Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 101
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Improvement of Eddy Current Control System and Response Signal Analysis Model to Increase the Informativeness of Metal Identification(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Abramovych, A. O.; Bazhenov, V. GThe paper examines the results of metal object identification using an eddy current dynamic control system based on the amplitude-phase method of processing the response from the object under study. The article proposes an improved signal-response model of the eddy current dynamic control system. The considered aspects of the implementation of the dynamic control process allowed us to improve the previously proposed analytical model of signal-response description, thanks to which it now takes into account the electrical and magnetic characteristics of metals analytically, and not by approximating the shape of the response signal as in the previous model. The work emphasizes that an important variable of the model is the speed of passing a metal object over the antenna plane. The speed affects the shape of the signal-response and the information coefficients calculated later. A study was conducted to determine the optimal speed of passing a metal object over the antenna surface, which corresponds to the range of linear speeds of 4...6 m/s. Metal identification using several different rotation frequencies is better and more accurate, as it allows for a more informative characterization of an unknown new sample and to determine which ones it is most similar to. The investigation for determine the optimal rotation frequency of metal objects above the antenna plane allowed to increase the informativeness of the system, as evidenced by the increase in the correlation difference when distinguishing metals, for example, copper and other metals, from 10-15% to 20-25%, for example, tantalum from 8-12% to 15-20%, and cobalt from 10-12% to 20%.Документ Відкритий доступ Coupled Oscillations of Rectangular Lattices of Dielectric Resonators (Analytical Solutions)(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Trubin, A. A.The frequency spectra and amplitude distributions of the natural oscillation fields of the same shape and dimensions coupled dielectric resonator (DR) systems, located in one-, two-, and three-dimensional rectangular lattices, are considered. Neglecting the coupling between non-adjacent resonators, general analytical solutions are found for the linear homogeneous system of equations proposed earlier for describing natural oscillations of coupled DR systems. An algorithm based on perturbation theory for solving systems of equations of coupled oscillations of identical DRs is proposed, which allows reducing the solution to the calculation of determinants of tridiagonal and pentadiagonal matrices. It’s shown that parameters of coupled oscillations of rectangular structures are determined through simple distributions of amplitudes and frequencies characteristic of Bloch waves of quantum particles in a periodic potential. Using the derived general analytical formulas, the calculated frequencies are compared with the natural oscillation frequencies obtained by numerical methods. For the first time, a general analytical solution is found for the distribution of amplitudes and frequencies of a rectangular lattice with DR doubly degenerate types of natural oscillations. It’s shown that in the case of zero coupling between degenerate oscillations of different types, the obtained analytical formulas transform into expressions describing the oscillations of DRs in simple rectangular lattices. General conditions are formulated, under which the solution of the equations for coupled oscillations of DR systems can be found in analytical form. It’s shown that under the specified conditions, the distribution of the amplitudes of coupled oscillations of identical DR lattices with degenerate and non-degenerate types of eigenoscillations are interconnected to each other. In this case, a new method for calculating the amplitudes and frequencies of coupled oscillations of DR lattices with degenerate oscillations is proposed. The obtained formulas allow us to estimate in general terms the characteristics of the spectrum of eigenoscillations with an increasing in the number of resonators. Several examples demonstrate a very good coincidence of the found analytical and numerical results. The obtained theoretical conclusions significantly simplify the calculation and optimization of scattering parameters of various communication devices in the microwave, infrared and optical wavelength ranges, which are built based on the use of rectangular DR structures.Документ Відкритий доступ Дослідження застосування ознак швидкодіючих нейронних мереж у системах відслідковування на основі дискримінантних кореляційних фільтрів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Варфоломєєв, А. Ю.Візуальне відслідковування об'єктів є важливою задачею комп'ютерного зору, що має широке коло застосувань. Не зважаючи на те, що на сьогодні запропоновано чимало різноманітних рішень для вирішення даної задачі, далеко не всі з них спроможні працювати в реальному часі, особливо на мобільних та вбудованих обчислювальних платформах. Одними з методів, які здатні забезпечити високу швидкодію та надійність відслідковування залишаються підходи, основані на дискримінантних кореляційних фільтрах (DCF). Найостанніші реалізації цих підходів використовують ознаки, отримувані з великих і обчислювально-складних нейронних мереж, таких, зокрема, як VGG та ResNet, що з одного боку дозволяє підвищити якість відслідковування, але з іншого — робить такі рішення ресурсоємними та подекуди недопустимо повільними. При цьому застосування ознак із легких і швидкодіючих нейронних мереж у системах відслідковування на базі DCF практично не досліджені. Ця робота якраз і присвячена даному питанню. Із застосуванням базової системи відслідковування на основі дискримінантного кореляційного фільтра (DCF), що в якості оптимізаційної процедури використовує метод множників зі зміною напрямків (ADMM) проведено аналіз ознак, отримуваних із ряду швидкодіючих нейронних мереж, серед яких: SqueezeNet, MobileNetV3, ShuffleNet-9, а також малих моделей детекторів YOLO. При цьому обґрунтовано вибір шарів із яких доцільно отримувати ознаки та за методикою тесту VOT Challenge 2019 оцінено точність і надійність відслідковування, а також на мобільному ПК та двох популярних вбудованих обчислювальних платформах (Nvidia Jetson Nano та Raspberry Pi 5) визначено середню швидкодію обробки кадрів при використанні ознак кожної з зазначених мереж. В результаті проведеного дослідження встановлено, що найбільш доцільними у використанні з огляду на компроміс між швидкодією та якістю відслідковування є ознаки отримувані із мереж YOLOv3 tiny та SqueezeNet.Документ Відкритий доступ Method for Calculating an Ultrasonic Scalpel with a 1½-Wave Acoustic Scheme and Enhanced Cavitation Surface(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Sharhorodskyi, S. V.; Luhovskyi, O. F.; Lavrinenkov, A. D.; Shargorodska, I. V.; Kolot, N. V.Ultrasonic phacoemulsifiers and scalpels have transformed cataract surgery, enabling minimally invasive procedures through small incisions while minimizing trauma to ocular tissues. Despite its potential to clean the trabecular meshwork of the anterior chamber angle, restore its elasticity, and reduce intraocular pressure, applying ultrasonic cavitation in glaucoma surgery has not been fully implemented so far. A mathematical model of an ultrasonic scalpel for an ophthalmic phacoemulsifier used in glaucoma treatment has been developed in this study, based on a 1½-wave vibrational drive for longitudinal displacements with a symmetric piezoelectric transducer. This model enabled the calculation of acoustic longitudinal dimensions and the simulation of its operation at the resonant frequency. The reciprocating-rotational oscillations of the scalpel needle are achieved by incorporating helical grooves on the surface of the larger-diameter stage of the first ultrasonic velocity transformer, which is in direct contact with the piezoceramic transducer. To enhance the convenience of surgical intervention and reduce the risk of damaging internal eye structures, the tip of the ultrasonic scalpel needle is angled at approximately 15°. The simulation results determined the resonant frequencies of the ultrasonic scalpel with a straight and angled tip, which were 48,373 Hz and 48,702 Hz, respectively. Additionally, the vibration mode of the angled needle tip was identified, exhibiting both longitudinal and bending components, confirming the proposed concept of using an angled tip to improve surgical convenience and reduce the risk of injury to internal eye structures.The implementation of the developed ultrasonic scalpel for glaucoma treatment addresses a significant scientific and applied challenge in modern ophthalmology and mechanical engineering.Документ Відкритий доступ Моделі та методи обробки сигналів на фоні корельованих ексцесних процесів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Палагiн, В. В.; Палагiна, О. А.; Воробкало, Т. В.; Мартиненко, С. С.; Зорiн, О. СВ роботі представлено нові математичні моделі та методи обробки сигналів, сформовані під впливом корельованих ексцесних негаусових завад, які широко зустрічаються в телекомунікаційних системах, радіолокаційних пристроях, засобах технічного контролю та інших прикладних системах. Основою побудови запропонованого підходу є моментно-кумулянтне представлення випадкових процесів, що дозволяє описати не лише базові статистичні характеристики досліджуваних сигналів, але й урахувати вплив негаусових параметрів, зокрема коефіцієнта ексцесу та кореляційних зв’язків між вибірковими значеннями. Такий підхід є актуальним у випадках, коли традиційні та широкого вживані гаусові моделі не забезпечують належної точності опису досліджуваних процесів, а побудова повної багатовимірної PDF є надмірно складною або неможливою з практичної точки зору. Запропоновано методи синтезу поліноміальних стохастичних розв’язувальних правил (РП), які формуються на основі модифікованого моментного критерію якості для оцінки верхніх границь ймовірностей помилок у задачах статистичного виявлення сигналів. Побудовано як лінійні, так і нелінійні РП для різних степенів поліномів, що дає змогу адаптувати модель до різних типів завадових умов. Досліджено вплив коефіцієнта ексцесу та параметрів кореляції на ефективність виявлення сигналів. Показано, що використання статистик вищих порядків та нелінійна обробка вибіркових значень призводить до зменшення ймовірностей помилок першого та другого роду РП. Запропоновані моделі та методи виявлення сигналів можуть бути інтегровані в інтелектуальні системи обробки інформації, а також використані для розробки адаптивних алгоритмів виявлення в реальному часі.