Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 102
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Особливостi мiкропроцесорного керування дистанцiйним електрогiдравлiчним приводом при перемиканнi з основного на резервний режим роботи(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Кравецький, Ю. А.; Губарев, О. П.; Левченко, О. ВУ статтi розглянуто особливостi мiкропроцесорного керування дистанцiйним електрогiдравлiчним приводом при перемиканнi з основного на резервний режим роботи. Результати дослiджень можуть бути використанi для розробки сучасних систем керування гiдравлiчними та електрогiдравлiчними приводами. Дослiдження спрямованi на пiдвищення показникiв динамiчної точностi позицiонування гiдроприводiв сучасних систем керування. Метою роботи є визначення джерел та усунення причин втрати динамiчної точностi системи керування електрогiдравлiчним приводом при перемиканнi з основного на резервний режим роботи. За результатами аналiзу процесу функцiонування системи керування встановлено, що у процесi її роботи виникають режими постiйної чи циклiчної змiни режимiв роботи (набiр швидкостi, гальмування, робота при змiнi зусиль зовнiшнiх навантажень). Перемикання режимiв роботи дистанцiйних систем керування з основного електрогiдравлiчного агрегата на резервний супроводжуються перехiдними процесами, якi виникають пiд впливом гiдродинамiчних та електричних явищ. Внаслiдок дiї зовнiшнiх факторiв тривалiсть перехiдних процесiв може збiльшуватись. Збiльшення часу перехiдних процесiв може призводити до погiршення показникiв динамiчної точностi позицiонування. Для вирiшення вказаної проблеми проведенi дослiдження впливу перехiдних процесiв, що виникають при перемиканнi з режиму роботи системи з основного на резервний привод, на показники динамiчної точностi позицiонування. Запропоновано математичну модель системи керування електрогiдравлiчним приводом. Наведено результати тестування запропонованої моделi, якi пiдтверджують високу ступiнь вiдповiдностi частотним та динамiчним характеристикам натурної системи дистанцiйного керування електрогiдравлiчним приводом. Наведено результати математичного моделювання процесiв, що виникають при змiнi режиму роботи системи керування. Дослiджено залежностi впливу змiни параметрiв тиску у гiдросистемi, зусилля навантаження, приведеного до вихiдної ланки приводу, та часу перемикання з основного електрогiдравлiчного приводу на резервний. Запропоновано метод усунення негативного впливу струмiв самоiндукцiї, який полягає у змiнi електричної схеми пiдключення котушок електромагнiтiв клапанiв кiльцювання електрогiдравлiчних приводiв до електронного блоку керування. Розроблено принципову електричну схему комутуючого пристрою. Проведено випробування та наведено результати експериментальної оцiнки ефективностi запропонованих технiчних рiшень, спрямованих на пiдвищення динамiчної точностi позицiонування. Пiдтверджено ефективнiсть запропонованих рiшень.Документ Відкритий доступ Electronic Identity Documents Security During the Document Transfer Phase(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Leliak, A. V.; Astrakhantsev, A. A.The subject matter of the article is security of electronic documents. Electronic documents security importance rises with the creation of new international standards for electronic identification (eID) and their adoption across the world. The eID security is crucial for both citizens and the government to ensure mutual trust and provide confidentiality, integrity and availability. Previous researches provide either a too general view on eID security without a required level of technical details, or analyze deeply a single specific domestic solution that doesn’t have worldwide interoperability. The goal is to evaluate security for the main electronic documents implementations compliant with the international standards, perform their comparative analysis, and provide security improvements. The tasks to be solved are to provide the eID security evaluation framework for assessing and comparing different implementation options of electronic identification solutions. Electronic identification security was analyzed only in the document transfer phase, and security targets like the holder documents storage authentication, the eavesdropping avoidance, the document cloning prevention, and verifier authentication were considered. The Electronic Machine Readable Travel Document (eMRTD), according to the ICAO Doc 9303, and the Mobile Driver License (mDL), according to the ISO/IEC 18013-5, solutions' security were analyzed. The main used method is a comparative analysis. Comparative analysis was provided for these implementation options to illustrate differences in reaching the same security targets, evaluate the overall security level, and emphasize existing trade-offs. The following results were obtained: security improvements were proposed to mitigate security threats like post-quantum cryptography attacks, attacks on the Diffie-Hellman key exchange, and hash collision attacks. Conclusions: Study findings can be used to improve the next revisions of ICAO of ISO/IEC specifications for electronic identification or to consider in the security design in a domestic server-based solution.Документ Відкритий доступ Method for Rotating Cryptographic Keys Based on Time Tokens for Radio-Electronic Medical Modules with Limited Resources(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Rozlomii, I.; Naumenko, S.; Trembovetskyi, R.The article presents a new approach to periodic rotation of symmetric cryptographic keys for embedded medical radio-electronic modules with limited resources. The method is based on locally generated time tokens formed using a hardware real-time clock or alternative synchronization mechanisms via Bluetooth Low Energy or internal microcontroller timer. Each device independently calculates a new key using a cryptographic hash function and initial vector, avoiding transmission of service messages over the network. An adaptive tolerance window was introduced to increase resistance to small time shifts. The time token structure is presented in two formats, allowing optimal balance between timestamp accuracy, required memory, and service data capabilities. The method is implemented on STM32 and ESP32 platforms under FreeRTOS through the ''key_rotator'' module. Lightweight Speck and Ascon algorithms were used for sensor data encryption. Experimental studies showed 50% reduction in power consumption compared to traditional schemes, generation delay under 1 ms, and synchronization restoration in over 98% of cases after power outages. The proposed approach combines high security, energy efficiency, and stability for medical modules with limited resources.Документ Відкритий доступ Мiнiатюрний резонатор на основi вiдрiзка лiнiї передачi(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Нелiн, Є. А.Резонатори широко застосовують у рiзних технiчних галузях. Значну актуальнiсть має мiнiатюризацiя та полiпшення електричних параметрiв резонаторiв, що визначають параметри пристроїв на їхнiй основi. Мiкрохвильовий резонатор на основi вiдрiзка лiнiї передачi фактично є аналогом оптичного резонатора Фабрi-Перо завдовжки 𝜆0/2, де 𝜆0 – резонансна довжина хвилi. Для значного зменшення резонатора в представленiй статтi запропоновано такi рiшення: 1) вiдбивачем резонатора є послiдовний контур; 2) вiдрiзок чвертьхвильовий на резонанснiй частотi контура; 3) контур утворено квазiзосередженою iндуктивнiстю й зосередженою ємнiстю. Опiр вiдбивача-контура помiтно менший, нiж вiдомого вiдбивача з режекцiєю – розiмкненого шлейфа, що розширює смугу подавлення. Найширшу смугу подавлення забезпечує вiдбивач-контур, утворений квазiзосередженою iндуктивнiстю на основi короткого вiдрiзка лiнiї передачi й зосередженою ємнiстю. Використання мiнiатюрних зосереджених конденсаторiв вiдносно великої ємностi дає змогу досягти значної мiнiатюризацiї резонатора з вiдбивачами-контурами. Наведено амплiтудно-частотнi характеристики варiантiв запропонованого резонатора i для порiвняння – вiдомого. За заданої ємностi вiдбивача запропонований резонатор утричi коротший та має ширшу смугу подавлення. Довжини двох варiантiв резонатора складають 𝜆0/11 i 𝜆0/19 проти традицiйної пiвхвильової довжини. Вiдношення паразитної i основної резонансних частот дорiвнює 5,3 i 9,1 проти 2 для пiвхвильового резонатора. Отриманi формули для резонансної частоти й добротностi резонатора дають змогу встановити взаємозв’язок електричних i конструктивних параметрiв i попередньо визначити необхiднi конструктивнi параметри за заданими електричними.Документ Відкритий доступ Feature Selection for Electrical Brain Activity Classification in Newborns in Case of Painful Events(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Bondarev, V. R.; Ivanko, K. O.; Popov, A. O.; Karplyuk, Ye. S.; Korogod, N. S.The understanding of pain mechanisms in infants is critically important because newborns lack verbal communication abilities to report their pain experiences. This study focuses on analyzing electrical brain activity features in time and time-frequency domains using electroencephalographic (EEG) signals collected during clinically required noxious stimuli in newborns. Different feature extraction techniques are explored by applying a combined feature selection approach with forward feature selection and statistical measures involved. Six machine learning algorithms, namely Logistic Regression, Linear Discriminant, K-Nearest Neighbors, Support Vector Machines, Random Forest, and Gaussian Naive Bayes, were used and compared with the purpose of painful events recognition in newborns. Two binary classification tasks were considered: the first task was to distinguish between EEG signals before painful stimulus and after it (painless and painful state of the patient) and the second task was to distinguish between EEG signals on the background of the painful event (heel lance for blood sampling in neonates) and signals without painful events (audio stimulation). In the task of EEG signals classification into pre- and post-painful stimulus segments, the support vector machines classifier showed the best accuracy estimate of 93.5% with the pre-painful EEG segments classification accuracy of 100% and post-painful segment classification accuracy of 86.9%. In the task of distinguishing between EEG signals containing painful events as heel lance and signals without painful events, the linear discriminant algorithm showed the best accuracy estimate of 84% with 76.9% correctly determined EEG segments containing painful events and 91.6% correctly determined EEG segments without painful events. Results demonstrate the potential of using features that focus on spectral power in alpha, beta, and gamma frequency bands and machine learning techniques for advancing pain detection in neonates.Документ Відкритий доступ Influence of Noise on Process of Finding Extremum in Extreme Automatic Control Systems(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Kyrpatenko, I. M.; Movchaniuk, A. V.; Yezerskyi, N. V.; Zinger, Y. L.The article considers several issues related to the functioning of discrete extreme control systems. Namely, the influence of noise in the measuring path of the extreme control system on the process of finding the extremum of the characteristics of the control object. White noise with a centered Gaussian distribution is used as a noise model. To organize the process of finding the extremum in discrete extreme control systems, it is necessary to measure the extreme characteristic of the control object. After the measurements, the results are compared and a decision is made on the direction of finding the extremum. The presence of noise in the measuring path of the extreme control system distorts the measurement results. Depending on the characteristics of the noise and the extreme characteristic of the control object, the results of comparing the measured values in each specific case may be correct or incorrect. In the case of an incorrect result of comparing the measured values of the extreme characteristic of the control object, an incorrect decision is made about the direction of finding the extremum. This leads to an increase in the time of finding the extremum. The article determines the maximum possible probability of making an incorrect decision about the position of the extremum. Various cases of noise influence on the results of measuring the extreme characteristic of an object, which are the cause of erroneous determination of the position of the extremum, are considered. The dependences of error probability in determining the position of the extremum on the noise variance and the steepness of the extreme characteristic of the control object are obtained. Various options for organizing the search for the extremum are considered, which allow reducing the probability of error. An algorithm for searching for the extremum in extreme control systems is proposed, which minimizes the probability of error in the process of searching for the extremum.Документ Відкритий доступ Features of Functioning and Synthesis of Mathematical Models with Time-Shift Multi-Fragment Nonlinear-Frequency-Modulated Signals(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Kostyria, O. O.; Hryzo, A. A.; Dodukh, О. М.; Solomonenko, Yu. S.; Varvarov, V. V.A known method of reducing the maximum level of side lobes of the autocorrelation function of signals with intra-pulse frequency modulation, for example, linearly-frequency-modulated signals, is using their weight processing in a radio receiving device. An alternative to weight processing is rounding the amplitude-frequency spectrum, for which nonlinear-frequency-modulated signals are used. Many varieties of mathematical models of such signals are known, but the task of synthesizing new mathematical models of signals with nonlinear frequency modulation does not lose its relevance today. The authors of the article previously synthesized mathematical models of two- and three-fragment nonlinearfrequency-modulated signals, which provide a decrease in the level of side lobes of the correlation function due to compensation for frequency-phase distortions at the joints of fragments. The reasons for the occurrence of these distortions are determined, substantiated analytically, and verified by modeling the mechanisms of their compensation. To further reduce the maximum level of side lobes, it is proposed to increase the number of linearly-frequencymodulated fragments from three to five, for which the components of the mathematical model are calculated, which provide compensation for the instantaneous phase jumps of the resulting signal at the joints of all its fragments. The structure of the work is due to the logic of the study. In the first section of the work, an analysis of known publications was carried out, which indicates the absence of mathematical models of shifted time of five-fragment nonlinear-frequency-modulated signals. From this, the task of the study is formulated in the second section of the article. The third section of the work is theoretical; it is devoted to the analytical definition of compensation components to avoid distortions of the instantaneous phase at the moments of transition from one fragment of the signal to the next. It is determined that the frequency-time parameters of all previous fragments contribute to forming phase jumps at the joints. The validity of the obtained theoretical results was checked by modeling.Документ Відкритий доступ Метод семантично-орієнтованої обробки бітових площин інфрачервоних зображень(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Бараннiк, Володимир Вікторович; Берчанов, А. А.; Бараннiк, Валерій Володимирович; Суханов, О. Ю.; Перцев, П. Д.; Лиходєєв, О. С.; Юдiн, О. К.; Прокопенко, Р. О.; Чаун, Ю. М.Розглянуто особливості побудови методу семантично-орієнтованої обробки бітових площин інфрачервоних (ІЧ) зображень, орієнтованого на підвищення ефективності систем дистанційного спостереження в умовах обмежених ресурсів. Розкрито підхід до зменшення бітового об’єму ІЧ даних без втрати критичної семантичної інформації, яка є вирішальною для задач виявлення та ідентифікації об’єктів інтересу. Розкрито переваги використання додаткового ІЧ інформаційного каналу, що забезпечує надійне функціонування систем в умовах обмеженої видимості, маскування об’єктів або несприятливого фону. Водночас зафіксовано проблему збільшення об’єму даних, які мають бути оброблені в реальному часі. З’ясовано, що традиційні методи (PNG, JPEG-LS, JPEG 2000, HEVC) або мають надто високу обчислювальну складність, або не забезпечують збереження термальної семантики. Отже, актуальною є науково-прикладна задача, що полягає у покращені ефективності роботи систем дистанційного спостереження із застосуванням ІЧ інформаційних каналів. Задля розв’язання цієї задачі, у статті запропоновано метод, що ґрунтується на розділенні бітових площин зображення (виділення старших та молодших бітів) та подальшій семантично-орієнтованій обробці. Старші біти зберігають глобальну структуру та основну інформацію про сцену, тоді як молодші несуть залишковий шум або малопомітні деталі. Це дозволяє застосовувати адаптивні стратегії стиснення залежно від інформативності окремих сегментів. Метод включає ієрархічну декомпозицію зображення на сегменти та мінісегменти для локалізованого аналізу. Для утворених сегментів виконується оцінка інформативності у спектральному домені з використанням вейвлет-перетворення Хаара, подальша нормалізація метрик інформативності, а також селективне кодування: інформативні сегменти кодуються з мінімальними втратами, неінформативні – з агресивнішим стисканням. Оцінка метрики інформативності спирається на високочастотні складові, які репрезентують теплові контури об’єктів. Запропонована метрика інформативності ґрунтується на нормованій сумі модулів високочастотних коефіцієнтів після перетворення мінісегментів у різницевий простір. Для класифікації сегментів як інформативних або неінформативних використовуються порогові значення. У залежності від класу інформативності сегменту виконується подальше селективне кодування, яке зберігає точність реконструкції для ключових ділянок сцени. Особлива увага приділяється тому, щоб навіть при зменшенні бітової глибини до 8 біт зберігати ключову температурну структуру сцени. Проведено порівняльний експериментальний аналіз на наборі зображень з 16-бітною глибиною. За умов однакового значення PSNR, розроблений метод демонструє покращення коефіцієнта стиснення в середньому на 2.63. Візуальний аналіз показав, що у розробленому методі об’єкти інтересу зберігають термальну цілісність після декодування, на відміну від традиційного підходу. Отже, мета дослідження – розробити метод семантично-орієнтованої обробки бітових площин інфрачервоних зображень. Запропонований метод має практичну цінність для інтеграції в бортові системи безпілотних апаратів, систем моніторингу та інших мобільних платформ, де обмеження швидкості передачі й обчислювальних ресурсів є критичними.Документ Відкритий доступ Mathematical Model of a Radiobeam Detection System Signal(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Storozh, V. H.; Fabirovskyy, S. Ye.; Pruduys, I. N.; Matiieshyn, Yu. M.; Oborzhytskyy, V. I.; Hurmach, R. M.This paper presents the development of a mathematical model of the information signal of a radiobeam detection system for studying the factors influencing its parameters. The model is based on the Huygens–Fresnel principle. The intruder is represented by an equivalent rectangle, which sequentially occludes certain regions of the wave phase front during movement. The information signal is defined as the normalized difference between the field strength in the absence of the intruder model and the field strength in its presence and motion. The mathematical model of the information signal was verified by physical simulation at a frequency of 9.3 GHz using a R2-61 panoramic VSWR meter, standard horn antennas, and metal plates of various sizes that were moved across the detection zone. The model demonstrated good agreement with experimental data, allowing its application for predicting the waveform of information signals. A series of computational experiments was performed for frequencies of 10.5 GHz, 5.8 GHz, 2.5 GHz, and 1.0 GHz for a 50 m security perimeter. Three intruder movement scenarios were analyzed: upright, bent over, and crawling. It was shown that at higher frequencies (10.5 GHz), the signal during crawling exhibits a positive increment, creating a risk of undetected intruder crossing in systems configured to trigger on negative increments. Lowering the frequency to 5.8 GHz and 2.5 GHz provides more stable negative increments at slightly reduced signal amplitude. At 1.0 GHz, a significant reduction in the signal level is observed. The proposed mathematical model of the information signal accounts for the operating frequency, antenna spacing, intruder geometry, its position, and movement method. This makes it possible to create a database of signals for a specific security perimeter, enabling the use of correlation-based signal processing methods. The obtained results allow selecting the optimal frequency range for a given security perimeter, reducing the volume of experimental testing on a security perimeter, and improving information signal processing algorithms, which will enhance detection reliability and reduce the number of false alarms.