Полоцкий государственный университет

Полоцкий
государственный
университет

ВЕСТНИК ПГУ. № 12. Серия С. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУКИ. 2012г.

Глухов Д.О., Лазовский Е.Д., Глухова Т.М., Самощенков Г.А. Применение мягких вычислений для сглаживающей аппроксимации сложных сингулярных зависимостей

Обобщается многолетний опыт разработки лингвистических аппроксиматоров на нечеткой логике с точки зрения их применимости для аппроксимации сложных сингулярных зависимостей. Под сложностью в первую очередь понимаем многомерность зависимости и, во-вторых, наличие сингулярных особенностей, таких как скачкообразное изменение выходного параметра при незначительном изменении входных переменных. Нами разработан и исследуется оригинальный вариант нечеткой логики на унимодальных степенных функциях принадлежности, дающий лучшие результаты.

APPLICATION OF SOFT COMPUTING FOR SMOOTHING APPROXIMATION OF COMPLICATED SINGULAR DEPENDENCES

D. GLUKHOV, Е. LAZOVSKI, Т. GLUKHOVA, G. SAMOSHCHENKOV

This paper summarizes many years of experience in the development of linguistic approximator on fuzzy logic from the viewpoint of their applicability for the approximation of singular complex dependencies. By complexity we mean, first of all, multiple dimensions of dependence, and, secondly, the presence of singular features, such as uneven change of the output parameter with insignificant change of the input variables. We have developed and studied the original version of fuzzy logic membership functions, which gives the best results for these cases.

Барков А.В. Метод обнаружения слабого гармонического сигнала в гауссовом шуме

Рассматривается метод обнаружения слабого гармонического сигнала в канале утечки информации. Обнаружение гармонического сигнала обеспечивается его моделированием в аддитивной смеси с белым гауссовым шумом. Проведен анализ и сравнение известных и предложенного метода. На основании анализа методов счета нулей предложен спектральный метод обнаружения слабого гармонического сигнала в гауссовом шуме, обладающий широкополосностью и быстродействием, высокой чувствительностью при одновременном выделении нескольких гармонических сигналов. По результатам сравнения сделан вывод о предпочтительности спектрального метода для выделения слабого сигнала из шумов. Данный метод позволяет производить накопление сигнала для его последующего обнаружения без априорной информации о периоде следования сигнала, что является его преимуществом по отношению к методам накопления сигнала в устройствах с задержкой и обратной связью.

METHOD FOR DETECTION OF WEAK HARMONIC SIGNAL IN GAUSSIAN NOISE

А. BARKOV

A method for detection of weak harmonic signals in the channel of news leak is proposed. Harmonic signal has several advantages for the estimation of parameters in the channel of news leak. The aim is to find a harmonic signal in the noise of high level. Detection of a harmonic signal is provided by its modelling in an additive mixture with white Gaussian noise. The analysis and comparison of known and proposed methods are made. On the basis of the analysis of calculation of zeros method a special method for the detection of weak harmonic signals in Gaussian noise is proposed by the authors, which has broadband response and speed of operation, high sensitivity when sorting out several harmonic signals at the same time. The proposed method allows to accumulate signal for its subsequent detection without any a priori information about a period of a signal succession, which is an advantage if to compare with the methods of accumulating of a signal in devices with delay and feedback. The results for each method were compared on the basis of model experiments and analysis of the results presented in the papers observed in the article. According to the results of comparison a conclusion is made that a spectral method for extraction of weak signal from noise is preferable.

Железняк В.К., Рябенко Д.С. Метод оценки защищенности информации, преобразованной в цифровую форму

Рассматривается передача информации по сетям связи и системам передачи информации, связанная с опасностью её использования несанкционированными пользователями. При создании систем передачи информации особое внимание уделяется обеспечению конфиденциальности. Показаны наиболее уязвимые места возможной утечки информации для цифровых систем передачи информации – прямое и обратное преобразование электрических аналоговых сигналов в цифровую форму, осуществляемое с помощью аналогово-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей. Приведены выражения для оценки информационных показателей, определяющих защищенность цифровых и аналоговых сигналов по единому критерию. Данные выражения позволят реализовать автоматизированную измерительную систему для оценки защищенности информации, преобразованной в цифровую форму, в каналах ее утечки.

METHOD OF ESTIMATION OF SECURITY OF INFORMATION TRANSFORMED INTO THE DIGITAL FORM

V. ZHELEZNYAK, D. RYABENKO

The information transfer through communication networks and information transfer systems is connected with the danger of use of this information by not authorized users. Considerable efforts are spent on maintenance of confidentiality of the transferred information when creating systems of information transfer. Direct and return transformations of electric analogue signals into the digital form are the weakest spots of possible information leakage for digital systems of information transfer, carried out by means of analogue-to-digital and digital-to-analogue converters. In the given work expressions for estimation of the information indicators defining security of digital and analogue signals by uniform criterion are presented. The given expressions will allow to realize the automated measuring system for estimation of security of the information transformed into the digital form, in channels of its leak.

Раханов К.Я. Синтез программно-аппаратной системы оценки разборчивости речи методом ЛЧМ-сигнала: результаты эксперимента

Представлены результаты сравнительной оценки теоретических и экспериментальных данных, полученных реализованной синтезированной программно-аппаратной системой оценки разборчивости речи. Новые теоретические данные, оценивающие каналы утечки речевой информации по единому критерию, подтверждены экспериментальным методом ЛЧМ-сигнала с высокой точностью. На новом принципе реализован в программно-аппаратной системе метод гармонического сигнала, что позволило наглядно подтвердить жизнеспособность метода ЛЧМ-сигнала. Методическая (теоретическая погрешность) на совпадающих частотах методов ЛЧМ и гармонического сигналов равны. Обосновано и показано экспериментально, что тонкая структура ЛЧМ-сигнала значительно снижает методическую погрешность в сравнении с методом гармонического сигнала при воздействии влияющих факторов, основным из которых является неравномерность АЧХ.

SYNTHESIS OF SOFTWARE AND HARDWARE SYSTEMS SPEECH ESTIMATION BY LFM -SIGNAL: EXPERIMENTAL RESULTS

K. RAKHANOV

Results of comparative evaluation of theoretical and experimental data are presented, which are obtained by a realized synthesised software and hardware-based system of speech legibility evaluation. New theoretical data evaluating speech information leakage channels according to a uniform criterion are proven experimentally by LFM-signal method with high accuracy. A method of harmonic signal is realized on a new principle in software and hardware-based system, which allowed to visually confirm the viability of. Methodical (theoretical) inaccuracy on the same frequency of LFM-signal method and method of harmonic signal are equal. It is proven experimentally that the fine structure of LFM signal reduces methodical inaccuracy in comparison with the method of harmonic signal under the influence of some factors, the basic of which is irregularity of ARC.

Богуш Р.П., Бровко Н.В. Обнаружение пламени на динамических изображениях на основе вейвлет-анализа и текстурной сегментации

Рассматривается алгоритм детектирования открытого пламени на видеопоследовательностях, включающий три основных этапа: обучение и тестирование классификатора; выделение областей-кандидатов на основе цветовой фильтрации, вейвлет-анализа временных изменений границ области и пространственных изменений яркости; классификация областей с использованием статистических текстурных и цветовых признаков. На этапах обучения и классификации используется метод k ближайших соседей. Для выявления областей-кандидатов на видеоизображениях выполняется цветовая фильтрация в пространстве RGB и пространственно-временной анализ с применением вейвлет-преобразования. Классификация областей-кандидатов осуществляется с использованием текстурных признаков, полученных на основе нормированной матрицы вхождений, и цветовых признаков, вычисленных по нормализованным гистограммам составляющих H и S из HSV цветового пространства. Представлены результаты практических исследований алгоритма.

FLAME DETECTION IN VIDEO BASED ON WAVELET ANALYSIS AND TEXTURE SEGMENTATION

R. BOGUSH, N. BROVKO

Flame detection algorithm in video sequences is considered. Our algorithm composed of three basic steps: training and testing a classifier; select based on color filtering and wavelet analysis in temporal and spatial domains; candidate areas classification using statistical texture and color characteristics. For objects classification k-nearest neighbor algorithm is used. Real video surveillance sequences were used for flame detection with utilization our algorithm. A set of experimental results are presented in the paper.

Сухоруков О.В. Разложение арифметической операции «деление» в ряд побитовых сдвигов

Для упрощения реализации арифметической операции «деление» при проектировании арифметико-логического устройства (АЛУ) разработан метод разложения этой операции в ряд побитовых сдвигов. Показаны преимущества предложенного метода, достигнутые использованием двух ключевых операций «сдвиг» и «суммирование», – высокая скорость расчёта, задаваемая точность результата, надёжность и устойчивость. Побитовый сдвиг вправо (влево) не требует применения логических элементов (И, ИЛИ, НЕ), а значит, является одной из самых простых и быстрых процедур. Простота внедрения метода в процесс проектирования достигается использованием «сдвига» в связке с базовой операцией большинства АЛУ – «суммированием».

DECOMPOSITION OF ARITHMETIC OPERATIONS “DIVISION” IN THE RANGE OF BITWISE SHIFTS

O. SUKHORUKOV

To simplify the implementation of an arithmetic operation “division” when designing an arithmetic logical device (ALD) there was developed a method of decomposition of this operation into a range of bitwise shifts. High speed of calculation, the given accuracy of the result, reliability and stability – these are the advantages of the proposed by the author method, achieved by the use of two key operations “shift” and “summation”. Bitwise shift the right (left) does not require the use of logical elements (AND, OR, NOT), and thus is one of the most simple and fast procedures. Ease of implementation of the method in the design process is achieved by using a “shift” in conjunction with the basic operation of the majority ALD – “summation”.

Железняк В.К., Барков А.В. Формирование маскирующей помехи для защиты видеосигнала от утечки по техническим каналам

Предложен способ формирования маскирующей помехи для защиты видеосигнала от утечки по техническим каналам. Видеосигнал обладает рядом характерных особенностей, которые надо учитывать при решении задачи защиты от утечки по техническим каналам. Целью является защита сигналов видеоинформации от утечки по техническим каналам. Задача решается созданием активной маскирующей помехи, которая подается в канал утечки. Предложенный способ маскирования учитывает такие особенности видеосигнала, как его синхронность, обусловленная наличием синхроимпульсов, статические и динамические видеокадры. Показана возможность синхронного накопления видеоинформации при наличии данных синхронизации. Проведено накопление статического изображения, которое значительно улучшает отношение сигнал/шум. Обоснована необходимость создания синхронной помехи для маскирования статических видеокадров. Предложен способ формирования маскирующих видеокадров.

FORMATION OF DISGUISING INTERFERENCE PROTECTION FROM VIDEO LEAKS THROUGH TECHNICAL CHANNELS

V. ZHELEZNYAK, А. BARKOV

We propose a method of forming a masking noise to protect the signal from leaking through technical channels. Video has a number of unique features to consider when solving the problem of leakage protection through technical channels. The aim is to protect the video signal leakage through technical channels. The problem is solved creating active masking noise that fed on the leak. The proposed method takes into account the masking features such as its timing signal due to the presence clock, static and dynamic video frames. The possibility of simultaneous storage of video in the presence of data synchronization is shown. Accumulation of static images, which significantly improves the signal to noise ratio is conducted. The necessity of creating a synchronous static noise to mask the video frames is shown. We propose a method of forming a masking motion. Linkevich A. Semantic Retrieval and Classification of Web Pages Using Frames and Neural Networks Vectors of Hilbert space are used to represent (hyper) texts. Instead of a basis of the space, a frame is constructed so as to represent particular semantic units that could be relevant for a given specific domain. It is suggested to use Kohonen’s neural networks for unsupervised classification of texts. A special emphasis is put on handling information saved in the WWW.

Лысюк А.Н., Дереченник С.С. Сглаживание гистограмм дискретных распределений методом Монте-Карло

Рассмотрена задача формирования эмпирического распределения для соотношения двух дискретных величин с переменным знаменателем. Перечислены основные проблемы, возникающие при использовании классических методик. Показан фрактальный эффект, присутствующий на итоговой гистограмме, указаны причины его возникновения. Сформулирован теоретический алгоритм решения этой проблемы, предложена версия его реализации для вычислительной машины. Основная идея предлагаемого подхода заключается в генерировании методом Монте-Карло множества значений, по которым строится итоговая гистограмма, устраняющая все перечисленные недостатки классических методик. Важным фактором является то, что генерирование значений осуществляется в рамках некоторого диапазона, границы которого рассчитываются на первом шаге алгоритма. В результате экспериментального сравнения классической и предлагаемой методики показано преимущество последней. В качестве дополнения предложен способ оценивания параметров получаемых эмпирических распределений, основанный на статистике интервальных данных.

SMOOTHING HISTOGRAM OF DISCRETE DISTRIBUTIONS WITH MONTE CARLO METHOD

A. LYSIUK, S. DERECHENNIK

We have considered the task of forming the empirical distribution for the two discrete variables ratio with a varying denominator. The main problems that arise when using classical methods were listed. Fractal effect, which is present at the final histogram, has been shown, and we explained the reasons for its occurrence. We have formulated a theoretical algorithm of this problem, and we have also offered its version for computers. The main idea of the approach is generate a set of values using the Monte Carlo method. These values are used to construct the final histogram. The resulting histogram eliminates all the classical methods’ disadvantages. Experimental comparison has showed that the proposed method is better than the classical method. In addition, we have proposed a method to estimate the parameters of the final empirical distributions. This method is based on the statistics for data having interval.

Барченко В.Т., Петрова Е.А., Залесский В.Г.Моделирование характеристик разряда в скрещенных электрическом и магнитном полях: основные физические процессы и простейшие аналитические модели

Представлены результаты моделирования основных характеристик газовых разрядов в скрещенных электрическом и магнитном полях с катодным и анодным падением потенциала. Рассмотрена картина физических явлений как на электродах, так и в межэлектродном пространстве. Описаны инженерные аналитические модели, обладающие физической прозрачностью, которые несмотря на свою простоту достаточно хорошо описывают экспериментальные данные.

MODELLING CHARACTERISTICS OF THE GAS DISCHARGE IN CROSSED ELECTRICAL AND MAGNETIC FIELD: MAIN PHYSICAL PROCESSES AND BASIC ENGINEERING MODELS

V. BARCHENKO, E. PETROVA, V. ZALESSKI

The results of simulation of the basic gas discharge characteristics in crossed electric and magnetic fields with the cathode and anode potential drop are represented. Picture of the physical phenomena at the electrodes and electrode space are considered. Physical transparency engineering analysis models, which, despite their simplicity, present the experimental data fairly well, are described.

Бездель А.О., Янушкевич В.Ф. Сверхразрешение источников излучения на основе метода «теплового шума»

Представлены результаты теоретического анализа сверхразрешения источников излучения с помощью антенных решеток с использованием метода «теплового шума». Применены методы цифровой обработки, обеспечивающие эффективные характеристики подавления помех и высокие качества обработки радиолокационных сигналов. Приведены результаты исследований для одного и двух источников излучения. Проанализированы функции углового разрешения объектов. Даны рекомендации по уменьшению вычислительной сложности алгоритмов обработки. Модифицирован метод «теплового шума». Результаты исследований могут быть использованы в радиопеленгации и радиолокации.

SUPER-RESOLUTION OF LIGHT SOURCES ON THE BASIS OF “THERMAL NOISE” METHOD

A. BEZDEL, V. YANUSHKEVICH

The results of theoretical analysis of super-resolution light sources using antenna arrays with the help of “thermal noise” method have been presented. Digital techniques to ensure effective noise reduction features and high-quality processing of radar signals have been applied. The results of studies for one or two light sources are given. The function of the angular resolution of authorization objects is analyzed. Recommendations are given to reduce the computational complexity of algorithms. The method of “thermal noise” has been modified. The results of the research can be used in radio position finding and radiolocation.

Вабищевич С.А., Петров В.В. Инфракрасное поглощение в нейтронно-облученном кремнии, легированном алюминием

Методами измерения эффекта Холла и спектров ИК-поглощения исследованы радиационные дефекты в нейтронно-облученном кремнии, легированном Al, Ga и In. В спектральной области 1…10 мкм обнаружен ряд узких полос. Эти полосы связаны с электронными переходами на алюминийсодержащих радиационных дефектах. Разработана возможная классификация радиационных центров, основанная на данных термического отжига.

IR ADSORPTION IN NEUTRON-IRRADIATED SILICON DOPED WITH ALUMINIUM

S. VABISHCHEVICH, V. PETROV

The radiation-induced defects in Al-, Ga- and In-doped silicon are studied by the Hall-effect and IR absorption measurements methods. In spectral region 1…10 ?m a number of narrow IR bands has been detected. This bands are connected with electron transitios on Al-containing radiation defects. The possible classification based on the annealing results has been stated.

Кременя К.И., Янушкевич В.Ф. Влияние толщины материала лопастей спирали и диэлектрической подложки на характеристики плоской логарифмической спиральной антенны

Представлено исследование влияния толщины материала лопастей спирали и толщины диэлектрической подложки на характеристики плоской логарифмической спиральной антенны, проведенное в программном пакете HFSS (High Frequency Structure Simulator). В качестве материала лопастей спирали выбрана медь, толщиной 0,1, 0,5 и 1 мм. Материал подложки – диэлектрик со значением диэлектрической проницаемости ? = 2,2, толщина которого составляет 1, 2 и 3 мм. Результаты исследования представлены на графиках: коэффициент стоячей волны по напряжению, диаграмма направленности, входной импеданс. Проанализировано влияние толщины материалов на неравномерность характеристик антенны. Даны рекомендации по расширению частотного диапазона плоской логарифмической спиральной антенны за счет оптимального выбора толщины металла и диэлектрика. Результаты исследования могут быть применены для создания широкополосных антенн в технике космической связи и радиолокации.

EFFECT OF MATERIAL THICKNESS OF SPIRAL BLADES AND DIELECTRIC SUBSTRATE ON THE CHARACTERISTICS OF FLAT LOGARITHMIC SPIRAL ANTENNAS

K. KREMENIA, V. YANUSHKEVICH

This article presents the results of the investigation dealing with material thickness effect and the thickness of the spiral blades of a dielectric substrate on the performance of a plane logarithmic spiral antenna held in a software package HFSS (High Frequency Structure Simulator). For the study copper is chosen as a spiral blade material with the thickness of 0,1; 0,5; 1 mm, as the substrate material – dielectric with dielectric constant ? = 2,2, its width being 1, 2, 3. The results of the research are presented in the graphs: voltage standing wave ratio (VSWR), radiation pattern, input impedance. The effect of material thickness on the uneven characteristics of the antenna has been analyzed. The recommendations for the expansion of the frequency range of a plane logarithmic spiral antenna through optimal choice of thickness of the metal and dielectric have been given. The results can be used for broadband antennas creation in the technology of space communications and radiolocation.

Вабищевич С.А., Вабищевич Н.В., Бринкевич Д.И., Просолович В.С., Янковский Ю.Н. Микропрочностные свойства приповерхностных слоев имплантированных монокристаллов кремния

Методом микроиндентирования исследованы физико-механические свойства монокристаллического кремния, подвергнутого низкоэнергетичной имплантации. Обнаружено приповерхностное упрочнение монокристаллов кремния при имплантации ионов с энергиями E ? 500 кэВ, причем величина радиационного приповерхностного упрочнения уменьшается при снижении энергии ионов. При низкоэнергетичной имплантации (Е = 60 кэВ) обнаружено увеличение микротвердости в глубине пластины на расстояниях, существенно превышающих радиус проецированного пробега ионов. Показано, что быстрый термический отжиг приводит к разупрочнению приповерхностной области монокристалла кремния на глубине до 1 мкм и увеличению трещиностойкости (росту K1С и ?) при малых нагрузках. Полученные экспериментальные результаты объяснены с учетом генерации вакансий в процессе быстрого термического отжига. Обсуждается механизм радиационного упрочнения кремния при ионной имплантации.

MICROSTRENGTHING PROPERTIES OF SURFACE LAYERS OF IMPLANTED SILICON SINGLE CRYSTALS

D. BRINKEVICH, S. VABISHCHEVICH, N. VABISHCHEVICH, V. PROSOLOVICH, YU. YANKOVSKI

Physicomechanical properties of the silicon single crystal subjected to low-energy implantation were investigated by microindentation method. The surface hardening of silicon single crystals at ions implantation with E ? 500 кeVwas revealed. The size of radiating surface hardenings decreases at ions energy reduction. The microhardness increase in depth of a plate on distances essentially exceeding radius of projective run of ions was revealed at low-energy implantations (Е = 60 кэВ). It was shown, that fast thermal annealing leads to dishardening of surface silicon single crystal on depth up to 1 micron and to increase of cracking resistance (to growth K1С and ?) at small loadings. The received experimental results are explained in view of generation of vacancies during fast thermal annealing. The mechanism of radiating hardening of silicon single crystal at ion implantation was discussed.

Янушкевич В.Ф., Зданович А.А., Шостак Д.О., Щаденков Ю.А. Анализ двухчастотного взаимодействия с анизотропной средой в режиме мощного низкочастотного сигнала

Представлены результаты теоретического анализа двухчастотного взаимодействия с анизотропной средой в режиме мощного низкочастотного сигнала. Приведены результаты расчетов электродинамических параметров подстилающих поверхностей. Проанализировано влияние вариаций характеристик зондирующего сигнала на тензор диэлектрической проницаемости среды над углеводородными залежами. Представлены результаты тензора от характеристик исследуемой поверхности. Показаны расчеты частотных зависимостей диэлектрической проницаемости подстилающей поверхности. Даны рекомендации по оптимизации характеристик электромагнитных волн для повышения точности и достоверности оконтуривания залежей нефти и газа. Результаты исследований могут быть использованы для разработки новых методов поиска и идентификации углеводородов.

ANALYSIS OF TWO-FREQUENCY INTERACTION WITH AN ANISOTROPIC MEDIUM IN THE REGIME OF POWERFUL LOW-FREQUENCY SIGNAL

V. YANUSHKEVICH, A. ZDANOVICH, D. SHOSTAK, Y. SHCHADENKOV

Тhe paper presents results of theoretical analysis of two-frequency interaction with an anisotropic medium in the regime of powerful low-frequency signal. The results of calculations of the electrodynamic parameters of the underlying surfaces are presented. The effect of variations in the characteristics of the probe signal on the dielectric constant of the medium above the hydrocarbon deposits is analyzed. The results of the tensor of the characteristics of the surface under study are presented. Calculations of the frequency dependence of the dielectric constant of the underlying surface are shown. Recommendations for optimizing the characteristics of electromagnetic waves to improve the accuracy and reliability of delineation of oil and gas are given. The results of research can be used to develop new methods of search and identification of hydrocarbons.