Вісник Київського політехнічного інституту. Серія Приладобудування

ВІДМОВОСТІЙКЕ АДАПТИВНЕ КЕРУВАННЯ КРОКУЮЧИМ ГЕКСАПОДОМ ЗА НЕСПРАВНОСТІ ОДНІЄЇ КІНЦІВКИ

2024-12-17T23:55:22+02:00

Статтю присвячено вдосконаленню системи керування крокуючим мобільним роботом, який має шість кінцівок (гексаподом), з метою забезпечення його стійкого руху у випадку несправності чи відмови однієї кінцівки. Як базовий алгоритм руху розглядається трипедальна хода. У якості несправності кінцівки розглядається відмова одного із суглобів. Для забезпечення руху у випадку відмови однієї кінцівки розроблено алгоритм трипедальної ходи, який забезпечує для кожної з бездефектних кінцівок перебування у стадії стійкої опори протягом двох фаз руху підряд. Оцінку можливості відмовостійкої ходи гексаподу за розробленим алгоритмом виконано на основі опорних трикутників та чотирикутника між кінцівками, що знаходяться у фазі опори.

Виконано структурно-функціональний синтез системи відмовостійкого адаптивного керування гексаподом, яка складається з таких модулів і підсистем: модуль динамічної моделі робота; модуль базового алгоритму ходи; підсистема виконавчих елементів; підсистема діагностування та прийняття рішення; підсистема альтернативних алгоритмів ходи. Розроблено та обґрунтовано структурно-функціональну схему каналу керування для реалізації алгоритму діагностування суглобу однієї кінцівки, прийняття рішення про його стан та перемикання на продовження виконання базового алгоритму ходи, якщо стан суглобу оцінюється як бездефектний. Розроблено та обґрунтовано схему каналу керування перемиканням на виконання альтернативного алгоритму ходи, якщо стан суглобу оцінюється як дефектний. Запропоновані структурно-функціональні рішення узагальнено для випадку відмови інших суглобів розглянутої кінцівки та інших кінцівок гексаподу.

Показано, що на основі виявлення та локалізації відмов суглобів кінцівок гексапода відбувається переконфігурація алгоритму ходи та системи керування, і таким чином реалізується відмовостійке адаптивне керування рухом гексапода. Реалізація запропонованих альтернативних трипедальних алгоритмів ходи та каналів керування у системі відмовостійкого адаптивного керування забезпечить стабільний рух гексапода при відмові однієї з кінцівок.

АНАЛІЗ ФУНКЦІЙНИХ МОЖЛИВОСТЕЙ АВТОМАТИЗОВАНИХ СИСТЕМ ДОЗУВАННЯ ГОТОВИХ ЛІКАРСЬКИХ ЗАСОБІВ

2024-12-18T22:17:56+02:00

У багатьох сучасних виробничих лініях необхідно реалізувати процес дозування тих чи інших матеріалів, рідин, реагентів тощо. Під час автоматизації таких ліній параметри процесу дозування можуть бути дуже важливими. Наприклад, у автоматизованих лініях дозування рідин у ємності процес дозування визначає ефективність цілої технологічної лінії.

Процес дозування є надзвичайно важливим у виробництві готових лікарських засобів (ГЛЗ). Однією із ланок виробництва ГЛЗ є машина дозування ГЛЗ. Тому від параметрів дозування, зокрема, його точності та часу наповнення тари буде залежати загальна продуктивність виробничих потужностей, що впливає на економічні показники підприємства.

У цій роботі авторами виконано аналіз методів дозування, особливостей процесу дозування а також автоматизованих систем дозування ГЛЗ. Зокрема, проаналізовано переваги та недоліки методів ваккумного, шприцевого, вагового дозування ГЛЗ, дозування із застосуванням витратомірів. За результатами аналізу запропоновано для процесу дозування фармацевтичних розчинів у флакони об’ємом 100 – 300 мл обрати метод вагового дозування. Встановлено, що цей метод має низку переваг, зокрема, високу точність дозування, відносно невелику вартість реалізації, високу продуктивність обладнання. Виконано аналіз етапів процесу дозування за методом вагового наповнення та встановлено, що необхідно розробити алгоритм вибору тривалості кожного етапу за критеріями досягнення мінімального часу наповнення та мінімальної похибки наповнення. Для керування процесом дозування також пропонується реалізувати адаптивний алгоритм керування із елементами самонавчання на основі проведених попередніх циклів дозування. Пропонований алгоритм має на меті оптимізувати параметри процесу дозування та досягти найкращих можливих показників якості, а саме високої точності дозування та мінімального часу дозування.

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ СУМІСНОСТІ МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ СТОМАТОЛОГІЧНИХ ПРОТЕЗІВ

2024-12-17T21:47:48+02:00

Стаття присвячена результатам дослідження електромагнітних властивостей групи стоматологічних матеріалів-акрилових пластмас, які широко використовуються в ортопедичній стоматології та ортодонтії. Вони є основним матеріалом для виготовлення різноманітних видів зубних протезів.

Для створення ортопедичного виробу проводять змішування порошку (полімера) та рідин (мономера), отримують суміш, з якої формують протез необхідної форми і розміру, після чого проводять затвердіння пластмаси. Отримані конструкції повинні відповідати відповідним вимогам, в тому числі і мало вивченій електромагнітній сумісності (ЕМС). Діелектричні матеріали при нагріванні формують власне електромагнітне випромінювання в міліметровому діапазоні, що є загальною властивістю нагрітих діелектриків. При цьому виникають електромагнітні потоки (ЕМП) різної направленості. Ці потоки можуть мати додатну або від’ємну спрямованість і, певним чином, впливати на прилеглі біотканини та організм людини в цілому. Тому авторами проведені дослідження електромагнітного випромінювання (ЕМВ) 6 матеріалів акрилових пластмас та визначені рівні їх ЕМС з біотканинами організму людини. У порівнянні з рівнем випромінювання людини акрилові пластмаси і відповідно стоматологічні протези з них формують від’ємні потоки ЕМВ по відношенню до прилеглих біотканин. Найбільший рівень ЕМС (до 58%) мають «Безколірна базисна пластмаса» та «Vertex Implacryl», дещо менший (48-53)% - пластмаси «Фторакс» та «Синма-М» і найменший рівень ЕМС (35-36)% зафіксовано у «Vertex Basio» та «Етакрил – 02». Проведені дослідження дозволяють вибрати більш прийнятні матеріали для виготовлення зубних тимчасових, постійних конструкцій та знімних повних і часткових протезів, а також визначати кореляційний зв'язок між впливом електромагнітних характеристик та появою ускладнень у пацієнтів в процесі експлуатації цих конструкцій.

МЕТОДИ ОПТИМІЗАЦІЇ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ПАРАМЕТРІВ МОДЕЛІ ТЕСТОВОГО ЕЛЕКТРОРЕТИНОСИГНАЛУ ДЛЯ ОЦІНЮВАННЯ РИЗИКІВ НЕЙРОТОКСИКАЦІЇ

2024-12-17T22:59:28+02:00

Стаття присвячена дослідженню та розробці оптимізаційних методів для моделювання електроретинографічних сигналів (ЕРС) у контексті виявлення ранніх стадій нейротоксикації. Електроретинографія (ЕРГ) є важливим інструментом для оцінки функціонального стану сітківки ока, що дозволяє діагностувати різноманітні зорові патології, включно з нейротоксикацією на різних етапах. Однак, низька інтенсивність стимуляції та шум у сигналах можуть значно ускладнювати процес обробки даних та їх інтерпретації.

У статті запропоновано використання методу Нелдера-Міда для оптимізації параметрів математичної моделі ЕРС. Цей метод оптимізації без похідних є ефективним для складних та нерівномірних цільових функцій, що робить його перспективним для застосування в задачах, пов'язаних з аналізом низькоінтенсивних сигналів. Було проведено оцінку часової складності алгоритму, що показала скорочення часу визначення коефіцієнтів моделі на 15% при забезпеченні необхідної точності відтворення тестового електроретиносигналу. Крім того, використання алгоритму Нелдера-Міда дозволило зменшити обчислювальні витрати на 30%, що робить його придатним для реального часу.

У дослідженні також описано структуру прототипу експертної інформаційно-вимірювальної системи для моніторингу змін у функціональному стані зорової системи під впливом нейротоксичних чинників. Результати можуть бути застосовані у медичній практиці для діагностики нейротоксикації та інших патологічних станів на ранніх етапах, що дозволить поліпшити якість медичних втручань та своєчасно запобігати серйозним наслідкам для здоров'я пацієнтів.

ФАНТОМНІ ТОНТОР ЛАНЦЮГИ РУХУ БІОНІЧНИХ ОБ’ЄКТІВ АВТОМАТИЗОВАНИХ СИСТЕМ. Частина 2

2024-12-23T13:18:43+02:00

У попередніх роботах авторів розглядалися такі властивості фантомного кроку, як його довжина та кривизна відносно уявної площини. Усі ці параметри розглядалися в чітко визначених координатах, пов’язаних з початком і кінцем кроку, але у зв’язку з поставленими задачами в частині 1 роботи продовжено дослідження з визначення особливостей динаміки фантомних ланцюгів системи.

Отримано аналітичні та графічні моделі, які базуються на математичних підходах до визначення просторово-часових характеристик руху об’єктів з урахуванням характеристик фантомних ланцюгів біонічних систем. Отже, застосування отриманих моделей відкриває перспективи для отримання точних параметрів руху кінцевого реального технологічного об’єкта в робочому просторі при виконанні складної кінематики рухів.

При цьому досліджено залежності співвідношення між обсягами технологічного абстракту та їх сформованими фантомами, які дають можливість описати позитивні та негативні технології, перспективні на даний момент у сучасному виробництві та реалії застосування біонічної автоматизованої техніки. для різних цілей.

Перспективи подальших наукових досліджень даної проблеми щодо розробки біонічних автоматизованих систем, пристроїв та об’єктів полягають у продовженні створення аналітичних моделей цих об’єктів з метою їх застосування в різних сферах та на різних етапах життєвого циклу технологічних об’єктів, яка покращує виробничі процеси, а також складні біонічні системи медичного призначення.

ОЦІНЮВАННЯ НЕВИЗНАЧЕНОСТІ ПАРАМЕТРІВ ГАЗУ В ПОШКОДЖЕНОМУ ГАЗОПРОВОДІ НА ОСНОВІ МОДЕЛІ СТАЦІОНАРНОГО РУХУ ГАЗУ

2024-12-18T13:45:01+02:00

Виявлення витоків газу внаслідок пошкоджень газопроводів та визначення об’єму втрат природного газу є важливим завданням для зменшення дисбалансу в газопровідних системах та підвищення їх надійності. Об’єм втраченого газу може бути визначений на основі значень тиску і температури газу у місці пошкодження та геометричних характеристик пошкодження. Оскільки параметри газу в місці пошкодження газопроводу можуть значно відрізнятися від виміряних значень параметрів газу у вузлових точках, то їх слід визначати на основі математичних моделей руху газу. Під час визначення об’єму втраченого газу важливим є також оцінити невизначеність цього об’єму, що потребує оцінити також невизначеність тиску та температури газу у місці пошкодження.

Ця стаття присвячена розробленню аналітичних залежностей для оцінювання невизначеності розрахункових значень тиску та температури газу в місці пошкодження газопроводу, отриманих на основі математичної моделі стаціонарного режиму руху газу. Розглядається методика оцінювання невизначеності тиску та температури газу у місці пошкодження газопроводу із врахуванням різних чинників, таких як тиск, температура газу на початку газопроводу, витрата та склад газу, а також геометричні характеристики газопроводу. Дослідження спирається на стандартизовані процедури та методи аналізу невизначеностей представлені в JCGM 100:2008 та ISO 5168:2013. В результаті дослідження отримано рівняння відносної стандартної невизначеності тиску та температури природного газу в місці пошкодження та знайдено коефіцієнти впливу складників невизначеності, що дає можливість оцінити невизначеність цих параметрів із врахуванням невизначеностей геометричних характеристик газопроводу та газодинамічних параметрів потоку.

Наведено приклади обчислення відносної стандартної невизначеності тиску та температури газу в місці пошкодження газопроводу для випадку повного розриву газопроводу. Отриманні рівняння невизначеності тиску та температури газу в місці пошкодження стануть основою для методики оцінювання невизначеності об’єму газу втраченого через пошкодження.

ОСОБЛИВОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ СИСТЕМ ВИМІРЮВАННЯ ВИТРАТИ ПРИРОДНОГО ГАЗУ

2024-12-23T13:01:15+02:00

Облік енергетичних ресурсів є складовою їх раціонального споживання. Одною з основних проблем обліку природного газу є застосування застарілого обладнання, яке не відповідає вимогам до точності вимірювань. Тому питання створення високоточних систем обліку газу лишаються актуальними. Вузли обліку газу встановлюються на різних об’єктах, починаючи від котелень і закінчуючи газорозподільчими станціями та пунктами, що мають різні характеристики.

Для підвищення якості обліку потрібно контролювати його фізико-хімічні показники, такі як тиск, температура, густина, газовий склад тощо. Отже створення систем вимірювання витрати та кількості природного газу потребує комплексного підходу, який передбачає фіксацію, обробку та контроль усіх необхідних параметрів із застосуванням певних технологій передачі даних.

Відсутність автоматизованого збору та перетворення інформації від компонентів вимірювальної системи унеможливлює дистанційний контроль її стану.

У статті розглянуто особливості функціонування існуючих систем, їх структури та технічних характеристик. Проведено аналіз актуальних підходів до обліку енергоносія.

Основну увагу приділено вимогам до алгоритмів обробки та перетворення отриманої інформації від автоматизованих систем вимірювання витрати природного газу, зокрема приведенню об'єму газу до стандартних умов і розрахунку кількості спожитої енергії. Сформульовано загальні вимоги до таких систем для підвищення точності та достовірності вимірювань.

Перспективою подальшої роботи є вдосконалення алгоритму взаємодії складових системи вимірювання.

КОМП'ЮТЕРИЗОВАНА СИСТЕМА МОНІТОРИНГУ ПАРАМЕТРІВ ЕЛЕКТРОННО-ПРОМЕНЕВОГО ОБРОБЛЕННЯ ОПТИЧНИХ КОМПОНЕНТІВ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ

2024-12-17T21:01:38+02:00

Розроблена комп’ютеризована система моніторингу параметрів електронно-променевого оброблення оптичних компонентів є сучасним рішенням для забезпечення точного контролю технологічних параметрів у реальному часі. Система базується на мікропроцесорному блоці керування, що забезпечує інтеграцію всіх компонентів через CAN-шину та високовольтний оптичний інтерфейс. Основними функціями системи є моніторинг напруги на катоді, модуляторі, струмі розжарення, електронного потоку та коригування цих параметрів у процесі оброблення. Завдяки адаптивному регулюванню система дозволяє досягти стабільності параметрів електронно-променевого оброблення, що підтверджено низьким рівнем відхилень напруги (до ±2%) та рівномірністю нанесення плівкових покриттів (до ±5%). Використання високовольтного оптичного інтерфейсу мінімізує втрати сигналу та підвищує точність передачі даних. Система легко інтегрується з комп’ютерними системами через USB-інтерфейс, забезпечуючи можливість підключення додаткових сенсорів для розширення функціональних можливостей. Результати апробації, проведеної на базі електронно-променевої установки УВН-71, продемонстрували значні переваги системи. Вона дозволяє зменшити дефекти поверхні, підвищити рівномірність оброблення та мінімізувати втрати оптичних матеріалів. Запропоноване рішення є критично важливим для виробництва високоякісних оптичних компонентів, які використовуються в сучасних комп’ютерних системах, забезпечуючи відповідність найсуворішим стандартам якості. Таким чином, розроблена комп’ютеризована система моніторингу сприяє оптимізації процесів електронно-променевого оброблення, підвищенню продуктивності та якості продукції, відкриваючи нові можливості для індустрії оптичних компонентів.

ПОРІВНЯННЯ ЯКОСТІ ДЕТАЛЕЙ, ВИКОНАНИХ 3D-ДРУКОМ З ДОПОМОГОЮ ПРИНТЕРІВ ІЗ КІНЕМАТИКАМИ “CoreXY” ТА “DELTA”

2024-12-23T09:55:47+02:00

Адитивне виробництво, або ж 3D-друк, описує технології, за допомогою яких виготовляються деталі наплавленням тонких шарів матеріалу один поверх іншого та створення кінцевої деталі шар за шаром. Кожен шар будується на основі геометрії, спроєктованої в CAD-системах. Технологія адитивного виробництва відкриває нові підходи дизайну: «виробництво дизайну» проти традиційного підходу «дизайн для виробництва». Геометрична свобода в дизайні дозволяє проєктувати продукти так, як їх візуалізують, без виробничих обмежень. Останнім часом набули популярності 3D-принтери з кінематикою, що є альтернативою стандартним, декартовим, 3D-принтерам: з кінематикою типу Delta. Ці 3D-принтери використовують більш складну систему керування завдяки відмінностям у генерації траєкторій друку, але можуть мати деякі переваги перед декартовою конфігурацією. Щоб розширити знання про адитивне виробництво, було проведено порівняльне дослідження з декартовими та дельта-принтерами для оцінки продуктивності друку тестової частини.

В даній статті розглянуто 3D-принтери з кінематиками CoreXY та Delta, порівняно їхні характеристики, визначено ключові відмінності процесів друку. В якості прикладу для порівняння якості розглянуто довільні деталі, надруковані партіями по три одиниці з однакового матеріалу, з однаковими налаштуваннями всередині програми-слайсера. Деталі з обох 3D-принтерів відскановано за допомогою LIDAR-сканеру, отримані моделі сканів перенесено у CAD-середовище для порівняння. Отримано результати порівняння за формою та якістю поверхні, часу виготовлення однієї деталі та партії деталей, масово-габаритними характеристиками. З огляду на результати видно, що деталі, надруковані 3D-принтером з кінематикою Delta, мають кращу якість поверхні без постобробки, в той час, як деталі, надруковані 3D-принтером з кінематикою CoreXY якомога точніше відповідають заданим в CAD-моделі розмірам.

АНАЛІЗ СТРУКТУРИ ІНТЕРФЕРЕНЦІЙНИХ ПОКРИТТІВ ДЛЯ ОПТИМІЗАЦІЇ ПАРАМЕТРІВ ВУЗЬКОСМУГОВИХ ОПТИЧНИХ ФІЛЬТРІВ

2024-12-17T18:42:08+02:00

Для контролю параметрів напівпровідникових шарів, отриманих із твердих розчинів сполук А3В5 під час епітаксії, використовуються оптичні методи. Вибір методів оптичного моніторингу визначається конструкцією реактора, яка вимагає безконтактних, швидких і точних методів вимірювання параметрів поверхні підкладок.

Під час росту епітаксійних шарів осадження напівпровідникових сполук викликає зміну оптичних параметрів поверхні пластини. Для забезпечення точних вимірювань необхідний контроль даних параметрів у вузькому спектральному діапазоні. В електрооптичних системах моніторингу для виділення необхідного спектру використовуються вузькосмугові інтерференційні фільтри. Однак, цей тип фільтрів чутливий до ряду факторів, таких як умови навколишнього середовища, старіння покриття та кут падіння. Як результат, виготовлення вузькосмугових оптичних фільтрів зі стабільними та точно контрольованими оптичними характеристиками представляє комплексну задачу.

У статті проаналізовано вплив різних факторів на оптичні характеристики інтерференційних покриттів. Кількісний аналіз показує, що зсув виділеної смуги спектру з центральною довжиною хвилі λ_max може наближатися до або навіть перевищувати повну ширину на половині максимуму (FWHM). Ці зміни в оптичних характеристиках вузькосмугових фільтрів призводять до зниження точності вимірювань параметрів епітаксійних шарів.

Результати цього аналізу сприятимуть оптимізації конструкції тонкоплівкових структур, що використовуються в вузькосмугових оптичних фільтрах. Дослідження зміщення виділеної смуги також дозволяє здійснювати у деяких межах контрольовану зміну λ_max або враховувати її зміщення при регулярній зміні факторів. У кінцевому підсумку, це дозволяє врахувати ці зміни під час проектування електрооптичних систем для моніторингу епітаксійного росту напівпровідникових гетероструктур, що підвищує точність і стабільність оптичних вимірювань у необхідному діапазоні точності.

ДРЕЙФОВА РУХЛИВІСТЬ ЕЛЕКТРОНІВ В АНТИМОНІДІ ІНДІЮ В РЕЖИМІ СЛАБКОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ

2024-12-17T20:15:55+02:00

У наукових публікаціях для антимоніду індію представлені теоретичні та експериментальні дослідження холлівської рухливості; її залежності від температури, концентрації носіїв заряду, напруженості електричного поля. Зазначимо, що не представлений типовий вид слабопольової температурної залежності дрейфової рухливості електронів, що відображає її поведенку у широкому діапазоні температури і концентрації атомів домішки. Процеси розсіювання носіїв заряду в антимоніді індію слабо представлені.

Метою даної роботи є детальне дослідження основних механізмів розсіювання електронів в антимоніді індію, температурної залежності слабопольової рухливості електронів у широкому діапазоні ступеня легування напівпровідника.

Дана кількісна оцінка швидкостей розсіювання електронів в антимоніді індію для типових видів домішкового та фонного механізмів. Проведено детальний аналіз процесів розсіювання. Підкреслено, що спостерігається відмінність швидкостей розсіювання в Г- і L-долинах зони провідності. Розсіювання на іонізованих атомах домішки визначає результуючу швидкість розсіювання до 40 К. При температурах вище 40 К значно зростає роль полярного оптичного розсіювання у Г-долині, практично визначаючи поведінку результуючої швидкості. У L-долинах найбільший внесок мають 2 види фононного розсіювання: акустичне та полярне оптичне.

На основі отриманих результатів моделювання процесів розсіювання розраховано температурну залежність слабопольової дрейфової рухливості у Г- та L-долинах. 3 результатів моделювання видно, що рухливість електронів у Г-долині перевищує відповідні значення в L-долинах на 2 – 4 порядки. Результуючу рухливість визначено з урахуванням заселеності долин. З результатів моделювання дрейфової рухливості видно, що ділянку її зростання визначають процеси розсіювання на іонах домішки. Чим вище ступінь легування напівпровідника, тим менше рухливість електронів. З подальшим підвищенням температури рухливість зменшується. Характерною особливістю типової температурної залежності слабопольової рухливості електронів в InSb є те, що за високих температур її поведінку визначають процеси розсіювання на полярних оптичних фононах.

Визначено набір параметрів моделювання, які забезпечують відповідність експериментальним даним.

АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ МОДЕЛЕЙ ВИЯВЛЕННЯ БПЛА НА ТЕПЛОВІЗІЙНИХ ЗОБРАЖЕННЯХ

2024-12-17T11:31:05+02:00

У наші часи широкого використання набувають безпілотні літальні апарати (БПЛА). Вони підтвердили свою ефективність, надійність та доцільність. Однак неналежне використання цієї технології або її зловживання можуть призвести до суттєвих порушень прав людини та створити значні загрози громадській безпеці. У зв’язку з чим, повинні створюватися відповідні методи протидії БПЛА. Одним із напрямків, який активно розвивається в наш час, є виявлення БПЛА на основі оптико електронному випромінювані. Так як більшість таких систем розраховані на видимий діапазон, ІЧ діапазон не так широко був досліджений. Виявлення БПЛА на основі тепловізійних зображень може бути виконано використовуючи штучний інтелект. Наразі вже існують готові підходи та моделі, які виконують задачі виявлення об’єктів, проте вони більш загального призначення.

Для огляду проблеми виявлення БПЛА на основі тепловізійних зображень та ШІ, необхідно провести аналіз найбільш ефективних моделей виявлення об’єктів для задачі виявлення БПЛА у ІЧ діапазоні. В даній роботі було проведено аналіз та порівняння таких моделей виявлення об’єктів як YOLOv5 та YOLOv8, Faster RCNN, DETR.

Для навчання моделей використовувались датасети, як в ІЧ діапазоні, так і у видимому. Була проведена попередня цифрова обробка датасету зображень БПЛА у видимому діапазоні, для перетворення їх у псевдо теплові. Це виконувалось з ціллю збільшити кількість тренувальних даних для моделей і тим самим покращити їх точність.

Результати показали, що такі моделі як YOLOv8 та DETR є найефективнішими для задач виявлення БПЛА на тепловізійних зображеннях, проте їх точність все ще є недостатньою для ефективного використання для систем захисту від БПЛА у реальному часі.

ВИКОРИСТАННЯ НЕЙРОННИХ МЕРЕЖ ДЛЯ ПОШУКУ НАЗЕМНИХ МІН

2024-12-17T15:09:07+02:00

Проблема наявності великих замінованих територій і їх розширення є критичною через їхній вплив на безпеку та економіку. Стаття присвячена підвищенню ефективності оптичних методів пошуку наземних мін поверхневого розташування в задачах гуманітарного розмінування.

Показано, що одним з найбільш перспективних оптичних методів виявлення мін є гіперспектральна зйомка, яка забезпечує надзвичайно точний аналіз спектрального складу випромінювання фоно-цільової обстановки. Але практичне використання гіперспектральних методів є суттєво ускладненим, враховуючи величезні площі замінованих територій. Отже виявлення мін має бути автоматизованим. Для вирішення цієї задачі досліджено можливості використання штучних нейронних мереж. Запропоновано інтеграцію штучного інтелекту, зокрема RBF-мереж, для підвищення ефективності та точності виявлення об'єктів. У роботі порівнюються традиційні методи класифікації з інноваційними підходами, що базуються на машинному навчанні. Проведено тестування алгоритмів на симуляційних і реальних даних. Це дозволило оцінити їхню здатність до ідентифікації об'єктів за умов різного спектрального заповнення.

Специфіка досліджуваної області формує вимоги до оцінювання ефективності функціонування технічних засобів: в першу чергу має бути забезпечена мінімальна ймовірність пропуску сигналу. В той же час з врахуванням великих обсягів обчислень бажано, щоб ймовірність хибних тривог залишалась невисокою. Показано, що RBF нейронна мережа здатна виявляти міни з низькою кількістю хибних тривог. Під час навчання мережі з великим параметром розповсюдження чутливість виходу до спектральної варіативності пікселів знижується. Це дозволяє мережі виявити ціль навіть за низького коефіцієнта заповнення. Отже результати досліджень свідчать, що використання запропонованих методів дозволяє значно зменшити кількість хибних тривог і забезпечити високу продуктивність у реальних умовах.