Информатика и управление. Рубрика в журнале - Труды Московского физико-технического института
Численное сравнение наиболее популярных быстрых процедур обнаружения разладки
Статья научная
Проводится исследование проблемы последовательного обнаружения момента изменения свойств случайного процесса, встречающейся в различных областях науки и техники. В статье проведен сравнительный анализ трех наиболее популярных процедур: Ширяева, Ширяева-Робертса, кумулятивных сумм (КУСУМ) для задачи с гауссовским наблюдением (сигнал на фоне белого шума). Для этого же наблюдения из интегральных уравнений Фредгольма 2 рода получены характеристики с помощью численного решения интегральных уравнений методом коллокаций. Исследование показало, что в данной постановке задачи наиболее популярная на практике процедура КУСУМ работает заметно хуже процедур Ширяева и Ширяева-Робертса.
Бесплатно
Численные методы нелинейной фильтрации для оценки состояния квадрокоптера с поворотными роторами
Статья научная
Рассматривается задача оценки состояния сложной системы с существенно нелинейной динамикой. Проведен сравнительный анализ производительности расширеного фильтра Калмана, сигма-точечного фильтра Калмана и кубатурного фильтра Калмана в контуре системы управления квадрокоптером с поворотными роторами. Беспилотные летательные аппараты (БЛА) такого типа обладают повышенной маневренностью в сравнении со стандартными квадрокоптерами, однако введение дополнительных степеней свободы значительно усложняет динамику системы, что требует тщательного проектирования как самой системы управления, так и её подсистемы, отвечающей за обработку измерительной информации.Кратко описана математическая модель динамики, указаны особенности практической реализации алгоритмов оценки состояния в рассматриваемой задаче, приведены результаты численных экспериментов и выполнен их сравнительный анализ.
Бесплатно
Эвристические алгоритмы поиска маршрутов передачи данных в спутниковых системах и их валидация
Статья научная
В последнее время технологии спутникого интернета активно развиваются крупными корпорациями, такими как Boeing, SpaceX, Telesat. Перспективные спутниковые системы насчитывают несколько тысяч аппаратов. Задача разработки моделей формирования оптимальных с точки зрения определённых критериев маршрутов передачи данных, как и задача разработки самих критериев оптимальности, имеет большое значение для таких систем. Разработка моделей формирования маршрутов передачи данных осложнена тем, что для неё нет достоверных тестовых данных. В работе рассматриваются простейшие эвристики поиска маршрутов передачи данных и методы валидации соответствующих алгоритмов.
Бесплатно
Эффективные алгоритмы выделения слаборазличимых следов космических объектов
Статья научная
Рассматривается задача совместного обнаружения и оценивания параметров следов малоконтрастных космических объектов (КО) с неизвестными орбитами в оптическом изображении (кадре). В работе предлагается эффективный двухэтапный алгоритм обнаружения малоконтрастных следов КО и оценивания их параметров. На первом этапе для локализации объекта и предварительного определения начала и конца следа КО используется метод последовательного обнаружения момента «разладки», т.е. обнаружения скачкообразного изменения статистических характеристик сигнала вдоль направления следа КО. На втором этапе применяется метод максимального правдоподобия для уточнения положения следа. Такой подход позволяет значительно сократить количество перебираемых гипотез по сравнению с популярным методом максимизации отношения правдоподобия. Проведены исследования разработанного алгоритма как на симулированных кадрах, так и на реальных кадрах звездного неба, включающих, помимо шума и полезного сигнала, сильную помеху от звезд. В случае работы на реальных кадрах предварительно проводилось их обеление с использованием метода пространственно-временной регрессии. Тестирование показало, что алгоритм позволяет обнаруживать следы КО и весьма точно оценивать их параметры при отношении сигнал-шум (ОСШ) менее 1.
Бесплатно
Статья научная
Данная работа описывает способ решения дифференциального уравнения эллиптического типа с использованием тензорного разложение Quantized Tensor Train (QTT) в качестве структуры для хранения данных. QTT позволяет хранить разреженные матрицы в компактном представлении в памяти ЭВМ. Преимуществом данного тензорного разложения является наличие эффективных реализаций базовых математических операций, таких как сложение и умножение на число, вектор или матрицу и т.д. Также существуют готовые итерационные методы решения СЛАУ и их программные реализации, сохраняющие одновременно матрицу системы и решение в QTT-формате, такие как AMEN и TT-GMRES. Оба этих решателя используются в данной работе. Для предотвращения экспоненциального роста рангов в QTT представлении использовалась z-перестановка строк и столбцов матрицы. В качестве метода поиска численного решения взят итерационный метод Дирихле. Данный метод позволяет искать численное решение уравнения на отдельных подобластях задачи параллельно, после чего происходит согласование решения на границах подобластей. В результате выполнения данной работы был предложен итерационный алгоритм решения дифференциальных уравнений эллиптического типа. Следствием этого алгоритма является реализованный код решателя. Данный алгоритм демонстрирует ограниченное сверху константой число итераций во время поиска решения. Алгоритмическая сложность данного решателя O (︀nr2)︀, где r - это ранг в QTT представлении, n - число узлов сетки.
Бесплатно
