Введение. Определение местоположения подвижных объектов в закрытых помещениях обретает все большую актуальность в сфере здравоохранения. Слежение за перемещениями пациентов в режиме реального времени позволяет оказывать им своевременную медицинскую помощь при резком ухудшении жизненных показателей. Особенно важно отслеживать местоположение пациентов, перенесших хирургические вмешательства, так как риск наступления смерти вследствие возникновения послеоперационных осложнений для них крайне высок. Применение технологий локального позиционирования в составе телемедицинских систем позволяет решить указанную проблему, тем самым снизив уровень смертности пациентов и повысив качество медицинского обслуживания.

Цель работы. Изучение применимости магнитометрии, инерциальных и акустических технологий для локализации пациента в здании клиники.

Материалы и методы. Проведен анализ отечественных и зарубежных научных источников, посвященных локальному позиционированию на базе перечисленных технологий. Включенные в обзор работы опубликованы не ранее 2016 г. Большинство из них представлено в журналах с impact-фактором не ниже 3.

Результаты. В результате анализа сделан вывод о том, что ни одна из рассмотренных технологий не может использоваться самостоятельно. Инерциальные датчики обладают высокой точностью, но со временем погрешность измерений возрастает, поэтому они нуждаются в постоянной корректировке. Позиционирование на базе геомагнитного поля затрудняется помехами, вызываемыми работой аппаратов магнитно-резонансной томографии и рентгеновскими установками, повсеместно использующимися в медицинских учреждениях. Активная магнитометрия также имеет ряд недостатков, затрудняющих локальное позиционирование. Позиционирование на базе ультразвука может осложняться помехами, возникающими в результате работы аппаратов УЗИ. Использование слышимого звука создает шумовое загрязнение и негативно влияет на здоровье пациентов. Помимо этого акустические технологии не способны обеспечить безопасный канал связи для обмена данными.

Заключение. Рекомендовано комбинировать рассмотренные технологии позиционирования с другими технологиями в целях устранения обозначенных недостатков.

Введение. Сигналы с полиномиальным законом фазовой модуляции часто встречаются в системах радиосвязи, гидро- и радиолокации, акустики, технической диагностики. Оценивание полиномиальных коэффициентов фазы является актуальной задачей в теории сигналов. В настоящее время предложено большое количество алгоритмов оценивания. Оптимальным способом является метод максимального правдоподобия. Однако его реализация связана с проведением многомерного поиска, что делает метод малопригодным для практической реализации. Существуют близкие к оптимальным способы оценивания, среди которых можно выделить HAF-алгоритм, который основан на вычислении функции неопределенности сигнала высокого порядка (High order Ambiguity Function), и CPF алгоритм, который использует вычисление кубической фазовой функции (Cubic Phase Function) и дает близкие к оптимальным оценки для сигнала с квадратическим законом частотной модуляции. Недостатком первого из названных методов является большое количество комбинаторных шумовых компонент, возникающих в процессе решения. Недостатками второго – ограниченная область применения и реализация одномерного поиска оценок без возможности применения алгоритмов быстрого вычисления преобразования Фурье.

Цель работы. Синтезировать алгоритм оценивания коэффициентов фазового полинома произвольного порядка, дающий малое количество шумовых комбинаторных составляющих и основанный на использовании быстрых алгоритмов преобразования Фурье.

Материалы и методы. В статье введено понятие решающей функции, которая рассчитывается таким образом, чтобы ее фаза содержала только моном первого порядка с коэффициентом, равным старшему коэффициенту фазового полинома сигнала.

Результаты. Новый алгоритм оценивания, особенностью которого является возможность использования для нахождения оценок быстрых алгоритмов вычисления преобразования Фурье. Каждый полиномиальный коэффициент оценивается на основе унифицированной процедуры, которая уменьшает количество комбинаторных шумовых компонент в процессе поиска оценок.

Заключение. Синтезированный алгоритм дает асимптотически эффективные оценки при меньших отношениях сигнал/шум по сравнению с алгоритмом, основанным на вычислении функции неопределенности высокого порядка (HAF-алгоритмом).

Introduction. Simultaneous operation of numerous sources of radio emission form complex signal environment. Different devices with the common name “wideband analyzers” (WBA) are widely used to analyze and to control such environment. There is currently a need for developing the quantitative characteristics of a complex signal environment, which will make it possible to predict the stability of the WBA operation.

Aim. The development of the indicator of the signal environment complexity, which will make possible the quantitative assessment of such environment.

Materials and methods. To provide the desired indicator, simulation and mathematical tools for random events description are used. All calculations are performed using MatLab.

Results. The principles of disturbances in the WBA receiver and algorithmic errors in the processing of overlapped signals are described. To quantify the “complexity” of the signal environment it is proposed to use the probability that pulses from several sources overlap in time. This allows one to compare signal environments with each other. The new analytical expression for estimating the pulse overlap probability is proposed. Functions of the pulse overlap probability from the complex signal environment parameters were obtained.

Conclusion. According to the comparative analysis of the calculations using proposed analytical expression and simulation, the new expression allows one to achieve the calculation speed up to 6 orders of magnitude higher with an error below 7% compared to the simulation. The high performance of the calculations using the proposed expression allows one to simulate the complex signal environment in dynamics more efficiently.

Введение. В настоящее время разработка систем безопасной посадки вертолетов как наиболее сложного и опасного этапа полета является одной из приоритетных задач, решением которой занимается значительное число фирм в нашей стране и за рубежом. Посадка на неподготовленные (необорудованные) площадки со снежно-ледяным покровом может быть вызвана необходимостью доставки подразделений, грузов и боеприпасов в боевых условиях, поисково-спасательными операциями, эвакуацией пострадавших и т. д. Ключевым фактором в принятии решения на посадку является информация о высоте снежного и глубине ледяного покрова. В данной статье предложена дистанционная идентификация состояния снежно-ледяного покрова, исключающая необходимость присутствия человека из числа экипажа или спасателей на посадочной площадке.

Цель работы. Разработка метода дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова, используемого в определении возможности выполнения безопасной посадки воздушного судна вертолетного типа на водоем со снежно-ледяным покровом.

Материалы и методы. Численное моделирование в среде MatLab поляризационного отношения коэффициентов отражения Френеля эхосигналов с вертикальной и горизонтальной поляризацией в интервале от 25 до 45°.

Результаты. Интервалы поляризационных отношений соответствуют интервалам плотностей слоев снежно-ледяного покрова для фиксированных углов. Так, например, при θ = 34° для сухого снега ρ_ds = 100…500 кг/м³ (ε'_ds = 1.162…1.984) – P_rm= 5.6915...3.3266; сухого фирна ρ_df = 500…700 кг/м³ (ε'_df = 1.984…2.51) – P_rm= 3.3266...2.8311; сухого льда ρ_di = 700…913 кг/м³ (ε'_di = 2.51…3.179) – P_rm= 2.8311...2.4753. Решение обратной задачи реконструкции слоев осуществляется посредством косвенного определения комплексной относительной диэлектрической проницаемости каждого последующего нижележащего слоя с разрешением по действительной части 10^-2. Устанавливается тождественность полученных характеристик слоев снежно-ледяного покрова с расчетными (образцовыми) значениями.

Заключение. Дистанционная идентификация составляющих элементов структуры снежно-ледяного покрова позволяет автоматизировать процесс оценки возможности выполнения посадки, тем самым снизив время принятия решения и повысив уровень безопасности. В отличие от известных методов идентификации приповерхностного слоя осуществляется идентификация слоев многослойной среды.

Introduction. Heterojunction silicon solar cells represent one of the most promising directions for the development of solar photovoltaics. This is due to both their high power conversion efficiency and reasonable likelihood for further growth in performance, as well as good commercial potential of this technology, which relies on a transition from conventional diffusion-based processes to thin film deposition.

Aim. The paper describes results of optimization and fabrication of heterojunction silicon solar cells using the AK-1000 inline tool, adapted for processing of 6-inch wafers.

Materials and methods. In the manufacturing of solar cells, crystalline silicon wafers were subjected to wet chemical processes, and then electron, hole, and intrinsic types of conductivity of the layers based on amorphous silicon were deposited by plasma-chemical deposition. Precipitation of oxide transparent conductive layers was carried out by magnetron sputtering. To optimize the processes of obtaining solar cells, measurements of the reflection coefficient, of lifetime of minority carriers, and of current – voltage characteristics were used.

Results. As a result of the work, heterojunction solar cells were obtained in a laboratory in Kazakhstan with an efficiency of 20% without using of traditional diffusion processes for solar cells manufacturing.

Conclusions. The output parameters associated with light conversion efficiency demonstrate the possibility of further optimization of the parameters affecting the performance of heterojunction solar cells.

Введение. Резонаторы на основе эпитаксиально выращенных монокристаллических пленок железоиттриевого граната находят применение в сверхвысокочастотной электронике. Известно, что с ростом падающей на резонатор СВЧ-мощности начинают проявляться различные нелинейные эффекты: эффект бистабильности, нелинейный сдвиг частоты, нелинейное затухание и др. В настоящее время перечисленные нелинейные эффекты достаточно хорошо экспериментально исследованы. Ранее при описании колебаний различных динамических систем нелинейное затухание и нелинейный сдвиг частоты обычно рассматривались по отдельности. Известно, что эти эффекты могут возникать одновременно в пленочных ферромагнитных резонаторах с ростом амплитуды колебаний намагниченности.

Цель работы. Построение модели вынужденных колебаний в слабонелинейных системах с учетом нелинейного сдвига частоты и нелинейного затухания, а также ее экспериментальное обоснование на примере пленочного ферромагнитного резонатора.

Материалы и методы. Построение модели проводилось методом медленно меняющихся амплитуд. Экспериментальное исследование проводилось на макете пленочного ферромагнитного резонатора. Использовался векторный анализатор цепей Rohde&Schwarz ZVA 40. Измерялась частотная зависимость коэффициента отражения СВЧ-сигнала от резонатора.

Результаты. Модель нелинейных колебаний намагниченности с одновременным учетом нелинейного сдвига частоты и нелинейного затухания. Экспериментально измерены резонансные кривые при различных уровнях падающей на резонатор СВЧ-мощности. Показано, что нелинейное затухание ограничивает нелинейный сдвиг частоты колебаний намагниченности в касательно намагниченном пленочном ферромагнитном резонаторе.

Заключение. Построенная модель адекватно описывает поведение резонансных кривых пленочных ферромагнитных резонаторов при повышенных уровнях СВЧ-мощности. Нелинейное затухание приводит к расширению резонансных кривых, тем самым увеличивая потери. Этот эффект также увеличивает коэффициент отражения СВЧ-сигнала от резонатора.