Информационно-коммуникационные технологии. Рубрика в журнале - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Adaptive control system for automated honeycomb filler cutter
Статья научная
This article presents the results of control system development оf an automated complex for cutting honeycomb or cellular filler, which consists of several modules performed on various software and hardware platforms and combined into a single system. On the control computer, the following are implemented: an interface module, a planning and control module written in the C ++, and a machine vision module written in the Python. The KUKA controller has a module for communication with a computer and a movement module written using the Kuka Robot Language. The interface module is required to interact with the operator, the planning and control module, and the robot information exchange module. The planning and control module performs the functions of generating sequence of elementary operations and moving points, compiling control programs and executing them. The machine vision module, using a machine vision camera, takes a series of images of the workpiece, by which the boundaries of the workpiece are identified, the edges of the cellular filler are recognized, and the coordinates of the optimal cut points are calculated.
Бесплатно
Статья обзорная
This article compares the performance of two modulation techniques - quadrature phase shift keying (QPSK) and M-ary quadrature amplitude modulation (M-QAM) with M=8, 16, 32, and 64-in a coded orthogonal frequency division multiplexing system. As an error-correcting code, convolutional technology is employed. A vehicular channel with additive white gaussian noise (AWGN) is utilized for communication. According to simulation data, for QPSK and M-QAM, a coded orthogonal frequency division multiplexing system performs better than an uncoded one. Additionally, the system performs better with QPSK than it does with M-QAM. Additionally, when M rises, the performance declines.
Бесплатно
Cognitive analysis of intrusion detection system
Статья научная
Usability evaluation methods have gained a substantial attention in networks particularly in Intrusion Detection System (IDS) as these evaluation methods are envisioned to achieve usability and define usability defects for a large number of practical software’s. Despite a good number of available survey and methods on usability evaluation, we feel that there is a gap in existing literature in terms of usability evaluation methods, IDS interfaces and following usability guidelines in IDS development. This paper reviews the state of the art for improving usability of networks that illustrates the issues and challenges in the context of design matters. Further, we propose the taxonomy of key issues in evaluation methods and usability problems. We also define design heuristics for IDS users and interfaces that improves detection of usability defects and interface usability compared to conventional evaluation heuristics. The similarities and differences of usability evaluation methods and usability problems are summarized on the basis of usability factors, current evaluation methods and interfaces loopholes.
Бесплатно
Implementation of moving object tracker system
Статья научная
The field of computer vision is increasingly becoming an active area of research with tremendous efforts being put towards giving computers the capability of sight. As human beings we are able to see, distinguish between different objects based on their unique features and even trace their movements if they are within our view. For computers to really see they also need to have the capability of identifying different objects and equally track them. This paper focuses on that aspect of identifying objects which the user chooses; the object chosen is differentiated from other objects by comparison of pixel characteristics. The chosen object is then to be tracked with a bounding box for ease of identification of the object's location. A real time video feed captured by a web camera is to be utilized and it's from this environment visible within the camera view that an object is to be selected and tracked. The scope of this paper mainly focuses on the development of a software application that will achieve real time object tracking. The software module will allow the user to identify the object of interest someone wishes to track, while the algorithm employed will enable noise and size filtering for ease of tracking of the object.
Бесплатно
Статья научная
Systems for detecting fires are essential for protecting people and property. Still, there are a lot of problems with these systems' accuracy and the frequency of false warnings. This study uses wireless sensor networks with deep learning to improve the accuracy of real-time fire detection systems and decrease false alarms. Wi-Fi camera movies are analyzed using the YOLOv5 deep learning model. This model locates and classifies items quickly and precisely using deep learning techniques. To guarantee accurate detection, a sizable collection of fire-related data is used to train the model. When a fire occurs, users receive early warnings via WebRTC technology, and live footage of the burning location is broadcast. Using these sophisticated technologies, the efficiency of fire detection in the indoor environment can be improved, providing users with immediate and accurate alarms. Personnel and property safety is improved, and losses due to fires in the interior environment are decreased.
Бесплатно
Machine learning approach to simulation of continuous seeded crystallization of gibbsite
Статья научная
Continuous seeded crystallization is characterized by oscillations of particle size distribution (PSD) and liquor productivity. To describe these oscillations using analytical methods is a complicated task due to non-linearity and slow response of the process. This paper uses a statistical approach to the preparation of initial data, determination of the significant factors and arrangement of the said factors by their impact on the dynamics of crystal population development. Various methods of machine learning were analyzed to develop a model capable of forecasting the time series of particle size distribution and composition of the final solution. The paper proposes to use deep learning methods for predicting the distribution of crystals by grades and liquor productivity. Such approach has never been used for these purposes before. The study shows that models based on long short-term memory (LSTM) cells provide for better accuracy with less trainable parameters as compared with other multilayer neural networks. Training of the models and the assessment of their quality are performed using the historical data collected in the hydrate crystallization area at the operating alumina refinery.
Бесплатно
Статья научная
This article is devoted to development of a method for assessing NDVI dynamics in northern territories and analysis of NDVI dynamics of vegetation on the territory of the Krasnoyarsk region using MODIS/Terra satellite data for the period (2000-2020). Spatial distribution map of average annual vegetation index NDVI has been made, indicating five latitudinal sections through the territory of the Krasnoyarsk region: the coordinates (latitude from 52˚ N to 76˚ N, longitude from 91˚ E to 95˚ E). Latitudinal variability of NDVI index for 20 years of measurements has been studied. Heterogeneity of long-term dynamics of vegetation has been discovered depending on the latitude of the studied territories. Efficiency of the suggested method for identifying long-term NDVI trends has been shown. A positive NDVI response of the vegetation cover of northern territories of the Krasnoyarsk region to climatic changes over the last 5 years has been revealed.
Бесплатно
Performance of automatic frequency planning and optimization algorithm for cellular networks
Статья научная
Frequency planning is one of the most expensive aspects of deploying a cellular network. If a set of base stations can be deployed with minimal service and planning, the cost of both deploying and maintaining the network will decrease. To ensure that the scarce frequency is utilized to its maximum, planning and optimization are done. This is also carried out to ensure that there is high efficiency in cellular radio systems and little or minimum interference due to co-channeling. This paper focuses on coming up with an automatic way of planning and optimizing the frequency in the cellular network. The approach replaces the inefficient, inaccurate and tedious manual approach. The automatic approach simplifies work for the radio frequency (RF) engineers and also reduces the cost of operation. The automatic approach ensures that the cellular network is extensively deployed in a way that criteria of maximum quality, quantity and good coverage are met. The paper focuses on coming up with an automatic planning and optimization algorithm that minimizes the intra-system interference levels to reasonable ranges within the key performance indicators (KPIs) defined for any acceptable cellular network.
Бесплатно
Short distance data transmission method by using QR code
Статья научная
QR code (quick response code) has become a widely common technology along with the increase in the usage of smartphone. In many areas, QR codes have over taken the place of linear barcodes due to the obvious advantages of large data capacity and ease of data retrieval. In this paper, we propose a novel data transfer scheme that employs the camera in smartphone devices as an alternative data channel. The sender device encodes data as a series of QR code images like the video data type. The video will be exhibited on the screen of smartphones, tablets, or PCs. The receiver device records the video by camera, splits video into frames, and decodes the data from images. This method is implemented by using multiple versions of QR code started from 1 to 40. By conducting several experiments, the version 19 is the best choice for transferring data between smartphone devices because of it’s the ability to transfer 135 Kbit/s without error. To transmit data from tablets and PCs to smartphone devices, the best version of QR code is 29, which allows 277 Kbit/s to be transferred without error. Further, the proposed method shows the advantages of permitting satellite TV channels to transfer files to viewers instead of giving file links. This results in solving the problem of transferring files from IOS and Mac devices to windows and android devices and vice versa.
Бесплатно
Using the city’s surveillance cameras to create a visual sensor network to detect fires
Статья научная
One of the most destructive natural disasters that harms both the environment and human life is fire. They jeopardize human life and public safety in addition to causing enormous material damages. The development of an effective system for identifying city fires is the aim of this project. An AI method for enhancing fire detection operations is the YOLOv5 model. For precise and effective fire detection, city cameras are turned into a visual sensor network based on the YOLOv5 paradigm. This system scans camera footage to determine the specific location and presence of fires using deep learning technologies. WebRTC technology is also used to send fire alarms. WebRTC enables direct and efficient communication between the system and observers. Combining YOLOv5 and WebRTC with a visual sensor network can enhance and increase the effectiveness of early fire detection and response operations. This study presents a system for early identification of fire incidents in cities, at a low costby taking advantage of the existing surveillance camera infrastructure.
Бесплатно
Анализ подходов и методов локализации акустических источников
Статья научная
В данной статье представлен обзор традиционных методов локализации акустических источников, основанных на обработке сигналов, а также современных методов, основанных на применении глубоких нейронных сетей. Проанализированы и рассмотрены преимущества и недостатки приведенных методов. Несмотря на то что некоторые традиционные методы могут адаптироваться к наблюдаемым сигналам, все они зависят от принятых предположений и допущений о характере среды, о свойствах сигналов и т.д. Модели глубокого обучения явно не требуют ни одного из этих предположений, а вместо этого эффективно адаптируются к предоставленным обучающим данным. Однако это также является основным недостатком современных методов, поскольку они менее способны к обобщению и менее универсальны, чем традиционные методы. Дано обоснование необходимости развития новых методов локализации, а также интеграции традиционных и современных интеллектуальных методов локализации для объединения преимуществ каждого из этих групп методов.
Бесплатно
Архитектура интеллектуальной системы тестирования
Статья научная
Одним из подходов к автоматизации тестирования графического интерфейса пользователя являются программные комплексы, воспроизводящие сценарий взаимодействия пользователя с тестируемым программным обеспечением. Процесс воспроизведения такого сценария основывается на возможности имитации действий пользователя. Принципы, заложенные в реализацию такой системы тестирования, могут оказывать значительное влияние как на достоверность воспроизведения сценариев тестирования, так и на меру интеграции системы в тестируемое программное обеспечение или запускающую его среду. Подавляющее большинство инструментов не способно обеспечить высокой достоверности и переносимости тестовых сценариев. Вместе с тем, проблема обеспечения качества работы и тестирования различных интерфейсов пользователя, вне зависимости от запускающей его платформы, размеров экрана и способа ввода, является чрезвычайно сложной, многогранной и до сих пор эффективно не решенной. Рассматривается модульная архитектура интеллектуальной системы тестирования графического интерфейса пользователя. Для достижения большей автономности интеллектуальной системы предложены различные варианты реализации. Дано краткое описание интеллектуализации, основанной на методах машинного обучения. Элементами новизны представленного архитектурного решения служат модульная структура, циклическое выполнение команд тестового сценария и наличие интеллектуального модуля, способного распознавать элементы графического интерфейса пользователя. На основе концепции интеллектуализации процесса тестирования графического интерфейса пользователя создана модульная циклическая архитектура интеллектуальной системы тестирования и описан процесс и особенности взаимодействия модулей интеллектуальной системы. Предложена концепция цикла выполнения команды тестового сценария и рассмотрены подходы к обеспечению автономности работы интеллектуальной системы. Предложенная система может применяться для решения задач интеграционного тестирования с использованием интеллектуализации, основанной на методах машинного обучения; интеллектуальная система с модульной архитектурой позволяет достичь высокого уровня достоверности тестирования.
Бесплатно
Статья научная
Обнаружение объектов - это задача классификации и локализации объектов на изображении. В этой статье рассматриваются методы комплексирования изображений. Определены вероятностные показатели качества оптико-электронных средств при обнаружении образов наблюдаемых объектов. Представлена методика комплексирования изображений в многоспектральной оптико-электронной системе на основе вероятностной принадлежности объекта к заданному классу. Получены вероятностные данные о принадлежности объекта к заданному классу с использованием метода машинного обучения. Приведены результаты комплексирования изображений при различных параметрах критерия классификации.
Бесплатно
Статья научная
Проведено исследование отклика трендов NDVI различных типов растительности Западной Сибири на изменение климата (биотемпературы и осадков). Использованы спутниковые данные MODIS, карты земного покрова (Land Cover Type) за 2001 г. и данные климатических изменений за периоды 2000-2010 гг. и 2010-2020 гг. Выявлено, что тренды NDVI всех типов растительности положительны для исследованных периодов. При этом для растительности тундры и южной кустарниковой тундры тренды NDVI за период 2010-2020 гг. значительно превышают тренды NDVI за предыдущее десятилетие (2000-2010 гг.). Среднегодовая биотемпература за период 2011-2018 гг. по сравнению с периодом 2001-2008 гг. возросла на всей исследуемой территории, за исключением участков с лиственно-хвойными лесами. В результате анализа динамики влажности за период 2011-2018 гг. по сравнению с периодом 2001-2008 гг. выявлено небольшое увеличение среднегодовых осадков почти на всей территории Западной Сибири. Исключение составляют территория тундры и залежные земли, на которых обнаружено уменьшение влажности.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматриваются проблемы моделирования предметной области, генерации контрольно-измерительных материалов, а также оценки и интерпретации ответов на них методами интеллектуального анализа. Для решения этих проблем предложено ответы обучаемого, рассматриваемые как образовательный цифровой след, дополнить информацией, позволяющей делать выводы как об уровне развития компетентностей, так и о затруднениях учащегося и их причинах. Оценку уровня развития индивидуальных и групповых компетентностей предложено осуществлять через экспертные оценки и автоматическую проверку гипотез. Для генерации заданий и выявления причин затруднений учащихся предлагается использовать онтологические модели предметных областей на уровне«понимания» таксономии Блума. Рассмотрены свойства таких моделей. Приведены примеры применения этих подходов к принятию решений в образовательном процессе различных дисциплин. В результате были сформулированы требования к перспективному модельному обеспечению интеллектуальных обучающих систем.
Бесплатно
Статья научная
На основе методов теории распространения электромагнитных волн оптического диапазона в турбулентной атмосфере, математической статистики и функционального преобразования случайных величин проведена оценка плотности распределения интенсивности флуктуирующего излучения, создаваемой передающим каналом лазера в дальней зоне. Применительно к пороговым интенсивностям излучения, учитывающим различные режимы генерации передающего лазерного канала определена вероятность достижения заданного уровня интенсивности излучения в области оптико-электронного средства. С использованием данного показателя эффективности проведено исследование влияния нестабильности работы передающего лазерного канала, ошибок наведения, турбулентности атмосферы на характеристики его излучения в плоскости апертуры формирующей оптики оптико-электронного средства. Показано, что прохождение лазерного излучения через случайно-неоднородную среду сопровождается возникновением ошибок наведения лазерного луча и его расширением, оказывающим существенное влияние на достижение заданного уровня интенсивности излучения в области оптико-электронного средства. Повышение показателя эффективности возможно за счет выбора оптимального угла расходимости лазерного излучения передающего канала, учитывающего флуктуации показателя диэлектрической проницаемости и преломления атмосферы.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается новый метод выбора технологии создания параллельной программы, который базируется на том, что написанный один раз параллельный программный код может быть выполнен разными технологиями параллельного программирования в зависимости от задач, параметров цикла и имеющейся временной статистики предыдущих запусков. При этом в процессе работы готовой параллельной программы может применяться один из методов распараллеливания. Используя теорему Байеса переходим от априорных распределений на неизвестную величину к апостериорным распределениям. Имеем полную группу несовместных событий, если нам неизвестны их вероятности до опыта, они равновероятны. В результате опыта появляется некоторое событие выбора номера технологии и для этого события известны условные вероятности классификационного выбора. Затем производится статистический розыгрыш для определения номера выбранной технологии.
Бесплатно
Методика синтеза одномерно сканирующих антенн на основе модулированных метаповерхностей
Статья научная
В работе описана методика синтеза сканирующих в одной плоскости апертурных антенн вытекающей волны, построенных на основе метаповерхностей с модулированным поверхностным импедансом. Такие антенны состоят из цепочки субволновых резонансных элементарных ячеек, имеющих две степени свободы, одна из которых используется для модуляции импеданса метаповерхности, а вторая для динамического изменения направления излучения вытекающей волны. В качестве примера применения методики была синтезирована антенна на основе металлической гофрированной структуры, позволяющая проводить сканирование в диапазоне углов от 4° до 42° на частоте 27 ГГц и имеющая КНД от 26.4 до 30.1 дБи. Антенны представленного типа позволяют реализовывать одномерное электронное сканирование существенно более простым способом, чем фазированные антенные решетки.
Бесплатно
Методы распознавания микродоплеровских портретов на основе корреляционного вейвлет-анализа
Статья научная
На основе корреляционного анализа предложен метод детектирования доплеровских портретов по априорным данным. Метод реализует структуру специальных компенсирующих доплеровских фильтров анализа скоростного канала в радарных датчиках обнаружения движения и актуален в задачах распознавания образа скоростного доплеровского портрета. Обозначена проблематика классического коррелятора. Приведены примеры с результатами корреляций как на простых, так и на приближенных к реальным прототипам сигналах. Продемонстрирована работа вейвлетных фильтров-корреляторов на основе шаблона пользовательского вейвлета в сравнении с классическим коррелятором.
Бесплатно
Модель автоматизированного распределения в задаче группового преследования с защитниками
Статья научная
В настоящей статье рассматривается компьютерная модель квазидискретной игры группового преследования. В которой присутствуют преследователи, цели и защитники. В моделях статьи задачей преследователей является достижение статических целей. Достижение одной цели возможно несколькими преследователями в разное время. Задачей защитников является поражение преследователей. Выигрышем для преследователей можно считать достижение хотя бы одним из них своей цели. Выигрышем для защитников считается поражение всех целей. Для защитников количество преследователей не является определенным. В модели статьи формируется единая среда обнаружения преследователей. Единая среда обнаружения есть результат теоретико- множественных операций над точками пространства. В моделях статьи единая среда обнаружения является односвязным множеством. В случае многосвязных множеств были бы предложены алгоритмы моделей с иной логикой. Преследователь считается обнаруженным, если входит в данную область. Назначение обнаруженному преследователю защитника цели производится по нескольким оптимизационным критериям. Защитник может назначаться из предполагаемого времени достижения. В одной из реализаций модели это минимальное время из выборки для данного защитника. Как вариант фактора оптимизации, защитник для преследователя может выбираться по минимальному расстоянию до него. В статье также рассматриваются варианты локализаций защитников в одной точке. В статье к рассмотрению предлагается четыре модели. Модель группового преследования с оптимизацией по предполагаемому времени достижения преследователей защитниками. Модель группового преследования с оптимизацией по начальному расстоянию от момента обнаружения преследователей защитниками. Разработаны дополнительные алгоритмы вышеописанных моделей, учитывающих ограничения нахождения защитников в одной локации. Рассматривается различие алгоритмов в случае наличия или отсутствия информации для защитников о количестве преследователей, их целях и т.д. Результаты, полученные в статье, могут быть востребованы разработчиками робототехнических комплексов с автономным управлением. В идеале виделось бы следующее. Группа преследователей и группа защитников (каждый участник имеет свой алгоритм действий) имели бы свою программную среду, где каждый участник выполняет свою задачу, руководствуясь правилами. То есть данная программная среда напоминает сетевую игру стратегии реального времени.
Бесплатно
