезвычайных ситуаций. На основании методики, разработанной автором, рассмотрен пример прогнозного расчета уровней в русловом водохранилище ГЭС «Яново» и определены параметры потока в нижнем бьефе с определением границ затопления.
Ключевые слова
Целью настоящей публикации является определение основных направлений национальной научно-технической деятельности в сфере обеспечения безопасности дорожного движения в период с 2000 по 2024 г. в соответствии с современной постановкой проблематики, сформулированной в Концепции обеспечения безопасности дорожного движения. Для этого рассмотрены научно-исследовательские, опытно-конструкторские и опытно- технологические работы, зарегистрированные в Государственном реестре научно-исследовательских работ, а также авторефераты, размещенные в электронном каталоге Национальной библиотеки Беларуси. В статье описаны методы поиска исходных данных в указанных электронных базах данных. В качестве результатов приводятся количественные данные, характеризующие НИОК(Т)Р в сфере обеспечения безопасности дорожного движения, выполненных за последние 25 лет в Республике Беларусь в разрезе ведомственной подчиненности организаций-исполнителей, а также решаемых научных проблем. Показана тенденция к снижению активности научно-технической деятельности в предшествующие пять лет и сформулированы вероятные причины ее возникновения. Анализ диссертационных исследований свидетельствует о наличии экспертного сообщества в сфере обеспечения безопасности дорожного движения. Количество квалификационных научных работ и их проблематика, по мнению автора, являются явными признаками формирования специальности «Обеспечение безопасности дорожного движения», формализация которой могла бы послужить дополнительным импульсом к развитию в данном направлении. В результате проделанной работы предложены направления дальнейших исследований, которые могут быть как продолжением данной работы, так и новыми, соответствующими актуальным проблемам обеспечения безопасности дорожного движения, основанными на принципах межведомственного взаимодействия.
Ключевые слова
Анализ основных теорий и моделей роста позволил обосновать инновации и инвестиции в качестве системообразующих факторов устойчивого экономического развития, а оценка истории становления белорусской государственности на современном этапе – выявить основные направления развития ее экономики (диверсификация, привлечение иностранных инвестиций, развитие человеческого капитала, реформирование государственного промышленного сектора, социальная защита и справедливость). Проведена оценка отношений между государством и рынком, формирующая уровень взаимодействия органов государственного управления с научными и промышленными организациями за период с момента становления белорусской государственности на современном этапе ее развития до настоящего времени. Проведенный анализ текущего состояния отдельных индикаторов оценки и способов использования различных рычагов механизма государственного управления, оценки динамики ключевых показателей развития научно-промышленного комплекса в России, а также изучение зарубежного опыта позволили выработать предложения по перспективным направлениям государственной политики в области привлечения инвестиций для реализации программы развития научно-промышленного комплекса. Настоящее исследование направлено на определение условий и форм привлечения инвестиций для формирования и развития научно-промышленного комплекса (НПК) с учетом текущих экономических реалий Республики Беларусь, оценку потенциала государственной инвестиционной политики и выработку практических рекомендаций. В качестве задач исследования выделяются: анализ динамики инновационного развития, выявление препятствий к формированию эффективного НПК, а также сопоставление национальной практики с международным опытом.