SCI Библиотека

Комплексирование нескольких моделей в одну систему технического зрения позволит решать более сложные и комплексные задачи. В частности, для мобильной робототехники и беспилотных летательных аппаратов (БЛА) является актуальной проблемой отсутствие наборов данных для различных условий. В работе в качестве решения данной проблемы предлагается комплексирование нескольких моделей: сегментации, сопровождения и классификации. Это позволит значительно повысить качество решения сложных задач без дополнительного обучения. Модель сегментации позволяет выделять произвольные объекты из кадров, поэтому ее можно использовать в недетерминированных и динамических средах. Модель классификации позволяет определить необходимые для навигации объекты, которые затем сопровождаются с помощью третей модели. В работе подробно описан алгоритм комплексирования моделей. Ключевым элементом в алгоритме является коррекция предсказаний моделей, позволяющая достаточно надежно сегментировать и сопровождать различные объекты. Процедура коррекции предсказаний моделей решает следующие задачи: добавление новых объектов для сопровождения, валидация сегментированных масок объектов и уточнение сопровождаемых масок. Универсальность данного решения подтверждается работой в сложных условиях, на которых не обучали модели, например, подводная съемка или изображения с БЛА. Проведено экспериментальное исследование каждой из моделей в условиях открытой местности и в помещении. Наборы данных включали сцены актуальные для мобильной робототехники. В частности, в сценах присутствовали движущиеся объекты (человек, автомобиль) и возможные преграды на пути робота. Для большинства классов метрики качества сегментации превышали 80%. Основные ошибки связаны с размерами объектов. Проведенные эксперименты наглядно демонстрируют универсальность данного решения без дополнительного обучения моделей. Дополнительно проведено исследование быстродействия на персональном компьютере с различными входными параметрами и разрешением. Увеличение количества моделей значительно повышает вычислительную нагрузку и не достигает реального времени. Поэтому одним из направления дальнейших исследований является повышение быстродействия системы.

Представлен способ алгоритмической компенсации смещения центров чувствительных элементов акселерометров в составе высокоточной инерциальной навигационной системы. Ранее рассматриваемую компенсацию допускалось не применять, ввиду возможности минимизации ее влияния за счет конструктивных особенностей - максимально близкого расположения акселерометров друг к другу. С модернизацией комплектующих инерциальных датчиков влияние погрешности типа «size-effect» могло стать существенным по сравнению с погрешностями гироскопов и акселерометров. Целью данной работы является анализ влияния этой погрешности на решение навигационной задачи в условиях точностей современных инерциальных датчиков. В работе подробно изложена схема компенсации: отдельно рассматривается компенсация к произвольному центру инерциального измерительного блока, учитывающая эффект разнесения триады акселерометров, и к центру вращения транспортного средства, учитывающая место установки на объект эксплуатации. Дополнительно проанализированы конструкции расположения акселерометров на платформах блока датчиков высокоточной и малогабаритной инерциальных навигационных систем. С помощью серии вращений на наклонно поворотном столе проведен расчет разнесения акселерометров по методу наименьших квадратов относительно точки пересечения осей вращения используемого стенда. Получена оценка невязки вычисленных коэффициентов разнесения чувствительных элементов от их номинальных значений. На примере калибровочных вращений достигнуто уменьшение всех паразитных явлений в сигнале акселерометров, проявляемых в результате центростремительного и тангенциального ускорений. Аналитически выведено влияние паразитного сигнала акселерометров при курсовой качке изделия на исчисление координат и раскрыта зависимость исследуемой погрешности от времени работы изделия в условиях постоянной качки. С целью верификации проведены реальные испытаниях на наклонно-поворотном столе и изложены полученные результаты эффективности компенсации. Приведены результаты компенсации при летных испытаниях на двуместном вертолете вертикального взлета и посадки. Расчет летных испытаний производился путем натурного моделирования по записанными данным с учетом синхронизации используемых датчиков. Отдельно рассматривается компенсация в режиме сведения триады акселерометров к произвольной точке и в режиме сведения акселерометров к центру вращения транспортного средства.

Приводится описание и сравнение алгоритмов построения стереоизображений с использованием одной или двух видеокамер для применения в портативном устройстве в режиме реального времени. На основе замеров производительности на наиболее распространенных процессорах одноплатных компьютеров выбран наиболее подходящий алгоритм.

В статье рассматривается проблема подготовки педагогов к взаимодействию с семьями обучающихся. В статьепредставлены результаты исследования 12 отечественных и 56 зарубежных программ подготовки будущих педагогов в 35 педагогических вузах, в том числе: 17 программ по профилю «Дошкольное образование», 19 программ по профилю «Начальное образование» и 32 программы по профилю «Иностранный язык» (как пример программы, которая не предполагает прямого контакта учителя с родителями обучающихся). Зарубежные университеты были выбраны на основании ежегодно публикуемого рейтинга университетов мира QS World University Rankings. Также в статье представлены результаты всероссийского исследования запросов родителей и педагогов на взаимодействие школы и семьи. В опросе приняли участие 400 респондентов - 200 родителей и 200 педагогов, из которых 183 учителя и 17 членов администрации школ. Исследование позволило конкретизировать основные запросы родителей и педагогов на взаимодействие, понять трудности, с которыми сталкивается школа и семья при взаимодействии, выявить дефицит компетенций учителей в области работы с семьями обучающихся. Исследование также показало, что родители и педагоги солидарны в выборе главных компетенций учителей в области взаимодействия с семьями обучающихся. В статье предложена примерная тематика программы повышения квалификации учителей в области взаимодействия школы и семьи, которая учитывает запросы родителей и учителей.

Проанализирована существующая сеть сотовой связи в городе Светлогорске. Обоснована целесообразность внедрения сетей пятого поколения. С учетом плотности застройки и рельефа местности выбраны модели распространения сигнала, произведен расчет бюджета радиоканала, радиуса зоны уверенного радиоприема, количества базовых станций. Определено оптимальное расположение базовых станций сотовой связи на территории города Светлогорска.

Непрерывное совершенствование технологий создания беспилотных авиационных платформ приводит к росту их количественного состава и спектра решаемых ими задач. Установка станций постановки помех в качестве полезной нагрузки на беспилотные летательные аппараты (БпЛА) позволяет осуществлять радиоэлектронное подавление многофункциональных радиолокационных станций (МРЛС) средств противовоздушной обороны за счет превышения числа помех над числом каналов компенсатора этих помех. Поскольку современные МРЛС сантиметрового и миллиметрового диапазонов волн оснащаются фазированными антенными решетками (ФАР), чаще всего проходного типа, то задача увеличения противопомехового канального ресурса в таких системах наиболее актуальна. Одним из направлений решения данной задачи является конструктивное объединение (интеграция) основной и компенсационных подрешеток в общем раскрыве ФАР. Данное решение требует незначительной программно-аппаратной доработки образца, заключающейся в применении системы дополнительных облучателей с цифровым выходом, расположенных за основным полотном ФАР, что является более экономичным в сравнении с использованием множества вспомогательных малоразмерных компенсационных ФАР. В статье приводится сравнительная оценка эффективности функционирования подсистемы автоматической компенсации помех с подрешетками компенсационных каналов интегрированных в основную ФАР и автокомпенсатора помех с множеством малоразмерных компенсационных решеток. Исследование проводилось методами компьютерного моделирования на имитационной программной модели функционирования подсистемы автоматической компенсации помех МРЛС с ФАР при воздействии группы БпЛА - носителей станций постановки помех. Результаты моделирования показали возможность увеличения противопомехового канального ресурса при реализации в МРЛС предложений, а также рост показателя помехоустойчивости в 1,02…1,23 раза по сравнению с МРЛС, оснащенной малоразмерными ФАР компенсационных каналов.

Физико-математическое моделирование нестационарных обменных процессов в зоне взаимодействия разнородных вод в устьях рек пока остается проблематичным. Поэтому в работе предложена и апробирована методика оценки разнонаправленных расходов воды, тепла и солей в этой зоне по натурным данным. Для этого была разработана программа, рассчитанная на многолетние экспедиционные исследования, выполнены натурные измерения в 2017-2021 гг., разработаны алгоритм и программа расчета, выполнено апробирование методики количественной оценки составляющих обменных процессов по данным натурных исследований в 2019 г. в устье р. Черной, в зоне взаимодействия речной и распресненной воды Севастопольской бухты. В статье представлена методика и приводится пример оценки водо-, соле- и теплообмена для репрезентативной экспедиции, выполненной при средних гидрометеорологических условиях в период межени. Расчеты сделаны аналитическим методом, с помощью стандартных программ, и графическим методом, путем графической интерполяции и планиметрирования площадей. Расхождения между результатами, полученными разными методами, составляли 2-7 %, что свидетельствует о возможности применения данной методики для обработки многолетнего массива данных с достаточной точностью. Предлагаемый метод количественной оценки составляющих обменных процессов по натурным данным может быть использован в любом створе разнотипных устьев рек для балансовых расчетов, прогнозирования возможных изменений их состояния и прилегающих частей моря под влиянием природных и антропогенных факторов, а также для калибровки и верификации моделей.

Целью исследования является пространственно-временная оценка качества поверхностной воды для водоемов муниципального значения г. Тюмени в сложившихся условиях ведения городского хозяйства. По результатам оценки качества воды 16 муниципальных прудов и обводненных карьеров были разделены на группы. Отбор проб воды для проведения исследования выполнялся в период с 2018 по 2021 г., в весенние, летние и осенние даты, - всего 12 дат наблюдения. Анализируемые показатели: биохимическое потребление кислорода (БПК5), химическое потребление кислорода (ХПК), сухой остаток, Feобщ., Zn, Na, хлорид-анионы. Результаты исследования: все муниципальные водоемы г. Тюмени за время исследования имели неоднократное превышение установленных значений предельно допустимых концентраций для водных объектов рыбохозяйственного значения по трем и более показателям. Большинство муниципальных объектов отнесены в группы высокоопасных водоемов, в них фиксировалось превышение значений предельно допустимых концентраций в воде по нескольким показателям, включая тяжелый металл Zn. К группе водоемов фоновой концентрации загрязнителей отнесен обводненный карьер «Ивовый», в котором превышения зафиксированы по БПК5, ХПК и Feобщ., что характерно для тюменских природных условий. Обводненный карьер «Чистый» и пруд «На Дамбовской» отнесены к группе чрезвычайно опасных водоемов, для них характерно превышение значений ПДК в воде по всем показателям, за исключением сухого остатка. Обводненный карьер «Майский» отнесен к группе чрезвычайно опасных деградированных водоемов, так как за анализируемый временной период в нем было отмечено превышение значений ПДК в воде по всем показателям. На примере донных отложений пруда «Южный» показан частный срез соотношения содержания загрязнителей в двух точках отбора в границах муниципального водоема. По итогам исследования даны рекомендации для городских властей по проведению дифференцированного подхода к организации водопользования для водоемов из разных групп.

Проводится анализ проблемы мульти коммивояжера, которая в отличие от знаменитой задачи коммивояжера, задействует несколько коммивояжёров, которые посещают заданное количество городов ровно один раз и возвращаются в исходное положение с минимальными затратами на поездку. Задача мульти коммивояжера является важной для области оптимизации маршрутов и распределения назначений между несколькими агентами. Основной целью исследования является разработка эффективного метода решения данной проблемы, который позволит сократить время выполнения задач и оптимизировать использование ресурсов. В ходе исследования был создан инновационный метод, основанный на уменьшении размерности пространства решений. Этот метод позволяет более эффективно управлять нагрузкой и ресурсами, что в свою очередь способствует минимизации общего времени выполнения задач. Особенностью метода является его универсальность и применимость в различных сценариях, включая ситуации с разным количеством задач и коммивояжеров. Такой подход обеспечивает более широкий охват и позволяет оценить применимость метода в различных контекстах, что является важным преимуществом данного исследования. Для оценки эффективности разработанного метода было проведено сравнительное исследование с использованием классического метода решения проблемы мульти коммивояжера. Оценка результатов осуществлялась на основе трех ключевых критериев: вычислительного времени получения решения задачи мульти коммивояжера, суммарной длины пройденных маршрутов коммивояжерами и максимальной длины маршрута среди них. Анализ экспериментальных данных показал, что разработанный метод значительно превосходит классический подход по всем рассматриваемым критериям в большинстве экспериментов, так как при использовании предложенного метода среднее время расчета для задачи мульти коммивояжера уменьшается на 56% по сравнению с наилучшим известным классическим результатом, при этим средняя сумма длины пройденных маршрутов коммивояжерами соответственно уменьшается на 12% и максимальная длина пути среди пройдённых агентами маршрутов (дисбаланс нагрузки) уменьшается на 8%, что подтверждает высокую эффективность предложенного метода и перспективность для практического применения в различных сферах, где требуется оптимизация маршрутов и распределения задач между несколькими исполнителями.

Изменение климата - одна из важнейших глобальных проблем 21 века. Территория России расположена в зоне значительных наблюдаемых и прогнозируемых климатических изменений. Достижение углеродной нейтральности России к 2060 году требует разработки национальной системы мониторинга выбросов и поглощения парниковых газов. Для достижения этой цели Министерство науки и высшего образования запустило пилотную программу по созданию национальной сети углеродных полигонов. Ст. Петербургский государственный университет совместно с Главной геофизической обсерваторией имени Воейкова разработали концепцию Ладожского углеродного полигона, целью которой является изучение потенциала поглощения (или секвестрации) парниковых газов лесными экосистемами, характерными для Северо-Запада России. Развитие этого проекта предполагает создание лесной углеродной фермы (nature-based solutions). Исходя из предположения, что территории лесных массивов, ранее входившие в состав государственных сельскохозяйственных угодий Ленинградской области, могут быть использованы для создания углеродных ферм (облесение, увеличение поглощения углерода за счет изменения землепользования), была проведена оценка поглощения CO2. Для общей площади лесных углеродных ферм, равной 677,9 · 103 га, она была оценена в 3700 ± 1900 кт CO2/год или (1000 ± 520) · 106 кг/год. Показано, что поглощение CO2 такими углеродными фермами может компенсировать до 20% общего объема выбросов CO2 в Ленинградской области и не более 8% общего объема выбросов CO2 в объединенном регионе, состоящем из Ленинградской области и Санкт-Петербурга. Экономический эффект от функционирования лесных углеродных ферм может быть достигнут только в долгосрочной перспективе. При текущем уровне цен за тонну CO2 (35 долларов США/ (т CO2)), 1 гектар лесной углеродной фермы принесет доход в размере 9500 долларов США в течение 75 лет. Это определяет экономическую целесообразность создания углеродных ферм, что также обусловлено потенциалом производства на их основе углеродных единиц, которые будут либо продаваться на углеродных биржах, либо учитываться как результаты деятельности, направленной на сокращение выбросов углерода.