Предложены программный эмулятор учебной цифровой вычислительной машины и программный симулятор учебного цифрового процессора, обеспечивающие развитие основных принципов построения и функционирования средств вычислительной техники, реализованных в лабораторной установке-тренажере «Учебная цифров ая вычислительная машина». Современные процессоры, микропроцессоры и их программное обеспечение являются исключительно сложными объектами для изучения и практического освоения. Одним из магистральных направлений в преодолении этой проблемы в вузах является использование на начальных этапах обучения основам информационных технологий тренажеров и программных моделей учебных ЭВМ. Предложенные программные модели, обладая сравнительной простотой и наглядным визуальным интерфейсом, помогают обучающимся успешно освоить базовые понятия организации и архитектуры ЭВМ, такие как: система команд, форматы команд и данных, представление данных, способы адресации, основы специального кодирования чисел.

Геомагнитные пульсации, под которыми обычно понимается изменение напряженности геомагнитного поля в определенном частотном диапазоне под действием времени и разных факторов, формально можно представлять в виде магнитогидродинамических волн, распространяющихся в околоземной плазме. На поверхности Земли пульсации можно выделять из ультранизкочастотных электромагнитных колебаний, зарегистрированных, например, в геомагнитных обсерваториях. По геомагнитным пульсациям возможно получать информацию, например, о параметрах среды в области их генерации, об особенностях развития геомагнитных бурь и суббурь. Проанализированы особенности работы с одним из самых распространенных видов геомагнитных пульсаций — Pc4, имеющих период колебаний 45–150 с. Обрабатываемые данные получены от международной сети INTERMAGNET. Поскольку объем таких данных превышает объем оперативной памяти компьютера, применены технологии BigData, реализованные в среде MATLAB.

Автономное движение мобильных роботов в динамически меняющейся внешней среде сопряжено с существенными трудностями. Это означает, что мобильные роботы должны не только выполнять задачу автономной навигации, но и хорошо взаимодействовать не только с неподвижными препятствиями, но и с людьми, движущимися в рабочем пространстве робота. Разработан алгоритм планирования и управления траекторным движением с учетом социальной навигация, обеспечивающая комфортное взаимодействие человека и робота. Затраты и ограничения социального пространства моделируются с использованием асимметричных функций Коши, составляются прогнозы взаимодействия „человек–человек“ или „человек–робот“. На этой основе строится функция стоимости карты, которая может использовать различные ограничения. Алгоритмы A* и jump были модифицированы на основе функции стоимости карты. Результаты экспериментов, выполненных в среде MATLAB, показывают, что предложенные алгоритмы могут эффективно реализовать решать задачу планирования пути с учетом социальной навигации. Благодаря разработанным алгоритмам выстраивается оптимальный маршрут робота и личное пространство пешеходов гарантировано. Комфорт с учетом социальной навигации при взаимодействии человека и робота значительно улучшился.

Приведены результаты синтеза алгоритма оптимального обнаружения сигналов, заключающегося в знакопеременном преобразовании принимаемых сигналов во времени и компенсации помехового сигнала при накоплении в фильтре. Физической основой синтеза алгоритма являются различия между частотно-временными характеристиками сигналов, отраженных от движущейся цели и земной поверхности, проявляющиеся во временном сдвиге максимумов полезного и помехового сигналов с равными доплеровскими сдвигами частоты. В алгоритме обработки выполняется сравнение модуля весового интеграла с порогом. Разработана структурная схема оптимального обнаружителя. Рассмотрена зависимость нормированного по амплитуде весового вектора оптимальной обработки от времени. Проведена оценка потенциальных характеристик обнаружения движущихся целей. Показано, что при обнаружении малоскоростных целей существуют оптимальные скорости сканирования, при которых вероятность правильного обнаружения максимальна.

Аннотация. Подход к обучению на основе демонстрации привлекает все больше внимания при программировании сенсорно-моторных навыков роботов. В то же время большинство работ сосредоточено на сценариях с управлением по положению, тогда как различные прикладные области и работа в динамической среде требуют безопасного и устойчивого физического взаимодействия, где критически важно оценивать соответствующий профиль силы/момента контакта вдоль траектории. Разработана методика планирования экспериментов и сбора и обработки данных для обучения моделей, кодирующих сенсорно-моторные навыки динамического взаимодействия манипулятора с окружением. Для этих целей комплексируются данные, поступающие от системы оптического захвата движения и силомоментного датчика, измеряемые при выполнении человеком последовательности действий. Рассмотрен пример резки скальпелем различных материалов по заданным траекториям. В качестве генератора эталонного движения используется регрессионная модель на основе смеси гауссиан (GMM/GMR), на вход которой поступают метки времени и материала, а на выходе выводятся предсказанные значения векторов пространственного положения, скоростей и сил и моментов контакта инструмента. Проведено 120 экспериментов с тремя различными материалами (пеноплекс, пробка и ПВХ) — по 40 на каждый материал. Представлены алгоритмы для обработки данных, результаты обучения модели и ее верификации. Для предсказаний скорости и положения инструмента получены значения среднеквадратического отклонения соответственно 7,12 и 10,69 %, а также 14,33 % — для мощности как метрики точности соответствия профиля сил и моментов контакта вдоль движения.

Решаются задачи исследования и расчета параметров криволинейной фоточувствительной поверхности приемника, согласованной с распространенным нормальным объективом. Под нормальными понимаются объективы с заданным полем изображения средних размеров. Проанализирован линзовый объектив с разной формой поверхности изображения. Методом наименьших квадратов получено уравнение аппроксимирующей функции кривой, соответствующей форме поверхности изображения выбранного объектива. При помощи построенных диаграмм прочности деформации объекта оценены прочностные характеристики фоточувствительной поверхности приемника криволинейной формы. Криволинейная фоточувствительная поверхность приемника обеспечивает снижение влияния аберрации кривизны поля в выбранном объективе, уменьшение размеров пятен рассеяния на краю поля в два раза, а следовательно, получение изображения наилучшего качества. Результаты численного моделирования найдут свое применение в проектировании технологии изготовления криволинейной фоточувствительной поверхности, а также при согласовании допустимых значений отклонений, которые проявляются в процессе разработки. Рассмотренная последовательность расчета параметров криволинейной фоточувствительной поверхности приемника может быть применена при проектировании оптических систем и приемных модулей, что позволит упростить создание изображения на фоточувствительной поверхности приемника и снизить влияние кривизны поля без использования линзовых компенсаторов.

Методом спектрального анализа исследованы оптические параметры голографических носителей информации, полученных от разных производителей. В научной практике для голографии используют такие регистрирующие среды (фотопластинки и фотопленки), которые обеспечивали высокоточные информативные результаты экспериментов. Приведены оптическая схема автоматизированного спектрометра, представлены его технические характеристики. Получены спектральные зависимости коэффициента поглощения от длины световой волны. Проанализированы экспериментальные результаты и даны рекомендации по использованию данных фотоматериалов.

Исследованы методы измерения пороговой чувствительности пироэлектрических приемников, позволяющих минимизировать аппаратные погрешности измерений. Экспериментально подтверждена возможность измерения пороговой чувствительности пироэлектрических приемников с помощью компактной схемы измерений, содержащей единственный оптический элемент — ограничивающую диафрагму. Схема измерения основана на использовании проекционной системы типа „камеры-обскуры“. Предложенная схема измерений позволяет минимизировать ошибки измерений благодаря отсутствию оптических элементов, искажающих энергетические и спектральные характеристики излучения, а также отсутствию искажения сигнала при распространении излучения в воздухе за счет компактности измерительной схемы.

Представлен вариант шарикового расходомера электропроводной жидкости с четырьмя электродами и балансной схемой, обеспечивающий исходное равновесие схемы преобразователя. Представлены результаты опытно-конструкторских работ по созданию шариковых расходомеров электропроводной жидкости, предназначенных для средств автоматизации производственных процессов и социальной сферы экономики, — особенно перспективно использование таких расходомеров в теплоэнергетике, в пищевой и фармацевтической промышленности. Разработанные шариковые расходомеры электропроводной жидкости обладают общим конструктивным признаком. В них используются шарик с нулевой плавучестью в жидкости и винтообразный струенаправляющий аппарат с соосно расположенным кольцевым каналом. Конфигурация струенаправляющего аппарата спроектирована таким образом, чтобы минимизировать потери энергии движущейся жидкости и предотвращать срывы и завихрение жидкости при входе в кольцевой канал. Электронная схема первичного преобразователя расхода генерируют выходной сигнал в форме частоты следования прямоугольных импульсов, пропорциональной величине расхода жидкости.

Показана возможность изготовления зеркальных оптических элементов и элементов конструкции из нового материала — бронеситалла. Использование бронеситалла обеспечивает защиту оптико-электронных приборов от механических повреждений высокоскоростными объектами. Рассмотрена технология получения бронеситалла и проведены эксперименты. Сделаны выводы о возможности совершенствования технологии с целью получения бронеситалла, прозрачного в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра.