Введение. При изготовлении печатных плат (ПП), в том числе их макетов, одной из важных задач является обеспечение совмещения одних слоев проводящего рисунка с другими. Если для применяемых на сегодняшний день (стандартных) технологий изготовления величины рассовмещений, причины их возникновения и меры предотвращения их возникновения известны, то для ПП, изготовленных методами 3D-печати, подобные исследования прежде не проводились. В дополнение к этому актуальной темой для 3D-печати, непосредственно связанной с топологической точностью, а именно одной из ее составляющих - погрешностью совмещения, является обеспечение возможности извлечения напечатанной части изделия во время печати для проведения определенных операций, например внутреннего монтажа компонентов, и ее последующий возврат для продолжения печати.

Цель работы. Количественная оценка и анализ причин возникновения погрешности межслойного совмещения ПП, изготовленных с помощью 3D-печати.

Материалы и методы. Для исследования используются: материал - полиэтилентерефталат-гликоль (PETg); слайсер - Ultimaker Cura; 3D-принтер - Ender 3 S1; латунное экструзионное сопло диаметром 0.3 мм. Исследование проводится на производственной базе Научно-образовательного центра "Центр аддитивных технологий" при МГТУ им. Н.Э. Баумана. Оценка погрешности совмещения выполняется по микрошлифам, результатам рентгеновского контроля и использования подхода к декомпозиции погрешностей, описанного Ю.Б. Цветковым для изделий электроники.

Результаты. Показана возможность изготовления макетов ПП с тремя проводящими слоями, в том числе с возможностью извлечения напечатанной части изделия с последующим возвратом за счет ее совмещения по напечатанным штифтам. Выявлено, что наибольший вклад в погрешность совмещения вносят масштабные искажения: в среднем около 150 мкм для каждого слоя в сравнении с его 3D-моделью и около 60 мкм при сравнении топологий слоев Тор с Bottom, что превышает общее значение рассовмещения между двумя слоями в ±50 мкм, характерное для штифтовой технологии совмещения, и говорит о необходимости контроля и минимизации возникающих температурных воздействий, например, с использованием термостатируемой рабочей камеры 3D-принтера.

Заключение. Анализ возможных причин возникновения рассовмещений показывает значимость влияния температурных градиентов, возникающих во время 3D-печати. Предложенный способ изготовления позволяет извлечь изделие во время печати с последующим возвратом и может быть использован для создания макетов ПП с двумя и более проводящими слоями независимо от применяемого метода 3D-печати.

Введение. В условиях глобализации транспортировка нефтепродуктов танкерным флотом становится одной из причин возникновения техногенных катастроф в акваториях морей и океанов. В таких условиях важную роль играет экологический мониторинг, обеспечивающий своевременное выявление результатов техногенных катастроф. Указанная задача решается с помощью распознавания образов, полученных с беспилотных летательных аппаратов, предполагающего отбор только того фото- и видеоконтента, на котором запечатлены следы техногенных аварий или результаты их последствий.

Цель работы. Разработка научно-технических подходов, позволяющих еще на предварительном этапе в автоматическом режиме осуществлять селекцию входных данных, поступающих в виде фото- и видеоизображений с беспилотных летательных аппаратов.

Материалы и методы. В теоретической части исследования применяется метод классификации на основе методов теории распознавания образов. В ходе работы применялась математическая обработка и расчет в программе MATLAB. Моделирование проводилось в среде САПР MathCAD.

Результаты. Проведены эксперименты, заключающиеся в выборе базиса формирования дискретного вейвлет-преобразования. Для моделирования были отобраны результаты исследования чувствительности векторов признаков изображений, формируемых на основе различных видов вейвлет-преобразований. Разработана концепция построения изображений в интересах формирования векторов признаков.

Заключение. Предложен подход к формализации изображений в интересах формирования векторов признаков. Обоснована метрика оценки их контрастности. В ходе практической части установлено, что чувствительность системы распознавания, определяемая на основе представления изображений в виде матриц дискретных вейвлет-преобразований, зависит не только от типа материнского вейвлета, но и от значения параметра масштаба.

Введение. В настоящее время вопрос реализации двухдиапазонного режима работы директорных дипольных антенн представлен широким рядом работ, практически все из которых посвящены изучению свойств классического диполя с центральным типом возбуждения. В то же самое время вопрос концевого возбуждения излучателей для двухдиапазонных директорных антенн остается открытым. Проектирование таких излучателей требует глубокого анализа с точки зрения разработки как математических, так и электродинамических моделей (топологий), соответствующих тактико-техническим требованиям современных цифровых антенных решеток. Компоновка излучателей с концевым возбуждением для двухдиапазонных приложений дает возможность решить ряд технологических задач, связанных с размещением дополнительных радиотехнических элементов на излучающем модуле.

Цель работы. Обоснование, в рамках системного подхода к проектированию антенных элементов и узлов, процедуры определения стартового облика возбудителя двухдиапазонной антенны, пригодной для полуавтоматизированного проектирования более сложных антенных систем, таких как фазированные антенные решетки и директорные антенны.

Материалы и методы. В рамках исследования для определения входного импеданса двухдиапазонной системы, состоящей из двух активных излучателей и двух пассивных директоров, используется метод наводимых электродвижущих сил. Модели двухдиапазонных директорных излучателей разработаны с применением пакета полноволнового электромагнитного моделирования CST Studio Suite 2021.

Результаты. В статье представлены результаты разработки процедур полуавтоматического проектирования антенн с двухдиапазонной функцией входного импеданса с учетом специфики электродинамического режима возбуждения линейных диполеподобных проводников источником с разнесенными в пространстве выходными клеммами. Проанализированы варианты и предложены пути реализации печатной компоновки антенны, выполненной на стандартных радиотехнических компонентах, подразумевающих серийное изготовление.

Заключение. На основе предложенных моделей могут быть спроектированы директорные, турникетные, кардиоидные антенны, а также антенные решетки.

Введение. 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.

Введение. Обнаружители с постоянным уровнем ложной тревоги (CFAR-обнаружители) нашли применение в радиолокаторах с синтезированной апертурой. Принцип работы классического CA-CFAR-обнаружителя основан на сравнении решающей статистики в тестируемом элементе разрешения с адаптивным порогом, который вычисляется по сигналам в контрольных элементах. В качестве решающей статистки используется оценка мощности сигнала, поэтому обнаружение сигнала цели основано на яркостном контрасте тестируемого и контрольных элементов разрешения. Такой обнаружитель является оптимальным, если помеховый фон однороден. При нарушении однородности фона качество обнаружения снижается. Известны несколько способов улучшения качества обнаружения (GO-CFAR, SO-CFAR, OS-CFAR и др.). Однако сам принцип обнаружения по яркостному контрасту в таких CFAR-обнаружителях остается неизменным.

Цель работы. Синтезировать CFAR-обнаружитель, который использует для обнаружения не только яркостный контраст между тестируемым и контрольными элементами разрешения, но и спектральные отличия сигналов.

Материалы и методы. В предлагаемом CFAR-обнаружителе используются оценки алгебраических моментов спектральной плотности мощности сигналов в элементах разрешения по дальности, на основе которых вычисляются 3 решающие статистики, содержащие информацию о мощности, положении энергетического центра и ширине спектра сигнала . Решение о присутствии цели в тестируемом элементе разрешения осуществляется по правилу "2/3" (2 превышения порога из трех проверок).

Результаты. Сравнение предлагаемого обнаружителя с SO-CFAR-обнаружителем с помощью компьютерного моделирования показало, что при отношении сигнал/помеха -6 дБ и вероятности ложной тревоги 10^-4 вероятность правильного обнаружения предлагаемого обнаружителя составляет 0.933 против 0.708 у SO-CFAR-обнаружителя.

Заключение. Предложен трехпараметрический CFAR-обнаружитель цели для радиолокатора с синтезированной апертурой, в котором решение о присутствии цели принимается на основе оценки трех алгебраических моментов спектра сигнала. Синтезированный алгоритм обнаружения может быть также использован для обнаружения движущихся целей в радиолокаторе с синтезированной апертурой.

Введение. Радиолокационные изображения винтов летательных аппаратов позволяют существенно улучшить качество решения задач распознавания и защиты от имитирующих помех. Эти изображения могут быть получены с использованием алгоритмов, основанных на обращенном синтезе апертуры антенны. Ключевым фактором, определяющим качество получения изображений, является точность измерения частоты следования лопастей винта. В 2019 г. предложен способ измерения частоты следования лопастей, основанный на свертке спектра "вторичной" модуляции сигнала с одновременным устранением влияния доплеровской частоты сигнала, отраженного от корпуса летательного аппарата. В основе способа лежит циклически повторяющаяся процедура свертки сигнала. При последовательном анализе количество циклов определяется отношением максимального значения частоты следования лопастей (сотни герц) к дискретному частотному сдвигу (тысячные доли герца). В этом случае для решения задачи измерения требуемое количество циклов составляет сотни тысяч, что приводит к дорогостоящей практической реализации.

Цель работы. Разработка способа двухэтапного измерения частоты следования лопастей, позволяющего сократить количество циклов свертки сигнала в сотни раз.

Материалы и методы. Предлагаемый способ направлен на реализацию цепей адаптации к априорно неизвестной частоте вращения винта летательного аппарата, которую можно определить исходя из частоты следования лопастей. Способ предполагает измерение частоты следования лопастей в 2 этапа: на первом этапе выполняется грубое измерение частоты следования лопастей, а на втором - точное измерение в пределах максимальных ошибок грубого измерения.

Результаты. Разработан способ двухэтапного измерения частоты следования лопастей в приложении к построению радиолокационных изображений винтов летательных аппаратов. Работоспособность способа иллюстрируется на примере сигнала, отраженного от вертолета Ми-8. Сформировано требование к ошибке измерения частоты следования лопастей и к шагу анализа по частоте на этапе точного измерения. Обосновано требование к частоте повторения зондирующих сигналов, при выполнении которого обеспечивается однозначное восстановление спектра "вторичной" модуляции сигнала, отраженного от лопастей винтовых летательных аппаратов.

Заключение. Разработанный способ двухэтапного измерения частоты следования лопастей обеспечивает адаптацию алгоритмов построения радиолокационных изображений винтов летательных аппаратов к частоте вращения этих винтов.

Введение. Программные средства компьютерной симуляции и прототипирования позволяют значительно упростить процесс проектирования сложных информационно-измерительных систем, в том числе радиолокационных систем (РЛС) и комплексов. В настоящее время существует множество программных пакетов, позволяющих в той или иной степени решать данные задачи. Однако данные программные пакеты либо являются универсальными и не учитывают специфику работы РЛС, что требует собственноручной реализации математических моделей для симуляции радиолокационных сигналов, либо позволяют решать узкий спектр задач прототипирования и разработки алгоритмов обработки радиолокационной информации для строго определенного типа (или даже конкретной модели) радиолокатора. Некоторые из программных пакетов, например MATLAB, предлагают пакеты расширений, позволяющие производить симуляцию радиолокационных сигналов с учетом радиолокационной обстановки для автомобильных радаров, а также обработку сигналов РЛС, тем не менее, не покрывая полного спектра задач симуляции и прототипирования.

Цель работы. Анализ актуальных программных пакетов для симуляции и прототипирования радиолокационных систем и комплексов, обоснование востребованности и разработка концепта и архитектуры программного комплекса симуляции и прототипирования радиолокационных систем и комплексов.

Материалы и методы. Системный подход, архитектурное и концептуальное проектирование программного обеспечения, системный анализ, критериальный анализ.

Результаты. Определены критерии, которым должен соответствовать программный комплекс симуляции и прототипирования радиолокационных систем и комплексов. Произведен сравнительный анализ существующих подходов и программных пакетов, позволяющих решать задачи, возникающие на различных этапах разработки РЛС. Составлен список требований, предъявляемых к программному комплексу, разработаны его концепт, архитектура и определены некоторые особенности его реализации.

Заключение. Разработанная архитектура позволяет создать универсальный программный комплекс, обеспечивающий решение задач симуляции и прототипирования радиолокационных систем и комплексов при помощи единого программного пакета. Применяемые принципы модульности и декомпозиции обеспечивают универсальность и высокий потенциал для адаптации программных модулей, в том числе для создания программных средств управления прототипами РЛС и визуализации радиолокационных данных в режиме реального времени.

Введение. Проведение производственного радиационного контроля источников импульсного тормозного излучения сопряжено с рядом проблем. В России существует всего 3 дозиметра, предназначенных для дозиметрии импульсного тормозного излучения с длительностью импульса менее 10 мкс. К тому же они имеют ряд существенных ограничений по энергетическому диапазону (10 МэВ) и минимальной длительности импульсов (10 нс) и достаточно высокую стоимость. При этом имеется дозиметр ДКГ-РМ1621 со счетчиком Гейгера-Мюллера для дозиметрии фотонного излучения с энергий до 20 МэВ, но он не предназначен для дозиметрии импульсных излучений.

Цель работы. Разработка методики проведения радиационного контроля источников импульсного тормозного излучения с использованием дозиметров со счетчиками Гейгера-Мюллера.

Материалы и методы. В 2021 г. проведены измерения мощности дозы импульсного тормозного излучения с максимальной энергией 3.0 МэВ при частоте следования импульсов 50, 100, 150, 200, 250, 300 и 400 Гц дозиметрами ДКС-АТ1123 (в качестве образцового) и МКС-АТ117М со счетчиком Гейгера-Мюллера.

Результаты. Разработана методика корректировки результатов измерений мощности дозы импульсного тормозного излучения дозиметром со счетчиком Гейгера-Мюллера, позволяющая измерять мощность дозы импульсного тормозного излучения с дополнительной погрешностью менее 15 % в практически значимой области мощностей доз. Для дозиметра МКС-АТ117М при частоте следования импульсов 400 Гц данное значение составило 320 мкЗв/ч, что вполне достаточно для большинства практических задач по радиационному контролю.

Заключение. Показана целесообразность и возможность успешного применения дозиметров со счетчиками Гейгера-Мюллера для дозиметрии импульсного тормозного излучения с использованием предложенной методики измерений с ограничением по максимально измеряемой мощности дозы.

Введение. Изучение двигательной активности (ДА) актуально в рамках биомедицинских и фармакологических исследований, а также в задачах экологического мониторинга. Траектории движения биологических объектов представляются временными рядами, обладающими многокомпонентной структурой и нестационарной динамикой, что ограничивает эффективность классических спектрально-корреляционных методов. При регистрации ДА с помощью безмаркерных технологий типично наблюдается повышенный уровень шумов, включающих как инструментальные погрешности, так и аномальные ошибки, связанные с ложными оценками местоположения точки в кадре или с пропаданием фрагментов траекторий, что обусловливает актуальность разработки робастных методов оценивания характеристик ДА.

Цель работы. Разработка робастных методов оценивания характеристик ДА в биотехнических системах, устойчивых в условиях типичных искажений, возникающих при восстановлении траекторий по данным безмаркерных телевизионных наблюдений.

Материалы и методы. Для оценки характеристик ДА анализировалось взаимное движение частей тела лабораторных животных с использованием мер стабильности взаимного поведения траекторий, запаздывания одной траектории по отношению к другой и доли фрагментов стабильного взаимного поведения траекторий в общей длительности записи. В качестве метрик взаимной динамики использованы максимумы взаимной корреляционной функции между двумя фрагментами траекторий и минимумы среднеквадратического отклонения разности их мгновенных фаз, а также их временные положения.

Результаты. Установлено, что рассмотренные фазовые метрики чувствительны к изменениям ДА, однако оценка временных задержек в модели движения сопряжена с наличием череспериодной ошибки. При использовании корреляционных метрик указанное ограничение может быть в значительной степени преодолено, что обусловливает целесообразность комплексирования указанных метрик.

Заключение. Предложенные робастные методы позволяют получить устойчивые оценки характеристик ДА по данным безмаркерной телевизионной регистрации, что позволяет повысить эффективность диагностических процедур и оценки терапевтического эффекта в реабилитации.