Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 98
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Резонатор з відбивачами на основі розімкненого шлейфа(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Нелін, Є. А.Розглянуто підвищення добротності півхвильового резонатора на основі відрізка лінії передачі, який є аналогом резонатора Фабрі-Перо. Відбивач резонатора — межа відрізка зі східчастим перепадом характеристичних опорів (східчастий відбивач). Для підвищення коефіцієнта відбиття запропоновано комбінований відбивач, що складається з двох відбивачів: східчастого й реактивного. Запропоновано реактивний відбивач на основі розімкненого шлейфа. Проаналізовано частотні залежності амплітуди та фази комбінованого відбивача. Шлейфні відбивачі резонатора мають бути різними за характером реактивності. За відлаштування від резонасної частоти такі відбивачі розузгоджені за амплітудою та фазою. Внаслідок частотного розузгодження відбивачів резонатора його добротність більша, ніж у резонатора Фабрі-Перо. Наведено амплітудно-частотні характеристики двох варіантів запропонованого резонатора і для порівняння — відомих резонаторів на основі розімкнених шлейфів. Резонатори на основі шлейфних відбивачів мають значно більшу добротність. Виконано порівняння характеристик запропонованого резонатора та відомих півхвильових резонаторів. Запропонований резонатор має більшу добротність, а його амплітудно-частотна характеристика — смуги глибокого подавлення, зумовлені резонансами шлейфів. Отримано наближену формулу для добротності запропонованого резонатора, що за заданої добротності дає змогу попередньо визначити значення конструктивних параметрів резонатора. Розглянуто реалізацію запропонованого резонатора на основі інвертованої мікросмужкової лінії з урахуванням втрат.Документ Відкритий доступ Classification of Structural and Functional Development Stage of Cardiomyocytes Using Machine Learning Techniques(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Bondarev, V. R.; Ivanko, K. O.; Ivanushkina, N. G.The study is dedicated to the problem of classification of structural and functional development stage of cardiomyocytes derived from the induced pluripotent stem cells with application of the digital image processing methods and machine learning algorithms, in particular, neural networks. Cell regenerative therapy has become one of the most promising treatment options for patients with heart failure. But since cardiomyocytes are objects with a high level of complexity and have significant morphological variability, automatic classification is complicated by the lack of implemented methods. That's why researches in this area are a major global public health priority. The initial data set used in this study is a publicly open set of confocal microscopic images of cardiomyocytes which can be divided into five classes based on the morphological features (the structure of the transverse T-tubule). A small amount of input data leads to the need of using augmentation methods. Methods that prevent the alteration of the transverse T-tubule, which is an important parameter for correct classification of the development of cardiomyocytes, are used. Histogram equalization technique is used to enhance the contrast and dynamic range of the confocal microscopic images with the method of contrast-limited adaptive equalization. This helped to improve the local contrast of the analyzed images and highlight the main elements of the cardiomyocyte. Finally, Chan–Vese method, which belongs to the regional segmentation methods, is chosen for the image segmentation and removing artifacts and/or parts of other cells from the image. A pre-processed and augmented dataset is used for training of the convolutional neural network having an architecture with hierarchical structure and residual block usage. The model is evaluated based on the confusion matrix and the heat maps of different convolutional layers are analyzed. Images from the classes with a large number of mutual errors are also considered. Based on the analysis, several classes of structural and functional development of cardiomyocytes are combined. Final accuracy of the model for defining the cardiomyocytes maturation stage achieved 77%.Документ Відкритий доступ Perspective of Creating Low-Cost Medical Assistant Robot Based on Waffle PI4 Platform with Palm Vein Pattern Scanner(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Anufriiev, V. V.; Levchenko, O. O.; Levchenko, Ye. V.; Chekubasheva, V. A.; Glukhov, O. V.; Galat, O. B.The purpose of this study is to develop a set of modifications for the TurtleBot 3 Waffle Pi robotic platform. One of the key achievements of this work is the creation of a biometric identification system based on the venous pattern of the palm. The principle of operation of the identification system is based on the use of infrared radiation absorbed by hemoglobin in the venous system of the palm. The absorbed radiation creates a clear pattern that can be captured using a camera without an infrared filter. The resulting image is pre-processed to reduce noise and unify with other images for further use in training a convolutional neural network used for patient identification. This identification method allows for high-speed and accurate patient identification, even with dirt or scratches on the palm. The described modifications are aimed at expanding the capabilities of the platform for military medical applications. By integrating these modifications into the TurtleBot 3 Waffle Pi robotic platform, military and civilian hospitals can improve their ability to provide timely and accurate medical care to those in need.Документ Відкритий доступ Impact of Electronic Components Thermal Resilience on the Reliability of Radio-Electronic Equipment(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Nikitchuk, A. V.The article focuses on the impact of temperature on the reliability of electronic components, as in non-redundant radio-electronic equipment, the failure of any component typically leads to the failure of the entire device. The methods and approaches used to analyze the electronics reliability, predict operational lifespans, and to enhance it are considered. Thermal effects are among the most significant factors influencing reliability indicators of electronics, such as the probability of failure-free operation and mean time to failure. The sequence of accounting for thermal factors during the calculations of operational failure rate, mean time to failure, and the probability of failure-free operation according to the recommendations of Ukrainian State Standards is analyzed. The primary focus is on calculating the mean time to failure for various groups of resistors, capacitors, integrated circuits, and semiconductor components. Modern approaches to reliability assessment are used in the study, particularly a combination of failure physics and computer modeling. It was determined that the difference in the mean time to failure between the most and least thermally resilient electronic components of radio-electronic equipment can be very significant and only increases with rising temperatures.Документ Відкритий доступ Дослiдження впливу перiодичної ковзної за частотою радiоперешкоди на радiоканал LoRa(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Нагорнюк, О. А.Більшість сучасних засобів радіоподавлення ближньої дії будуються на основі загальнодоступних комерційних модулів формування радіоперешкод, випромінювання яких є синусоїдальним коливанням з частотою, що змінюється періодично за лінійним законом в межах заданої смуги подавлення. Такі радіовипромінювання відносять до періодичних ковзних за частотою радіоперешкод, а їх потужність має нерівномірний розподіл в частотній області. В статті показано, що дальність дії передавача перешкод залежить від коефіцієнта подавлення, значення якого визначається структурою радіосигналу LoRa та перешкоди. У разі коли потужність перешкоди рівномірно розподілена в частотній області, коефіцієнт подавлення є сталим та дорівнює оберненому значенню критичного відношення сигнал/перешкода. Наведено алгоритм розрахунку коефіцієнта подавлення у випадку впливу на радіоканал LoRa перешкоди з нормальним законом розподілу ймовірностей. Отримано аналітичний вираз для розрахунку розподілу потужності періодичної ковзної за частотою перешкоди в частотній області та показано, що її енергетичний спектр має ряд піків на частотах кратних оберненому значенню періоду перешкоди. Виведено математичні вирази для розрахунку залежностей потужності періодичної ковзної за частотою перешкоди в каналі LoRa і коефіцієнта подавлення від робочої частоти радіоканалу LoRa та періоду перешкоди. Показано, що залежно від обраної частоти радіоканалу різниця потужності перешкоди необхідної для його подавлення може становити більше 50 дБ. Верифікацію розробленого математичного апарату для розрахунку впливу періодичної ковзної за частотою перешкоди на радіоканал LoRa здійснено шляхом імітаційного моделювання в програмному середовищі MATLAB. В результаті моделювання отримано залежності коефіцієнта подавлення від частоти радіоканалу LoRa, які узгоджуються із даними аналітичних розрахунків.Документ Відкритий доступ Алгоритм послiдовного виявлення траєкторiї малорозмiрного БпЛА FMCW радаром за критерiєм «найсильнiший сусiд»(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Маленчик, Т. В.; Жук, С. Я.Для забезпечення прийнятної ймовірності виявлення малорозмірних БпЛА виникає необхідність зниження порога виявлення, що призводить до суттєвого збільшення ймовірності хибної тривоги в елементі розрізнення (більше 10-3). Для підвищення ефективності вирішення задач вторинної обробки радіолокаційної інформації при збільшенні кількості хибних відміток, використовуються вирішальні статистики відміток, отримані при первинній обробці сигналів. Відомі алгоритми послідовного виявлення траєкторії цілі з використанням вирішальних статистик відміток вимагають значних обчислювальних витрат. Для вирішення задачі виявлення траєкторії цілі використовується послідовний критерій відношення правдоподібності Вальда з постійними порогами, що розраховуються на основі заданих ймовірностей правильного і хибного виявлення траєкторії цілі. Отримано математичний вираз часткового відношення правдоподібності, у якому враховано щільності ймовірності вирішальної статистики відмітки за умови, що вона є цільовою або хибною, а також ймовірності: виявлення цілі і хибної тривоги в елементі розрізнення, попадання цільової відмітки в строб підтвердження траєкторії, відсутності в стробі хибних відміток. Аналіз запропонованого алгоритму та його порівняння з відомим, у якому ототожнення відміток відбувається за критерієм близькості до центру стробу, проведено за допомогою статистичного моделювання на прикладі виявлення траєкторії цілі за даними FMCW радара, що вимірює дальність та радіальну швидкість цілі. Для опису щільностей ймовірності вирішальної статистики відмітки за умови, що вона є цільовою або хибною використовуються нецентральний і центральний розподіли хі-квадрат з двома ступенями свободи. Для розглянутого прикладу, на відміну від відомого алгоритму, в якому не враховуються вирішальні статистики відмітки, розроблений алгоритм забезпечує збільшення ймовірністі виявлення траєкторії цілі при α = 10-2, 5 x 10-3 на 14%-50% і 4%-34% відповідно. При цьому середнє число оглядів при α = 10-2, 5 x 10-3 зменшується приблизно в 4 та 2.5 рази. Ймовірність хибного виявлення траєкторії цілі FΣт для розробленого алгоритму менше ніж на порядок. При цьому середнє число оглядів при α = 10-2, 5 x 10-3 зменшується приблизно в 3.8 та 2.3 рази відповідно.Документ Відкритий доступ Метод блочного кодування кластеризованих трансформант в спектрально-параметричному просторi(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Бараннiк, В. В.; Єлiсєєв Е. С; Бабенко, М. В.; Цiмура, Ю. В.; Худаєв, О. В.; Сiненко, Д. В.; Дубовик, Г. В.; Неминущий, С. В.; Онипченко, П. М.Сучасні послуги з надання різноманітної інформації пов'язані з генерацією величезних обсягів трафіку, який необхідно передати через телекомунікаційні мережі. Значну частину цього трафіку складають потоки відеоданих. До якості такої інформації висуваються певні вимоги, в тому числі своєчасність доставки, точність, якість візуального сприйняття, якість передачі структурних складових в об'єктах моніторингу. У результаті в системах обробки інформації реалізуються методи стиснення даних. Вже розроблено кілька сімейств і версій стандартизованих підходів до стиснення. Однак потреба в аналізі відеоданих, створених віддаленими датчиками, стає все більш очевидною. Це створює протиріччя між такими показниками, як своєчасність передачі відео та його точністю (якістю зорового сприйняття відновлених відеозображень). Таким чином, відповідна наукова та практична проблема полягає в подальшому вдосконаленні методів стиснення відеоданих для пом’якшення конфлікту між цими ключовими показниками. Найбільший інтерес викликають такі показники, як рівень стиснення та спотворення в описах оцифрованих відеозображень (вимірюються піковим відношенням сигнал/шум, або PSNR). Однак ці показники, як правило, демонструють зворотну залежність, тобто підвищення рівня стиснення часто призводить до зниження якості відео. Отже, необхідність вирішення цієї суперечності спонукала до розробки цілого ряду різних методів стиснення зображень. Тим не менш, загальним недоліком існуючих методів стиснення є те, що задані рівні стиснення часто досягаються в режимах якості зображення, які демонструють артефакти, спотворення контурів і погіршення дрібних деталей. Тому для подальшого розвитку методів стиснення пропонується вибрати підхід, який передбачає контрольоване спотворення якості відео. Одним із потенційних напрямків цього підходу є використання попередньої обробки в спектральній області фрагментів відеозображення. Отже, метою цього дослідження є розробка методів стиснення з контрольованими рівнями спотворення якості на основі попередньої обробки в спектральній області. У статті представлено основні етапи розробки методу визначення локально-монотонного коду для двійкових блокових кодів у диференційно-нормальованому просторі структурних компонентів кластерних трансформантів у спектрально-параметричному описі (SPOT) з використанням маркерів однорідної довжини. Метод базується на системі розмітки двійкових блокових кодів компонентів SPOT шляхом встановлення інтервальних доменів для аргументів функцій блокового кодування. Такий підхід забезпечує необхідний рівень цілісності відновлених відеофрагментів шляхом створення умов для взаємно однозначного перетворення процесів формування коду. Порівняльна оцінка ступеня стиснення для розробленого та існуючого методів показала, що,для значущих трансформантів SPOT з параметрами квантування, що формують рівні PSNR від 27 до 37 дБ, розроблений метод демонструє перевагу у ступені стиснення. Залежно від рівня PSNR, приріст у порівнянні з методами, використаними для порівняння, коливається від 14% до 21%.Документ Відкритий доступ Удосконалений алгоритм побудови безколiзiйного маршруту для багатоагентних ройових роботизованих систем(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Марченко, П. А.; Пономаренко, С. О.Постановка проблеми в загальному вигляді . Зазначається, що для підвищення ефективності виконання цільових завдань використовуються групи (зграї) роботів, які називаються мультиагентними системами. Такі системи рухаються в складному середовищі з перешкодами, що вимагає алгоритмізації процесу побудови беззіткнених маршрутів руху роботизованих транспортних засобів для безпечного пересування в просторі. Проведено аналіз існуючих алгоритмів планування маршрутів руху мобільних роботизованих транспортних засобів. Показано, що для вирішення задачі пошуку оптимального маршруту без зіткнення групи (рою) безпілотних літальних апаратів пропонується використовувати спільну матрицю-сітку (граф) простору з перешкодами та планом руху. Аналіз останніх досліджень і публікацій . Для планування маршруту мобільних роботизованих транспортних засобів використовується алгоритм Дейкстри, швидкий випадковий пошук по дереву, пошукові алгоритми побудови маршруту від однієї точки до іншої. Однак вони вирішують завдання планування маршруту для окремих робототехнічних систем у різних сферах діяльності і недостатньо пристосовані до задач групового керування рухомими об’єктами в складному середовищі з перешкодами. Виклад основного матеріалу . Удосконалено алгоритм побудови маршруту мультиагентної системи роботизованих транспортних засобів для забезпечення безконфліктного переміщення агентів у просторі, які виконують спільні завдання у складі груп (роїв). Покращення досягнуто шляхом додавання евристичної функції для оцінки складності переміщення між осередками. Запропоновано побудову безколізійного маршруту за допомогою модифікованого алгоритму з модифікованою функцією евристичної оцінки руху між вершинами графа, який є елементом кубічної комірки. Показано, що основними етапами алгоритму побудови беззіткнювального маршруту зграї БПЛА є: визначення головного елемента (лідера), побудова загальної сіткової матриці (графа) та визначення зайнятості кожної комірки (вершини) залежно від маршруту та часу, формування функції притягання/відштовхування, яка визначає критерій критичної збіжності групи елементів. Висновок . Алгоритм побудови безколізійного маршруту для ройових мультиагентних систем дозволяє утримувати елементи групи в кластері або в складі рою в цілому під час руху в просторі з перешкодами. Запропонований алгоритм базується на підході побудови сіткової матриці (графа), що розбиває простір на комірки. Заповненість кожної комірки визначається залежно від маршруту БПЛА та часу в дорозі. Критерій критичної збіжності елементів групи визначається функцією притягання/відштовхування, а складність переходу до наступної комірки – евристичною функцією оцінки руху між вершинами графа. Перспективи майбутніх досліджень . Подальші дослідження повинні включати удосконалення математичних методів, заснованих на використанні навчання з підкріпленням агентів і моделювання процесів побудови безколізійних маршрутів для мультиагентних систем.