Введение. Полианилин (Polyaniline – PANI) демонстрирует уникальное сочетание электрофизических свойств, стабильности и простоты синтеза, что относит его к числу наиболее перспективных проводящих полимеров. Способность к значительному изменению электропроводности в процессе протонирования открывает широкие возможности управления функциональными характеристиками материалов. Несмотря на интенсивные исследования, механизмы переноса заряда в системах на основе PANI остаются недостаточно изученными. Отсутствие единой теоретической модели, описывающей взаимосвязь между химической структурой и электронными свойствами, создает существенные ограничения для целенаправленного создания материалов на основе PANI с заданными параметрами.

Цель работы. Систематизация современных представлений о механизмах проводимости PANI с последующей разработкой комплексного подхода, объединяющего поляронную теорию и модели прыжковой проводимости.

Материалы и методы. Отбор литературных источников для анализа проводился с использованием хронологического подхода за период более 10 лет, что обусловлено необходимостью ретроспективного анализа формирования современных взглядов на механизм проводимости PANI и расширение областей его применения. Критерием формирования итогового массива источников послужило наличие в них фактических данных, соответствующих тематике исследования.

Результаты. Проведенный анализ выявил преобладание поляронного механизма проводимости протонированного PANI и недостаточность существующих теоретических моделей (прыжкового транспорта с переменной длиной прыжка и туннельных механизмов) для полного описания его электронных свойств, что требует разработки комплексного подхода, интегрирующего элементы различных теорий транспорта.

Заключение. Анализ современных теоретических подходов к описанию проводимости PANI выявил принципиальные различия в моделях прыжкового транспорта и туннельных механизмов. Отмечается, что ни одна из концепций не обладает достаточной предсказательной силой в отношении пространственного распределения переноса заряда. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости создания синтетической теории, объединяющей методологические преимущества рассмотренных подходов. Разработка такой гибридной модели позволит обеспечить прогресс в проектировании PANI-содержащих материалов с заданными электрофизическими характеристиками.

Введение. Определена нижняя граница Крамера–Рао для среднеквадратической ошибки оценки высоты при использовании непрерывного частотно-модулированного периодического сигнала. На основании анализа границы установлено, что периодическое переключение частоты излучаемого сигнала между двумя значениями, разница которых равна выбранному значению девиации, является тем типом частотной модуляции, который позволяет реализовать потенциальную точность оценивания высоты в радиовысотомерах малых высот. Однако использование такого сигнала в существующих радиовысотомерах, основанных на измерении частоты сигнала биений, невозможно. Альтернативным решением является организация режима фазового измерения высоты.

Цель работы. Исследование возможности реализации режима фазового измерения высоты в следящем радиовысотомере малых высот, использующем для оценки замкнутый контур фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), и проверка методом математического моделирования его работоспособности.

Материалы и методы. Предложена математическая модель следящего радиовысотомера с измерителем, использующим принципы ФАПЧ для реализации фазового метода измерения высоты.

Результаты. Математическое моделирование доказало работоспособность радиовысотомера с контуром ФАПЧ, в котором реализован фазовый метод измерения. При работе по плоской поверхности высотомер дает несмещенную и эффективную оценку высоты при отношениях сигнал/шум больших 5 дБ. В случае шероховатой поверхности качество оценки высоты в высотомере примерно на порядок выше по сравнению со следящими высотомерами, в которых реализован метод измерения на основе оценки частоты сигнала биений.

Заключение. Полученные в ходе математического моделирования данные свидетельствуют о возможности достижения потенциальной точности оценки высоты в радиовысотомере с контуром ФАПЧ, совмещающем частотный и фазовый режимы измерений. Дальнейшие исследования будут посвящены изучению влияния различных факторов на качество работы радиовысотомера и его схемотехнической реализации.

Введение. При измерении расстояния лазерным дальномером на пути следования луча встречаются помехи, влияющие на точность измерения расстояния. Классические алгоритмы фильтрации, анализирующие характеристики полученного сигнала, не могут отделить сигналы от естественных помех и целей. В рамках описываемой работы был предложен алгоритм классификации объектов с использованием методов обработки сигналов эхолокационной трассы, полученных при вертикальном зондировании с помощью лазерного дальномера. Основной задачей является селекция полезных сигналов на фоне естественных помех, таких, как атмосферные аэрозоли, дымка и облака. Для решения проблемы предложен метод выделения пиков интенсивности на эхолокационной трассе с последующей их классификацией с использованием методов машинного обучения. Благодаря предобработке сигнала возможна работа алгоритма с системами, имеющими разные параметры излучателя и приемного канала.

Цель работы. Разработать алгоритм выделения и классификации объектов на эхолокационной трассе, полученной при вертикальном зондировании с помощью лазерного дальномера.

Материалы и методы. Вертикальное зондирование осуществлялось с помощью экспериментального стенда, включающего в себя лазерный дальномер с источником излучения 100 мДж, длиной волны 1064 нм, что позволило собрать данные в различных метеорологических условиях. В выборку вошли эхолокационные трассы, полученные от разных объектов с различными характеристиками, например монолитные конструкции, решетчатые конструкции и естественные помехи, встречающиеся при вертикальном зондировании. В статье проведен сравнительный анализ алгоритмов: логистической регрессии, случайного леса, градиентного бустинга и нейросетевого алгоритма. Для оценки качества предсказания моделей были выбраны метрики accuracy и F1-score. Обучение моделей выполнялось на датасете, включающем облачные структуры, с разделением на обучающую и тестовую выборки.

Результаты. Модель градиентного бустинга продемонстрировала сопоставимый результат с нейросетевым алгоритмом, показав результат F1-score 0.89 на тестовой выборке, что позволяет использовать его в менее производительных системах без потери качества предсказания.

Заключение. Результаты подтверждают эффективность алгоритма для выделения полезного сигнала, полученного от объектов в условиях помех, что актуально для геодезии, навигации и спутникового зондирования.

Введение. В настоящее время наблюдается тенденция к миниатюризации печатных излучателей фазированных антенных решеток. При этом довольно часто от таких излучателей требуется работа в сверхширокой полосе (СШП) частот, возможность широкоугольного сканирования, а также работа на двух поляризациях. Для улучшения качества характеристик печатных излучателей иногда используются согласующие вставки определенного размера и формы.
Цель работы. Увеличение значения коэффициента перекрытия излучателя с сохранением СШП, широкоугольности сканирования в секторе углов ±60º, ограниченного рассогласованием, и электрической компактности с высотой, значение которой не превышает λ на верхней рабочей частоте, благодаря использованию различных согласующих металлических вставок.
Материалы и методы. Электродинамическое моделирование излучателя выполнено в составе бесконечной антенной решетки в системе автоматизированного проектирования Ansys HFSS.
Результаты. Использование металлических прямоугольных вставок размером 25.5×145.0 мм на краях излучателя позволяет расширить его рабочую полосу частот, а использование дополнительной вставки в расширяющейся щели позволяет улучшить его согласование (излучатель с комбинированными вставками). Рабочая полоса частот исходного излучателя по уровню коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) ≤ 3 располагается в диапазоне от 257.6 до 732.5 МГц, чему соответствует коэффициент перекрытия 2.844. Рабо-чая полоса частот излучателя с комбинированными вставками по тому же уровню КСВН располагается в диапазоне от 164.9 до 677.5 МГц, чему соответствует коэффициент перекрытия 4.109. Электрический размер предложенного излучателя на верхней рабочей частоте 677.5 МГц составляет 0.339λ × 0.339λ × 0.678λ, а на нижней 164.9 МГц 0.083λ × 0.083λ × 0.165 λ.
Заключение. Благодаря использованию комбинированных вставок удалось увеличить значение коэффициента перекрытия излучателя с сохранением СШП, широкоугольности сканирования в секторе углов ±60º и электрической компактности. Предложенный излучатель может использоваться в составе фазированных антенных решеток для систем радиосвязи, радиолокации и радионавигации.

Введение. Уровень безопасности при осуществлении различного рода деятельности на снежно ледяном покрове водоема напрямую зависит от того, насколько точно можно определить его состояние. Например, когда требуется посадить вертолет на необорудованную и неразведанную заснеженную площадку или на замерзший водоем, чтобы перевезти грузы, людей, эвакуировать пострадавших или провести поисково-спасательные работы. Возможность удаленно выявлять характеристики слоев снежно ледяного покрова и воссоздавать их структуру позволяет принять решение, можно ли сажать вертолет в выбранном месте или нужно искать альтернативную площадку, которая будет соответствовать необходимым требованиям. От этого будет зависеть уровень безопасности посадки воздушного судна.
Цель работы. Разработка неинвазивного метода исследования плоскослоистой среды посредством изучения поляризационных отношений сигналов обратного рассеяния с вертикальной и горизонтальной поляризациями в рамках работы радиолокационной системы подповерхностного зондирования, размещенной на борту вертолета.
Материалы и методы. Для моделирования работы радиолокационной системы, предназначенной для подповерхностного зондирования, применялась платформа Engee и язык программирования Julia.
Результаты. Создан инновационный метод, позволяющий дистанционно оценивать характеристики плоскослоистой среды. В основе подхода анализ поляризационных характеристик сигналов обратного рассеяния от границ раздела слоев плоскослоистой среды с вертикальной и горизонтальной поляризациями. Выявлены диапазоны соотношений поляризационных характеристик сигналов обратного рассеяния, которые коррелируют с различными плотностями слоев снежно ледяного покрова при определенных углах.
Заключение. Разработка неинвазивного метода исследования плоскослоистых сред посредством изучения поляризационных характеристик обратнорассеянного радиосигнала открывает новые возможности в оценке снежно-ледяного покрова. Благодаря этому подходу становится возможным автоматизировать процедуру анализа пригодности неподготовленных и неразведанных заснеженных площадок или водоемов со снежно ледяным покровом для посадки вертолетов. Отличительная черта предложенного метода заключается в его способности распознавать все слои в многослойной среде, в то время как существующие методы, как правило, ограничиваются анализом лишь приповерхностного слоя.

Введение. Интерес к исследованиям автономных малогабаритных транспортных устройств в последние годы стремительно растет, при этом задачи навигации являются ключевыми и первоочередными для их решения. В условиях внешней среды использование глобальной спутниковой навигационной системы остается оптимальным решением благодаря широкому покрытию, автоматичности и простоте применения. Однако движение в неизвестных и GPS недоступных средах, таких как помещения, остаются открытой научной задачей. Система Valve Lighthouse была предложена для навигации транспортных устройств в ограниченных пространствах благодаря высокой степени автоматизации, низкой стоимости, простоте развертывания, а также крайне компактным сенсорам, устанавливаемым на устройство, что делает ее особенно подходящей для малогабаритных транспортных устройств. Однако, как и другие системы навигации в помещении, Lighthouse не позволяет строить карту неизвестной среды (обнаруживать препятствия), что может приводить к столкновениям и повреждению устройства. Поэтому интеграция с системой построения карты является необходимой. В настоящее время оптимальным выбором для малогабаритных устройств является ORB SLAM на основе монокулярной камеры. Единственным существенным недостатком монокулярных систем является невозможность определе-ния коэффициента масштаба карты. С этой целью в данной статье предлагается алгоритм определения коэффициента масштаба карты системы ORB SLAM при ее интеграции с инфракрасной системой.
Цель работы. Определение коэффициента масштаба карты системы ORB SLAM в интегрированной системе с инфракрасной системой.
Материалы и методы. Предложенный метод основан на адаптивном расширенном фильтре Калмана с окном "Sage" в сочетании с методом оценки максимального правдоподобия.
Результаты. Предложенный алгоритм позволяет в реальном времени определять коэффициент масштаба карты системы ORB SLAM по каждой оси.
Заключение. Предлагается алгоритм определения коэффициента масштаба карты системы ORB SLAM по каждой оси в реальном времени в составе интегрированной системы с инфракрасной системой Valve Lighthouse.

Введение. Микрофокусная рентгеновская трубка является важной составляющей современной медицинской диагностики, научных исследований и промышленных применений. Одним из ее основных элементов служит система фокусировки, частью которой является магнитная линза. Ее характеристики во многом определяют разрешающую способность устройства. На эффективность и надежность работы фокусирующей системы важное влияние оказывает правильный учет тепловых режимов. Проблема теплового расчета приобретает особую значимость ввиду интенсивного роста требований к качеству рентгеновских изображений. Для охлаждения электронных линз системы фокусировки рентгеновской трубки в основном используют принудительное жидкостное охлаждение, что создает дополнительные трудности и затраты при производстве и эксплуатации прибора.

Цель работы. Построение численной модели тепловых процессов в магнитной линзе, а также определение ее оптимальных параметров для возможности работы без принудительного жидкостного охлаждения и обеспечения микронного диаметра фокусного пятна.
Материалы и методы. Для построения модели тепловых процессов в магнитной линзе применялись численно аналитические методы. Оценка полученных результатов выполнялась численным моделированием тепловых процессов, реализованным в среде Comsol Multiphysics.
Результаты. Значения температуры катушки магнитной линзы, полученные в рамках расчетной модели и в результате моделирования, не превышают предельно допустимых значений. Графики распределения температуры по сечению катушки в рамках расчетной модели и в модели Comsol Multiphysics имеют одинаковую форму, что подтверждает справедливость расчетов.
Заключение. Полученные оптимальные параметры магнитной линзы обеспечивают ее стабильную работу при естественном охлаждении.

Введение. В настоящее время ведется интенсивный поиск и исследование сред, позволяющих создавать современные газовые сенсоры, а также устройства для очистки воды и воздуха. Среди различных методов очистки воздуха и воды именно фотокатализ занимает перспективное место. Из множества материалов с данным эффектом, благодаря своим свойствам, сильно выделяется диоксид титана. Самый подходящий для получения данного материла метод – реактивное магнетронное распыление.
Цель работы. Изучение влияния параметров метода синтеза на варьирование эффективности фотокатализатора на основе TiO2 для его дальнейшего применения в области очистки воды и использования в качестве газовых сенсоров.
Материалы и методы. В ходе работы были получены две серии по 5 образцов. При получении первой серии варьировалось время напыления (3, 7, 10, 15, 30 мин), а при получении второй – соотношение аргона и кислорода в реактивной смеси (90/10, 70/30, 50/50, 30/70, 10/90 %). Далее каждый образец из обеих серий подвергался облучению в течение 2 ч, а затем исследовался на гидрофильность с помощью прибора ОСА 15 ЕС.
Результаты. По результатам исследования были получены две зависимости, а именно: краевого угла смачивания от времени напыления и угла смачивания от содержания кислорода в реактивной смеси. Было выявлено, что данный метод подходит для получения фотокаталитических пленок диоксида титана. Показано, что при увеличении толщины пленки показатель краевого угла смачивания колеблется в пределах от 37 до 45º. Увеличение времени напыления в 10 раз (3 мин против 30 мин) не вызвало каких-то серьезных различий в фотокаталитических и гидрофильных свойствах двух данных образцов. Экспериментально доказано, что наиболее фотоактивные пленки можно синтезировать при соотношении Ar/O2 90/10 и 10/90 %.
Заключение. Результаты описываемой работы доказывают, что уже на данном этапе разработанную фотокаталитическую пленку диоксида титана вполне можно рекомендовать для решения ряда задач по очистке воды и применения в качестве газовых сенсоров.

Введение. Формирование обоснованных нормативных диапазонов биомеханических параметров движений человека критически важно для диагностики нарушений, планирования оперативного и консервативного лечения в травматологии-ортопедии, контроля реабилитации и разработки реабилитационных устройств. Разработка методики сбора и анализа данных является приоритетной задачей для создания такой базы.
Цель работы. Разработка и апробация методики сбора и анализа биомеханических параметров основных двигательных активностей (ходьба, приседания, выпады, наклоны туловища) с использованием современных средств регистрации для создания нормативной базы пространственно-временных, угловых и электромиографических характеристик.
Материалы и методы. Использованы: система захвата движения Qualisys, динамометрические платформы Kistler, система беспроводной поверхностной электромиографии (ЭМГ) Delsys Trigno. В исследовании участвовали 8 здоровых добровольцев. Данные собирались в научно-исследовательской лаборатории "Системы захвата и моделирования движения" СПбГЭТУ "ЛЭТИ". Предобработка данных включала интерполяцию траекторий маркеров, сглаживание ЭМГ-сигналов и удаление выбросов. Нормативные диапазоны рассчитывались на основе средних значений и стандартных отклонений.
Результаты. Разработана и апробирована методика сбора биомеханических данных для четырех движений. Получены усредненные значения и предварительные нормативные диапазоны кинематических, кинетических и ЭМГ-параметров, отражающие паттерны движений и мышечной активации у здоровых лиц. Результаты показали, что предложенная методика эффективна для комплексного сбора и анализа биомеханических данных. Использование систем Qualisys и Delsys Trigno обеспечило точную регистрацию параметров движения. Разработанные предварительные нормативные диапазоны демонстрируют потенциал методики для применения в задачах диагностики двигательных отклонений, реабилитации и инженерного проектирования.
Заключение. Полученные нормативные данные служат основой для дальнейшего расширения выборки и формирования полноценной базы, необходимой в клинической практике и инженерных разработках в обла-сти коррекции движений.