SCI Библиотека

Возрастающая плотность движения водного транспорта в Москве требует упорядочения движения многочисленных туристических, прогулочных и рейсовых судов, а также обеспечения необходимого уровня безопасности пассажирских перевозок. Создаваемая Правительством города Москвы система организации движения пассажирских судов (СОД ПС) призвана решить указанные проблемы в акватории центрального бьефа города Москвы между шлюзами № 9 и № 10. В статье разработана концепция СОД ПС для города Москвы на основе инженерно-кибернетического подхода. Обоснован выбор системы высшего уровня (мета-системы), требованиям которой должна удовлетворять проектируемая система. Представлена структурная схема СОД ПС, включающая в себя пять подсистем. Рассмотрены факторы, определяющие свойства проектируемой системы, и ограничения, влияющие на функционирование СОД ПС. Разработанная концепция СОД ПС для города Москвы позволила выделить рациональную структуру телекоммуникационной подсистемы, формирующую каналы для мониторинга и управления элементами СОД ПС и осуществляющую обмен информацией между ними, а также между СОД ПС и внешними системами, и определить ее задачи. Описаны каналы связи, входящие в состав подсистемы телекоммуникации. Представлены внешние и внутренние факторы, способные повлиять на функционирование проектируемой СОД ПС и ее подсистемы телекоммуникации. Обоснована необходимость ввода в проектируемую СОД ПС модуля расчета точки встречи судов под мостами. Описаны способы передачи аварийных сигналов между СОД ПС и внешними системами. Представлен пример расстановки ретрансляторов УКВ-связи вдоль пассажирского маршрута № 1 на изгибах реки. Сделан вывод об оптимальности структуры подсистемы телекоммуникации, которая обеспечивает выполнение поставленных задач при минимизации привлекаемых ресурсов.

В работе рассматривается задача распространения сигнала внутри помещения. При решении данной задачи рассматривалось несколько этапов. На первом этапе была построена модель распространения электромагнитной волны через стену. Использовался подход, базирующийся на геометрической оптике. Для расчета степени поглощения требуется учитывать диэлектрическую и магнитную проницаемость материала стены. Чтобы обеспечить автоматизацию процесса вычислений, была написана программа на языке C++, которая дает возможности для того, чтобы быстро определить значения мощностей при заданных условиях. Исследовано затухание радиосигнала в зависимости от угла падения на стену. На втором этапе рассмотрена задача по определению уровня распространяющейся электромагнитной волны в различных точках внутри помещения. На третьем этапе рассмотрена задача оптимизации размещения передающего устройства внутри помещения. Был использован метод случайного поиска с последовательным сужением области определения значений. При этом требовалось применение метода сеток, являющегося локальным методом оптимизации. Для каждого участка сетки использовался метод золотого сечения. В итоге, после реализации нескольких десятков тысяч итераций, было определено оптимальное размещение передающего устройства. Научно-практическая значимость работы состоит в разработке комплексного алгоритма оптимизации размещения передающих устройств в помещении на основе вычислительного эксперимента.

В статье проводится детальная оценка возможностей применения патч-антенн, выполненная на основе анализа их достоинств и недостатков. Новая конструкция патч-антенны была подвергнута моделированию, включая описание ее структуры и создание трехмерной модели. Получено распределение поля в геометрии патч-антенны, что дает полную картину о влиянии ее структурных элементов на электромагнитные свойства. Кроме того, получена диаграмма направленности патч-антенны, которая раскрывает угловые особенности ее излучения. Построены графики коэффициента усиления одиночной патч-антенны, коэффициента равномерной решетки 8×8, коэффициента усиления микрополосковой патч-антенны 8×8, построенные в дБ-шкале. Показано, что конструкция прямоугольной микрополосковой патч-антенны с V-образными вырезами обеспечивает лучшую поляризацию на краях по сравнению с центром у предложенной модели патч-антенны, что может быть критическим фактором в реальных условиях эксплуатации, особенно в тех областях, где качество связи подвержено внешним воздействиям. Частота, при которой данная антенна резонирует, равна 1,403 ГГц, это позволяет расширить диапазон пропускания и повысить согласование импеданса. Эти результаты подчеркивают перспективность исследуемой конструкции патч-антенны в современных технологиях связи и беспроводных системах передачи данных.

В статье рассмотрена процедура проектирования методом наилучшей равномерной (чебышевской) аппроксимации оптимального нерекурсивного полосового цифрового фильтра с конечно-импульсной характеристикой (КИХ-фильтра). Фильтр предназначен для решения задачи выделения геомагнитных пульсаций типа Pc5 из набора показателей измерений геомагнитного поля. Этот тип пульсаций выбран в связи с доступностью 1-секундных данных в широко разнесенной сети геомагнитных наземных обсерваторий, имеющих стандартизированную геофизическую наземную аппаратуру. Данные, обработанные соответствующим образом, можно использовать, например, при детальном анализе свойств возмущений магнитного поля Земли в диапазоне длиннопериодных пульсаций, а также характера взаимодействия волн и частиц в магнитосфере. Результаты анализа можно использовать, в частности, при расчете прогноза космической погоды, что обусловливает актуальность настоящей работы. Решение задачи выделения пульсаций Pc5 производится путем пропускания исходного набора данных через полосовой КИХ-фильтр, обладающий требуемыми характеристиками, зависящими от диапазона периода пульсаций Pc5, - 150-600 секунд. Отсюда следуют границы полосы пропускания, равные 1.7-6.7 мГц. Выбор нерекурсивного полосового КИХ-фильтра обусловлен возможностью обеспечения линейной фазочастотной характеристики, исключающей фазовые искажения на выходе КИХ-фильтра, а также устойчивостью по определению данного типа фильтров. Первое условие также гарантирует и отсутствие требований к фазочастотной характеристике КИХ-фильтра. Работоспособность полученного цифрового фильтра продемонстрирована на примере обработки реального набора данных измерений состояния геомагнитного поля, полученного с геомагнитной обсерватории Lycksele (Швеция), входящей в международную сеть INTERMAGNET. Проектирование полосового КИХ-фильтра и расчеты проводились в MATLAB R2022b.

Рассмотрена модификация метода определения взаимных временных задержек сигналов на основе совместного измерения временного и частотного сдвигов. Модификация позволяет повысить степень выраженности корреляционного максимума для сигналов с частотной модуляцией. Приведены результаты исследования предложенного алгоритма при обработке сигналов с фазовой и частотной модуляцией в условиях априорной неопределённости относительно несущей частоты сигналов.

Рассмотрена модификация метода определения взаимных временных задержек сигналов на основе совместного измерения временного и частотного сдвигов. Модификация позволяет повысить степень выраженности корреляционного максимума для сигналов с частотной модуляцией. Приведены результаты исследования предложенного алгоритма при обработке сигналов с фазовой и частотной модуляцией в условиях априорной неопределённости относительно несущей частоты сигналов.

В работе предложено решение одной из задач, возникающих при построении современных систем безопасности движения в морских акваториях, а именно, оценивание размеров информативных фрагментов на изображении, которые представляется целесообразным использовать при обнаружении посторонних объектов на изображении морской поверхности. Оценивание размеров информативных фрагментов предложено осуществлять на основании вычисления среднего расстояния между контурами видимых на изображении элементов волн, такими как их гребни, впадины и др. Контуры данных элементов волн определяются на основе оператора Кэнни. Оценивание размеров информативных фрагментов выполняется вдоль столбцов и строк анализируемого изображения. Проведены вычислительные эксперименты, иллюстрирующие работоспособность разработанного алгоритма. Полученные оценки размеров информативных фрагментов изображений морской поверхности представляется целесообразным применять при их анализе, в частности, при решении задач обнаружения посторонних объектов на изображениях морской поверхности.

При эксплуатации антенн для различных радиоэлектронных систем актуальным является учет влияния отказов фазовращателей (ФВ) на характеристики фазированных антенных решеток, в частности волноводно-щелевой фазированной антенной решетки (ВЩФАР). Анализ публикаций показывает, что ситуации выхода из строя указанных элементов рассмотрены не в полной мере и исследования в этом направлении носят весьма ограниченный характер. В статье предложен алгоритм статистического моделирования влияния отказов на характеристики ВЩФАР. Приведено соотношение, связывающее диаграмму направленности с объемом статистической выборки и количеством ФВ, вышедших из строя.

Цель работы. Исследование характеристик ВЩФАР при отказах ФВ, когда их фаза принимает значение с дискретом 22.5° вместо требуемого значения.

Материалы и методы. При исследовании влияния отказов на характеристики ВЩФАР использовались методы статистического моделирования. Расчеты проводились на ЭВМ с помощью пакета прикладной математики Mathcad 15.

Результаты. В ходе исследований предложен алгоритм статистического моделирования влияния отказов на характеристики ВЩФАР. Приведено соотношение, связывающее диаграмму направленности с объемом статистической выборки и количеством ФВ, вышедших из строя. Исследовались неисправности излучателей от 5 до 35 из 50 элементов. Получено изменение следующих характеристик: среднеквадратическое отклонение - от 0.047 до 0.13; относительные значения: ширина диаграммы направленности - от 9 до 32 %; уровень боковых лепестков - от 13 до 72 %; мощность излучения - от 0.9 до 0.31.

Заключение. Полученные результаты исследований могут быть обобщены и использованы в радиоэлектронных системах с антенными решетками на этапе их разработки. Следующим направлением работы авторы считают исследование влияния отказов ФВ, при котором мощность не проходит в излучатель. Другим важным направлением является компенсация искажений в результате отказов антенных элементов.