Добірка наукової літератури з теми "Модуль генерації сигналів"

Робота присвячена важливій темі теорії інформаційних систем – теорії і практиці виявлення сигналів у завадах. У будь-якому середовищі на поширення сигналів діють завади, що спотворюють структуру сигналів і, відповідно, інформацію, яку вони несуть. Загальною властивістю сигналів є їх випадковий характер, тому для математичного опису сигналів використовують апарат теорії ймовірностей. Сигнал – носій інформації, якої немає в точці приймання до моменту його прийняття. Оскільки інформація про об’єкт кодується в одному або декількох параметрах сигналу – амплітуді, частоті, фазі, часі затримки, то принаймні один з цих параметрів невідомий для спостерігача. Крім того, наявність завад і шумів, що є випадковими процесами, а також випадкові параметри каналу поширення сигналу зумовлюють потребу в застосуванні методів теорії ймовірностей, теорії випадкових процесів та методів математичної статистики під час проведення досліджень з обробки сигналів. Для математичного опису сигналів і завад використовують ті чи інші моделі випадкових процесів – гауссівські випадкові процеси, негауссівські випадкові процеси із складеним розподілом, негауссівські марковські випадкові процеси. Моделюють випадковий процес заданою багатовимірною щільністю розподілу ймовірностей. В роботі обґрунтовано методологічні принципи обробки сигналів за умов апріорної невизначеності, коли щільність розподілу ймовірностей невідома. В основу статистичної обробки інформаційних параметрів сигналів покладено знаходження таких інформаційних ознак: середніх значень інтервалів, статистичний розподіл вибірки, дисперсії амплітуд. Використовуючи комп’ютерне моделювання в системі Matlab, за допомогою адаптивних алгоритмів проведено генерацію сумішей радіотехнічних завад різних видів. У процесі оброблення за цими алгоритмами також визначено статистичні оцінки параметрів суміші сигналу і завад. Обчислені параметри сигналу використовуються для з’ясування наскільки узгоджена з дослідними даними гіпотеза про те, що невідома характеристика має саме те значення, яке отримане в результаті її оцінювання. Для візуалізації досліджень створено програмний код в системі Matlab з використанням спеціального середовища візуального програмування GUIDE, який дозволяє: генерувати випадкові сигнали з різними формами спектрів завад, демонструвати їх, будувати гістограми та підбирати закони розподілу, що якнайкраще описують випадковий процес. Крім того, в програмі обчислено ймовірність виявлення сигналу і побудовано графік залежності ймовірності виявлення сигналу від ймовірності хибної тривоги і відношення сигналу до шуму при різних обсягах вибірки.

Дослідили вплив рівня стохастичності збуджувального синаптичного сигналу від пірамідних нейронів на генерацію коливань у мережах інтернейронів гіпокампа з шунтувальними ГАМКергічними синапсами. Використовували модифікацію математичної моделі мережі інтернейронів (Vida et al. 2006) і модель зовнішнього синаптичного сигналу з пуасонівським розподілом часового інтервалу між подіями. Повністю синхронізований синаптичний сигнал, коли кожний інтернейрон у мережі отримував струм з однаковою амплітудою та частотою, викликав у мережі коливання з високою синхронізацією (k > 0,9). Збільшення частоти синаптичного сигналу викликало відповідне збільшення частоти коливань у мережі. Поступове збільшення стохастичності синаптичного струму з 0,001 до 0,200 викликає зменшення синхронізації коливань у мережі інтернейронів з 0,89 до 0,11 при однаковій частоті сигналу (6 Гц). Частота коливань у мережі інтернейронів також зменшується з 55,6 до 35,7 Гц відповідно для рівня стохастичності 0,001 та 0,200 та частоти збудження 58 Гц. Зменшення частоти та синхронізації коливань у мережі може бути пояснено нездатністю шунтувальних ГАМКергічних синапсів синхронізувати роботу окремих інтернейронів при значному зростанні стохастичності зовнішнього збудження. Крім того, продемонстровано наявність діапазону частот вхідного сигналу 30–40 Гц, в межах якого відбувається значне зростання синхронізації коливань у мережі незалежно від ступеня стохастичності зовнішнього збудження.

В статье проанализированы возможности формирования в оптических сетях информативного сигнала радиодиапазона на основе нелинейно-оптической генерации разностных частот. На основе упрощенной физической модели перехвата трафика в оптических сетях с амплитудной модуляцией получены оценки мощности информативного паразитного электромагнитного излучения. Модель и оценки показывают реалистичность дистанционного перехвата трафика в оптических сетях. Обсуждаются наиболее опасные участки оптической сети и некоторые методы повышения эффективности перехвата. Также предлагаются методы защиты трафика техническими средствами.

Розроблено апаратно-програмний комплекс автоматизованої системи реєстрації біоелектричних потенціалів на базі USB-пристрою з подальшою обробкою оцифрованих сигналів на ПК. Запропоновано універсальну схему реєстрації біопотенціалів, яка дозволяє проводити експериментальні дослідження як в умовах окремого впливу на досліджуваний об’єкт холодової, теплової, фото- та електростимуляції, так і в умовах різноманітних комбінацій вказаних впливів. Клієнтська частина програми забезпечує візуалізацію, кількісний аналіз і збереження отриманих результатів у базі даних. Засобами комплексної автоматизованої системи зафіксовано біоелектричні потенціали листя кукурудзи у відповідь на теплові стимули. Охарактеризовано динаміку вказаних потенціалів, кількісно оцінено рівень потенціалів стабілізації. На базі отриманих експериментальних даних визначено параметри математичної моделі процесів генерації електричних імпульсів у клітині.

Currently, a number of models of polymerase chain reaction have been proposed, claiming to be accurate quantitative estimates of the reaction results. However, all these models assume identity the kinetics of the reaction product and the used fluorescent reporter. In the present work a polymerase chain reaction model is proposed, product reaction kinetics of which are generated by intercalation dye. An analysis of the simulation results demonstrates noticeable differences between the kinetics of the reaction product and the fluorescent signal of the coupled intercalation dye.

Ключевым трендом современных радиотехнических систем является переход к цифровым технологиям. Особенно ярко это выражено в процессе развития и широкого внедрения технологии программно-определяемых радиосистем, или иначе software-defined radio(SDR). В результате формирования данной технологии появилась возможность разработки современных радиолокационных систем, используя программные модели, базирующиеся на технологии SDR .В работе рассматривается вопрос выбора разработчиком программных инструментов для моделирования и проектирования радиолокационных систем. Для ответа на данный вопрос выполняется оценка двух сред программирования SDR-систем – Lab VIEW и GNU Radio, производится их общие описание. Рассматриваются их структуры, модели основных компонентов, интерфейсов, а также системы программного обеспечения и системные требования.Приведены примеры использования инструментов в исследовании радиолокационных систем на основе сигнала с линейной частотной модуляцией. На основе алгоритма генерации такого сигнала разработаны модели генераторов и проведена оценка работы исследуемых сред программирования SDR. Построены графики генерируемого сигнала с выбранными параметрами как во временной, так и в частотной областях. В процессе работы и конфигурации примеров проведен анализ вычислительных возможностей и временных затрат, сопряженных с работой оцениваемых сред программирования SDR.Сформулированы основные достоинства; к их числу относятся универсальность и доступность, а также недостатки, включающие затраты времени на программирование и отсутствие гибкости проектов, описанных оболочек, проведено их сравнение в совокупности между собой.

Статья посвящена изучению влияния бифуркационных явлений, имеющих место во всех типах импульсно-модуляционных систем, которые в частности присутствуют в ветрогенераторных установках. Для исследования динамики преобразователя напряжения с частотно-импульсной модуляцией строится математическая модель и бифуркационные диаграммы, которые иллюстрируют область безопасной работы ветрогенераторных установок, проводится ряд численных экспериментов. Выявлен новый вид бифуркационного явления, названый в данной статье «пакетной» бифуркацией. Актуальность работы обуславливается необходимостью улучшения энергоэффективности силовых преобразовательных устройств для потребностей нетрадиционной энергетики, в частности – для ветрогенераторной установки. Одна из сложностей преобразования данного вида энергии заключается в невысоком уровне эффективности процесса. Ввиду переменной величины частоты вращения лопастей ветрогенераторной установки в определенном временном интервале параметры получаемой энергии также варьируются, следовательно, настройки её вторичных преобразователей должны соответствовать временным интервалам формирования сигнала генерации. Повышение качества функционирования альтернативных источников питания возможно за счет использования многочастотных режимов стабилизации устройства преобразования. В статье рассматривается модель импульсно-модуляционного понижающего преобразователя напряжения на основе частотно-импульсной модуляции. Изучены и предложены методики изменения ширины рабочей зоны одночастотного режима стабилизации. Цель: анализ режимов вторичного преобразователя напряжения ветрогенераторной установки и выработка подходов к исследованию бифуркационных явлений, имеющих место в преобразовательных структурах с частотно-импульсной модуляцией путем построения математической модели и численно-аналитического моделирования данного понижающего устройства для улучшения показателей надежности. Методы: проработка литературных источников по типовым схемам передачи энергии в ветрогенераторную установку с промежуточным звеном постоянного тока (DC/DC преобразователей); математическое моделирование и проведение численных экспериментов по изменению эксплуатационных данных понижающего преобразователя напряжения с частотно-импульсной модуляцией для выявления протекающих в нем бифуркационных процессов; построение бифуркационных диаграмм при различных параметровах преобразователя с целью повышения надежности работы. Результаты. Получены математические модели и численно-аналитическая методика построения и идентификации динамических режимов функционирования понижающего преобразователя напряжения с частотно-импульсной модуляцией, выступающего в роли звена постоянного тока ветрогенераторной установки; построены бифуркационные диаграммы для стабилизации напряжения при различных параметрах системы управления; показано одновременное наличие одночастотных и пакетных режимов работы; идентифицирована бифуркация деления периода; изучено влияние параметров устройства на режимы работы, а также предложена методика изменения ширины рабочей зоны одночастотного режима стабилизации.

Костистые рыбы известны как экспериментальные модели для изучения физиологических и патофизиологических процессов, в частности связанных с работой сердца. Методы, позволяющие производить анализ частотных характеристик сердечного ритма в течение длительного периода времени, нуждаются в учёте особенностей поведенческих реакций рыб, способных повлиять на результаты эксперимента. Целью работы было изучить воздействие простейшей тестовой нагрузки (звуковой раздражитель) на частотные параметры сердечной деятельности, фиксируемые волоконно-оптическим методом. Объект исследования — взрослые особи Scorpaena porcus длиной 12–15 см, массой 80–120 г. В ходе экспериментов каждую скорпену содержали в отдельном аквариуме с морской водой размером 400×400×350 мм с постоянной температурой (21 ± 0,5) °C и регулируемым содержанием кислорода (5,5–6,7 мг·л−1, нормоксия). Регистрацию частоты сердечных сокращений (ЧСС) производили инвазивным волоконно-оптическим методом, суть которого состоит в передаче излучения инфракрасного полупроводникового лазера фотоплетизмографа по тонкому волоконно-оптическому кабелю к перикардиальной мембране сердца и в последующей фиксации отражённого от сокращающегося миокарда сигнала в фотоприёмнике. При имплантации световодов фотоплетизмографа рыбу наркотизировали путём помещения в раствор анестетика (уретан, 2,4 г·л−1 морской воды). В своде оперкулярной полости над областью условной проекции сердца производили минимальное рассечение выстилающего эпителия, через которое подлежащие ткани последовательно разъединяли тупым методом до достижения перикардиальной мембраны, не прорывая её. Через образовавшийся в тканях просвет к поверхности перикардиальной мембраны вводили два датчика световодов. В дальнейшем свободно плавающие скорпены принимали участие в эксперименте спустя одни сутки после хирургического вмешательства. Дополнительно нами было оценено функциональное состояние животных путём визуальной фиксации дыхательной активности по количеству движений оперкулярных крышек в минуту. При изучении влияния тестовых нагрузок на корректность регистрации ЧСС у скорпены был выявлен феномен кратковременного полного подавления сердечной деятельности, проявлявшийся при предъявлении звуковых стимулов (реакция настороженности, «замирание»). Длительность остановки сердечных сокращений составляла 31–50 с., она сопровождалась прекращением движения оперкулярных крышек (остановка дыхания, апноэ). При восстановлении сердечной деятельности отмечали два типа физиологических реакций. Для восстановительной реакции первого типа характерно одновременное увеличение ЧСС в 1,5 раза и амплитуды сигнала фотоплетизмографа в 2 раза. Второй тип восстановительной реакции сопровождался увеличением ЧСС на 22 % (p < 0,05) на фоне снижения амплитуды сигнала датчиков фотоплетизмографа на 28 % (p < 0,05); в пределах 120 с. ЧСС скорпены возвращалась к исходным показателям. Предполагается, что в основе кратковременной задержки сердечной деятельности скорпены лежит явление кардиореспираторного сопряжения и синхронизации. Поведенческая реакция в виде подавления генерации сердечной и одновременно дыхательной активности обеспечивает отсутствие акустических и электрических сигналов, демаскирующих местоположение хищника-засадчика, и способствует выживанию скорпен.

Теория фракталов совместно с теорией дробных операторов интегродифференцирования и фрактальная трактовка самых разнообразных задач, возникающих в различных областях науки и техники, не обошли стороной и современную радиотехнику. Появившиеся термины «фрактальная радиофизика», «фрактальная радиолокация», «фрактальная радиоэлектроника» отражают принципиально иной подход к представлению составляющих электрических сигналов и электромагнитного поля.В данном обзоре в ознакомительных целях даны понятия об основных операторах дробного исчисления – производной и интеграла дробного порядка, которые незаменимы для описания и исследования фрактальных систем и процессов.Во многих практических задачах, когда их математическая формулировка вызывает затруднение или не требуется их аналитическое решение, а необходимо знать лишь реакцию динамической системы на некоторое входное воздействие, широко используется аналоговое схемотехническое моделирование. Однако в случае систем дробного порядка его реализация требует наличия специфических двухполюсных пассивных элементов, в которых связь между током и напряжением описывается дифференциальным уравнением дробного порядка. Показано, что в таких элементах импеданс зависит от частоты не в целой степени, как у обычных емкостных или индуктивных элементов, а в дробной степени a (0 < a < 1). Поэтому такие элементы в работе мы назвали элементами с фрактальным импедансом (ЭФИ).Поскольку информация об ЭФИ, их характеристиках, вариантах конструкций и принципах реализации фрактального импеданса, использовании ЭФИ для совершенствования функциональных устройств радиотехники и связи практически не известна отечественным исследователям, инженерам, начинающим ученым, то одной из задач данной работы является устранение этого информационного вакуума.Приведена классификация ЭФИ и представлены некоторые существующие конструктивно-технологи­ческие варианты ЭФИ и их характеристики. Проведенный сравнительный анализ характеристик различных ЭФИ показал, что большинство из них в настоящее время не пригодны для изготовления в промышленных масштабах, чтобы удовлетворить потребности ученых и инженеров. Однако в качестве перспективы можно выделить ЭФИ, построенные на основе многослойной резистивно-емкостной среды с контролируемыми геометрическими и электрофизическими параметрами среды. Эти элементы конструктивно выполняются в виде интегральных конструкций, изготовленных с помощью стандартных технологий, используемых для создания пленочных или полупроводниковых микросхем. Для их анализа и синтеза разработаны математические модели, алгоритмы и программы, позволяющие проектировать конструкции ЭФИ с заданными показателями a в заданном, хотя и ограниченном диапазоне частот. В работе показаны образцы ЭФИ, изготовленные промышленным способом, и сравнение реализованных на практике характеристик с синтезированными на стадии проектирования.Наличие физических образцов ЭФИ позволяет оценивать потенциальные достоинства их применения, возможные ограничения, методики проектирования с учетом тех особенностей, которые отличают ЭФИ от традиционных пассивных элементов, используемых в схемотехнике и аналоговом моделировании.Рассмотрены принципы построения интеграторов и дифференциаторов дробного порядка, результаты интегрирования и дифференцирования сигналов с помощью устройств, использующих ЭФИ на основе резистивно-емкостной среды (ЭФИ на основе одномерных однородных резистивно-емкостных элементов со структурой слоев R-C-NR (сокращенно ОО R-C-NR ЭРП)). На конкретном примере показана возможность создания аналогового процессора, использующего аналоговые интеграторы и дифференциаторы дробного порядка для решения дифференциальных уравнений дробного порядка.Приведен пример реализации ПИД-регулятора дробного порядка для построения системы автоматического управления антенно-поворотным устройством. Результаты работы спроектированного устройства были проверены с помощью схемотехнического моделирования, при котором в качестве ЭФИ были использованы их математические модели в виде ОО R-C-NR ЭРП. Было показано, что регулятор дробного порядка позволяет создать систему управления с лучшими характеристиками регулирования по сравнению с классической системой управления.Показано, что применение ЭФИ при создании генераторов хаоса, являющихся основой систем, характеризующихся детерминированным хаосом, позволяет изменять характер хаотических сигналов и формы аттракторов без изменения начальных условий или переключения систем формирования хаоса.В работе также рассмотрены принципы построения частотно-избирательных фильтров дробного порядка, особенности частотных характеристик различных видов фильтров и показаны возможности управления параметрами и характеристиками фильтра за счет использования дополнительной степени свободы в виде показателя a, являющегося параметром ЭФИ.Поскольку частотно-избирательные фильтры являются неотъемлемой частью автогенераторов электрических колебаний, то применение в них фильтров дробного порядка также вносит заметные отличия в параметры автогенераторов дробного порядка по сравнению с параметрами их классических прототипов. Основное отличие – частоты генерации на несколько порядков превышают частоты генерации прототипов при одинаковых постоянных времени фазирующих цепей. Кроме того, наличие дополнительных степеней свободы позволяет независимо управлять частотой и фазой сигнала на выходе генератора, строить многофазные генераторы.

Актуальность исследования связана с проблемами создания и сопровождения динамических моделей скважин с электроцентробежным насосом в контурах оперативного контроля и управления состоянием систем, в условиях дрейфа параметров подъёмника и притока. Оценка первопричин нарушения предписанного технологического режима работы скважины и прогноз ближайших негативных последствий имеют важное значение для принятия взвешенных (оптимальных) решений по коррекции режимных состояний и обеспечению стабильных условий эксплуатации. Цель: разработка алгоритма оценивания дрейфующих параметров подъёмника, включая электроцентробежный насос, по методу наименьших квадратов и притока динамической модели скважины и приёмов стабилизации оценок в условиях реальной эксплуатации по данным зашумлённых измерений. Методы: численное интегрирование нелинейных дифференциальных уравнений, методы регрессионного анализа по схеме наименьших квадратов, статистических вычислительных испытаний, пробных возмущений, приёмов регуляризации алгоритмов оценивания. Результаты. Разработан двухэтапный алгоритм оценивания дрейфующих параметров подъёмника (износы, засорения) и притока (параметры продуктивности и подпора пласта) для упрощенного представления комплексной динамической модели скважины класса: «приток–подъёмник– электроцентробежный насос–устье» по данным двухтемповой шкалы контроля режимных состояний системы с реализуемым наблюдателем динамики притока в условиях пробных частотных возмущений. Выводы. Предложенные правила стабилизации оценок параметров модели на основе генерации пробных возмущений, снижения размерности за счет декомпозиции комплексной модели на составные блоки, фильтрации зашумлённых сигналов измерений посредством аппроксимации целыми функциями, реализации динамического наблюдателя притока формируют основу конструкции алгоритма идентификации с надёжным оцениванием основной группы параметров деформации напорной характеристики насоса и притока. Несмотря на низкие показатели точности идентификации гидросопротивления подъёмника, ошибка воспроизведения динамики переменных состояний системы возмущённых режимов эксплуатации с выходов наблюдателя не превышает 2 %, что говорит о низкой чувствительности штатных режимов эксплуатации подъёмника в рамках используемых модельных решений к искомой настройке параметра. Требуемая точность идентификации гидросопротивления трубы должна соотноситься с условиями регламента периодической очистки подъёмника от сорбентов.

Метою дипломної роботи є створення програмного продукту для генерації гідроакустичного сигналу в плоско-паралельному хвилеводі променевим методом. Об’єктом дослідження є способи та алгоритми моделювання сигналів. Було виконано огляд існуючих програмних застосунків для моделювання сигналів та ознайомитися із проблемами моделювання гідроакустичних сигналів, розроблено програмний продукт для генерації гідроакустичних сигналів, який реалізовано методом уявних джерел для розрахунку поля тиску в плоско-паралельному хвилеводі, даний метод відноситься до променевих моделей. Створена програмний продукт може бути використаний, як частина системи для моделювання гідроакустичних об’єктів та для наукових досліджень. Загальний обсяг роботи: 67 сторінок, 19 ілюстрацій, 17 бібліографічних посилань та 3 додатки.
The purpose of the thesis is to create a program product for generating a hydroacoustic signal in a plane-parallel waveguide beam method. The objects of research are the methods and algorithms of signal simulation. An overview of the existing software applications for simulation of signals and the problems of modeling of hydroacoustic signals was performed, the program software of generation hydroacoustic signals, implemented by the imaginary sources for calculating the field of pressure in a plane-parallel waveguide, was implemented, this method belongs to beam models. The created program product can be used as part of the system for modeling hydroacoustic objects and for scientific research. Total volume of work: 67 pages, 19 illustrations, 17 bibliographic references and 3 attachments.
Целью дипломной работы является создание программного продукта для генерации гидроакустических сигналов в плоско-параллельном волноводе лучевым методом. Объектом исследования являются способы и алгоритмы моделирования сигналов. Было выполнено обзор существующих программных приложений для моделирования сигналов и ознакомиться с проблемами моделирования гидроакустических сигналов, разработано программный продукт для генерации гидроакустических сигналов, который реализован методом мнимых источников для расчета поля давления в плоско-параллельном волноводе, данный метод относится к лучевым моделям. Созданная программа может быть использована как часть системы для моделирования гидроакустических объектов и для научных исследований.

В работе была разработана компьютерная модель ЭМГ сигнала. Исходными данными для моделирования послужили задаваемые основные параметры нервно-мышечной системы верхних конечностей человека. Данная компьютерная модель соответствует естественному механизму вовлечения двигательных единиц (ДЕ) в процесс мышечного сокращения в норме и при патологиях.