Введение. Системы радиосвязи для малых околоземных объектов имеют ряд особенностей, которые обусловлены спецификой их применения. Они должны отвечать ряду противоречивых требований. С одной стороны, они должны обеспечивать высокую скорость передачи данных (до 20 Мбит/c), с другой – обеспечивать функционирование на большие расстояния до 150 км и более, обладая при этом малыми габаритами и энергопотреблением (как правило, не более 5…20 Вт). Основная часть энергии, потребляемой бортовой системой радиосвязи малых околоземных объектов, приходится на усилитель мощности, поэтому в таких системах связи целесообразно использовать модуляцию с наименьшим значением пик-фактора.

Цель работы. Исследовать влияние параметров и режимов работы усилителя на основные параметры системы радиосвязи: выходную мощность, коэффициент полезного действия (КПД), внеполосное излучение передатчика и чувствительность приемника для сигналов с разными видами модуляции и разным значением пик-фактора.

Материалы и методы. Испытательный стенд состоял из генераторов псевдослучайной последовательности и несущей, передатчиков QPSK, OQPSK и SR-FQPSK, усилителя, приемников QPSK, OQPSK и SR-FQPSK, аттенюаторов, анализатора спектра, измерителя мощности и измерителя ошибок. Измерение параметров проводилось с использованием методов, заложенных в приборах.

Результаты. Исследования показали, что при работе усилителя в нелинейном режиме в области компрессии возрастает КПД и выходная мощность. Мощность внеполосного излучения максимальна для сигнала с модуляцией QPSK. Чем ближе к области компрессии работает усилитель и чем больше пик-фактор сигнала, тем ниже чувствительность приемника.

Заключение. Применение модуляции с малым пик-фактором (в данном случае SR-FQPSK) позволяет получить максимальную выходную мощность усилителя, максимальный КПД и минимальный уровень внеполосного излучения, что повышает энергетическую эффективность системы радиосвязи, увеличивает дальность связи и позволяет в полной мере использовать частотное разделение каналов.

Введение. Тенденции к миниатюризации электронных устройств в совокупности с увеличением их вычислительных мощностей приводят к повышению плотности трассировки печатных узлов и уменьшению размеров элементов проводящего рисунка: дорожек и зазоров между ними, контактных площадок компонентов и переходных отверстий. Увеличение плотности межсоединений – причина снижения надежности устройств, а также роста брака при производстве. Актуальной задачей является создание способов, которые позволят количественно оценить возможность изготовления заготовок или печатных плат, соответствующих требованиям приемки, в зависимости от параметров их конструкции и характеристик технологического процесса. Поскольку существенную долю дефектов вносит процесс фотолитографии, особо важной является априорная оценка степени дефектности перед изготовлением и определение на основе оценки способов для уменьшения количества дефектов.

Цель работы. Разработка и экспериментальная проверка математической модели вероятности выхода годных заготовок печатных плат для процесса фотолитографии.

Материалы и методы. Проведен анализ причин возникновения дефектов в процессе фотолитографии, на основе которого определены технологические параметры, позволяющие количественно охарактеризовать величину дефекта: искажение размеров проводящего рисунка и неровность края проводника. Предложена математическая модель, описывающая вероятность бездефектного изготовления заготовки. В качестве основных оцениваемых конструкционных параметров печатной платы выбрана ширина проводника и размер зазора между проводниками. Используемые в модели требования к печатной плате определены на основе международных стандартов по их проектированию и приемке.

Результаты. Разработана методика экспериментальной проверки предложенной вероятностной модели с помощью цифровой обработки и статистического анализа изображений фотошаблонов и заготовок. Подтверждена адекватность модели для лабораторной производственной линии. Для исследуемой операции определены зависимости технологических параметров от проектируемой ширины проводника и проведена корректировка процесса, позволившая увеличить вероятность выхода годных заготовок.

Заключение. Результаты расчета вероятности, полученные с помощью модели, могут служить индикатором необходимости внесения изменений в конструкцию печатного узла или элементом оценки рисков и размера резервов, требуемых для производства образцов высокой сложности для предприятия-изготовителя.

Введение. Основой интеллектуальных систем помощи водителю зачастую являются радары, осуществляющие обнаружение, разрешение, сопровождение различных классов целей. Применение распределенной системы, основанной на MIMO-технологии, позволяет в значительной степени улучшить характеристики разрешения объектов по углу. При этом возникает сложность в обеспечении когерентного режима обработки данных, поступающих с двух или более радаров. Данная статья посвящена описанию радиолокационной системы миллиметрового диапазона длин волн с улучшенной разрешающей способностью по угловой координате в сравнении с моностатической и вопросу обеспечения синхронизации радаров, входящих в исследуемую систему.

Цель работы. Повышение разрешающей способности по угловой координате распределенной радиолокационной системы при совместной когерентной обработке сигналов двух MIMO-радаров.

Материалы и методы. Исследование разрешающей способности системы, состоящей из двух разнесенных радаров, проводилось экспериментально с использованием полнофункционального макета, для которого были разработаны алгоритмы фазовой синхронизации и совместной цифровой обработки сигналов, а также соответствующее программное обеспечение.

Результаты. Применение общего внешнего источника опорного сигнала в MIMO-радарах позволяет реализовать когерентный режим работы системы. Использование двух MIMO-радаров обеспечивает формирование бистатической виртуальной антенной решетки, что в 2 раза улучшает разрешающую способность по углу в сравнении с радаром, число приемных каналов которого в 2 раза меньше, чем размер бистатической виртуальной решетки.

Заключение. Экспериментальные исследования показывают увеличение разрешающей способности по угловой координате при формировании бистатической виртуальной антенной решетки. Использование внешнего опорного генератора позволяет обеспечить когерентный режим работы двух радаров и достигнуть точности взаимной синхронизации фаз в каналах бистатических подрешеток в несколько градусов.

Введение. Определение угловых координат принятой электромагнитной волны источника радиоизлучения (ИРИ) и оценка его параметров – основные задачи радиомониторинга. В настоящее время используются классические амплитудные, фазовые и корреляционные методы пеленгования ИРИ. Амплитудные методы заключаются в использовании направленных свойств антенны. Фазовый и корреляционный методы основываются на различии задержек сигналов, принимаемых разнесенными антенными элементами. В этой статье предлагается рассмотреть метод оценки пространственных параметров сигнала, основанный на ортогональности плоскости поляризации относительно направления распространения радиоволны.

Цель работы. Моделирование алгоритма оценки поляризационных и пространственных параметров сигнала ИРИ на основе фиксации трех проекций электромагнитного поля с помощью триортогональной антенны.

Материалы и методы. Математическое моделирование алгоритма пространственно-поляризационной обработки сигналов, принимаемых триортогональным антенным элементом в среде программирования MATLAB.

Результаты. По разработанной математической модели пространственно-поляризационного алгоритма обработки сигналов, полученных триортогональной антенной, построены зависимости оценки поляризационных и пространственных параметров принятой электромагнитной волны от отношения сигнал/шум в полосе 50 кГц. По полученным характеристикам определены максимальные СКО оценки азимута, угла места, коэффициента эллиптичности принятой волны и наклона эллипса поляризации. Также представлены сравнения среднего уровня потерь энергии принятого сигнала при обработке пространственнополяризационным алгоритмом и при приеме только вертикальной составляющей поля в зависимости от коэффициента эллиптичности и угла места. На основе сравнения удалось выявить, что пространственнополяризационная обработка позволяет использовать большую энергию поступающего сигнала, а максимальный эффект наблюдается на углах места больше 40°.

Заключение. Алгоритм пространственно-поляризационной обработки трех проекций электромагнитного поля дает возможность оценить пространственные и поляризационные параметры распространяющейся электромагнитной волны. Оценка возможна только при присутствии в сигнале обеих компонент поля: горизонтальной и вертикальной. При определении пространственных и поляризационных параметров волны можно выполнить пространственно-поляризационную фильтрацию сигнала, тем самым повысив его энергетические параметры.

Введение. Вопросы временно́ й синхронизации актуальны для систем радиосвязи, радионавигации, радиолокации, определения моментов прихода импульсных сигналов, позиционирования. Так, в канале радиосвязи необходимо обеспечить безошибочную передачу информации (файлов) от передатчика к приемнику с максимально возможной скоростью передачи. При этом повышение точности синхронизации повышает скорость передачи информации. В известных решениях задачи синхронизации при передаче OFDM-сигналов (Orthogonal frequency-division multiplexing – мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов) применяется защитный интервал для вычисления периодической автокорреляционной функции анализируемого OFDM-сигнала, что приводит к непроизводительным затратам временно́ го ресурса. В статье рассмотрена обработка и анализ OFDM-сигналов в условиях шума с целью оценивания моментов их прихода без применения указанного интервала.

Цель работы. Разработка алгоритма временно́ й синхронизации OFDM-сигналов при наличии шума в канале радиосвязи с использованием быстрых вычислительных алгоритмов на основе гармонического вейвлет-преобразования.

Материалы и методы. В рамках проведенного исследования использованы методы вейвлет-преобразования и вейвлет-обработки сигналов, включая гармоническое вейвлет-преобразование с использованием октавного банка цифровых фильтров и быстрые вычислительные алгоритмы для вычисления гармонического вейвлетпреобразования.

Результаты. Предложен метод обработки OFDM-сигнала в условиях шума на основе гармонического вейвлет-преобразования, позволяющий определять границы интервалов ортогональности указанного сигнала и моменты их начала и окончания. Также предложен алгоритм определения момента прихода OFDMсигнала. Показано, что с увеличением окна анализа сигнала удается повысить точность установления временно́го синхронизма, однако при этом затраты времени на установление синхронизма увеличиваются. Предложенное в настоящей статье решение позволяет отказаться от использования защитного интервала и тем самым значительно повысить скорость передачи информации. В основе временно́й синхронизации лежит быстрый вычислительный алгоритм с использованием гармонического вейвлет-преобразования, работоспособный в режиме реального времени и робастный по отношению к канальному шуму.

Заключение. Гармоническое вейвлет-преобразование эффективно в задаче анализа и обработки OFDMсигнала как при наличии, так и при отсутствии шума. Оно позволяет с максимально возможной точностью определять границы интервалов ортогональности OFDM-сигналов.

Введение. Рассмотрен алгоритм обнаружения, который обеспечивает постоянство уровня ложной тревоги на фоне нестационарного шума, среднее значение которого меняется в пределах "скользящего" окна. В основе предлагаемого алгоритма лежит линейная аппроксимация среднего значения уровня шума в пределах "скользящего" окна с использованием метода наименьших квадратов с последующей компенсацией изменения среднего значения. Эффективность предлагаемого алгоритма проверена методом имитационного моделирования, который показывает, что в условиях работы на фоне нестационарного шума предлагаемый алгоритм уменьшает величину порогового отношения по сравнению с алгоритмом, который основан на вычислении дисперсии шума в "скользящем" окне.

Цель работы. Разработка алгоритма обнаружения, учитывающего измерение математического ожидания шума в пределах "скользящего" окна при вычислении порога обнаружения.

Материалы и методы. Для решения поставленной задачи в статье используется математический аппарат теории вероятностей и теории оценивания. Эффективность полученного алгоритма оценивается методом математического моделирования.

Результаты. Синтезирован алгоритм обнаружения, который обеспечивает постоянное значение ложной тревоги F. В предлагаемом алгоритме при работе на фоне нестационарного шума значение уровня порогового отношения сигнал-шум на 3.57 дБ меньше, чем в алгоритме, который основан на вычислении дисперсии шума путем усреднения элементов "скользящего" окна.

Заключение. В статье рассмотрен алгоритм обнаружения, обеспечивающий постоянный уровень ложной тревоги при изменении среднего значения шума в пределах "скользящего" окна. Алгоритм основан на оценке тренда шума и последующей компенсации в вычитающем устройстве.

Введение. В передающих трактах импульсных радиолокационных систем (РЛС) с активными фазированными антенными решетками (АФАР) при формировании зондирующих радиоимпульсов часто используют периодический заряд/разряд емкостных накопителей электроэнергии. При этом оконечный усилитель мощности передающего модуля потребляет электроэнергию в течение малых интервалов времени. Однако импульсный характер работы усилителя обуславливает неравномерность энергопотребления зарядного устройства накопителя. Это приводит к ухудшению электромагнитной совместимости аппаратуры РЛС и снижению надежности функционирования из-за дополнительной нагрузки на систему электроснабжения. Для уменьшения неравномерности энергопотребления совместно с накопителями используют сглаживающие дроссели, ухудшающие массогабаритные характеристики и даже информативность РЛС. Таким образом, актуальной является задача снижения неравномерности энергопотребления передающих модулей без ухудшения их массогабаритных характеристик.

Цель работы. Показать возможность построения устройства заряда емкостного накопителя, обеспечивающего равномерное энергопотребление передающего модуля за счет неизменной мощности заряда, для улучшения ряда технических характеристик АФАР.

Материалы и методы. Анализ методов заряда емкостных накопителей электроэнергии и исследование возможности построения устройства заряда накопителя неизменной мощностью основываются на теории электрических цепей. Анализ работы устройства заряда накопителя неизменной мощностью проводится в программе Micro-Cap и на экспериментальном макете с учетом реальных длительностей и скважностей зондирующих радиоимпульсов, используемых в РЛС.

Результаты. Предложено новое устройство заряда емкостного накопителя неизменной мощностью, рассмотрен принцип его функционирования, разработаны имитационная модель и экспериментальный макет, подтвердившие возможность равномерного энергопотребления передающего модуля АФАР без использования громоздких сглаживающих дросселей. Представлены направления дальнейшего совершенствования зарядного устройства.

Заключение. Предложенное устройство заряда емкостного накопителя мощностью 120 Вт для передающего модуля радиолокационной АФАР отличается простотой реализации и высокой энергоэффективностью заряда. Оно может быть рекомендовано для применения в перспективных РЛС с АФАР для улучшения ряда технических характеристик.

Введение. Сегодня кардинально меняется концепция разработки изделий. Применение технологий цифровых двойников позволяет перенести центр тяжести разработки на самые ранние стадии и существенно снизить возможные риски, затрачиваемые временные и материальные ресурсы. Классические статистические подходы к оцениванию обнаруживающей способности радиолокационных средств не позволяют получить полную динамическую картину в силу большого количества изменяемых параметров.

Цель работы. Разработка методико-алгоритмического обеспечения моделирования процесса радиолокационного обнаружения с использованием цифровых двойников антенной системы и объекта наблюдения.

Материалы и методы. Множители уравнения радиолокации представлены характеристиками, зависящими от частотных, угловых, поляризационных параметров и рассчитываемыми с использованием цифровых моделей (двойников). Для расчета характеристик направленности антенного элемента и характеристики обратного рассеяния объекта использованы методы численной электродинамики, реализованные в среде автоматического проектирования ANSYS HFSS. Методами математического и компьютерного моделирования осуществлена взаимная увязка результатов численного моделирования. Для формирования характеристики направленности антенной решетки, получения динамической зависимости отношения сигнал/шум и анализа вероятности правильного обнаружения применялся пакет прикладных программ MATLAB.

Результаты. Продемонстрирована возможность применения технологии цифровых двойников для проверки обнаруживающей способности радиолокационной станции при наблюдении объектов заданного класса. Рассчитана динамическая зависимость отношения сигнал/шум для заданных радиолокационной станции, объекта наблюдения и фоноцелевого сценария, представленных своими цифровыми моделями. Рассчитана гистограмма плотности распределения вероятности правильного обнаружения, которая демонстрирует плохую обнаруживающую способность радиолокационной станции при наблюдении объекта заданного класса.

Заключение. Значимость настоящего исследования заключается в разработке методико-алгоритмического обеспечения с использованием технологии цифровых двойников, позволяющего оценить вероятность обнаружения объектов заданного класса радиолокационным средством при реализации тех или иных технических решений на ранних этапах (стадиях) его разработки.

Введение. Ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM) стало популярной схемой широкополосной цифровой связи. Результаты исследований применения новых телекоммуникационных сигналов, в том числе сигналов, синтезированных на основе стандарта 5G, для использования в бистатической радиолокации показывают возможность обеспечения высокого разрешения по дальности и скорости. В отличие, например, от сигнала цифрового видеовещания на земле (DVB-T), передача 5G зависит от спроса пользователей. При отсутствии активных пользователей сигнал нисходящей линии 5G включает в себя только блок сигнала синхронизации (SSB), который присутствует постоянно. Исследование возможности применения блока синхронизации 5G в бистатической радиолокации, позволяющего осуществлять радиолокационный мониторинг на территориях, где использование 5G среди населения еще не получило достаточного развития, является на сегодняшний день актуальной задачей.

Цель работы. Анализ сигнала синхронизации 5G, моделирование процесса обработки сигналов в бистатической РЛС и оценка результатов экспериментальных исследований.

Материалы и методы. В процессе исследования использовались основы теории обработки сигналов в бистатической РЛС, стандарт и структура блок-сигнала синхронизации 5G, сравнительный анализ. Расчет взаимной функции неопределенности бистатической РЛС проведен с помощью компьютерного моделирования в среде MATLAB и экспериментальных исследований в реальной обстановке. В качестве объекта наблюдения был использован легковой автомобиль (Hyundai ix35). Прием и запись сигналов осуществлялись с помощью платформы Ettus USRP B210 SDR.

Результаты. Проведены моделирование и экспериментальные исследования в зоне покрытия сигналом 5G, результаты которых показывают, что бистатическая РЛС с использованием блока сигнала синхронизации 5G способна обнаруживать движущиеся цели.

Заключение. Блок сигнала синхронизации 5G позволяет получить удовлетворительные результаты при определении дальности, но возникают трудности с однозначным измерением скорости. В дальнейшем для устранения неоднозначности при измерении скорости предполагается использовать двухэтапный сигнал, синтезированный на основе OFDM, с различным периодом повторения синхросигналов с последующей мультипликативной обработкой. Бистатическая РЛС на основе SSB 5G может стать одной из подсистем мониторинга транспортных средств.

Введение. В сфере онкологии точная классификация мутаций рака легких играет ключевую роль для развития персонализированных стратегий лечения. Рак легких, отличающийся своей гетерогенностью, представляет значительные трудности в диагностике и лечении, что требует инновационных подходов для точной классификации мутаций.

Цель работы. Введение новой методологии, которая сочетает в себе глубокое обучение и радиомические признаки, извлеченные из изображений компьютерной томографии (КТ), для классификации мутаций рака легких.

Материалы и методы. Адаптирована архитектура ResNet18 для интеграции радиомических признаков непосредственно в рабочий процесс глубокого обучения. Использование сверточной нейронной сети позволило обрабатывать большие объемы данных, превосходя производительность традиционных методов. Анализ включал выявление таких значимых радиомических признаков, как текстура, форма и границы опухолей, которые были автоматически извлечены и использованы для обучения модели. Методика была опробована на обширном наборе данных, содержащем КТ-снимки с различными подтипами рака легких, включая аденокарциному и плоскоклеточный рак.

Результаты. Модель продемонстрировала общую точность классификации мутаций 98.6 %, значительно превысив результаты, достигнутые с использованием традиционных подходов. Высокая точность подтверждает эффективность сочетания радиомических признаков с глубоким обучением в идентификации различных генетических мутаций рака легких. Результаты также указывают на высокий потенциал метода в области разработки неинвазивных диагностических инструментов и улучшения персонализированных подходов к лечению.

Заключение. Подчеркнута важность интеграции высокоуровневых абстракций моделей глубокого обучения с детализированным анализом радиомических данных для повышения предсказательной точности неинвазивных диагностических инструментов, что может значительно усовершенствовать процессы диагностики и разработки лечебных стратегий в онкологии.