Исследование волноводно-щелевой антенной решетки с диэлектрическим заполнением / Investigation of Characteristics of a Slotted Waveguide Antenna with Dielectric Layer

Заргано Г.Ф. / Zargano, G.F.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Лерер А.М. / Lerer, A.M.
Южный федеральный университет / Southern Federal University
Пелевин А.О. / Pelevin, A.O.
Филиал ФГУП «Главный радиочастотный центр» в Южном и Северо-Кавказском федеральных округах / The branch of FSUE «Main Radio Frequency Center» in the North-West Federal Okrug
Выпуск в базе РИНЦ
Заргано Г.Ф., Лерер А.М., Пелевин А.О. Исследование волноводно-щелевой антенной решетки с диэлектрическим заполнением // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 3(37). С. 28–31. DOI: 10.25210/jfop-2003-028031
Zargano, G.F., Lerer, A.M., Pelevin, A.O. Investigation of Characteristics of a Slotted Waveguide Antenna with Dielectric Layer // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 3(37). P. 28–31. DOI: 10.25210/jfop-2003-028031

Аннотация: Исследовано влияние тонкого сплошного диэлектрического слоя, расположенного непосредственно под широкой стенкой волноводно-щелевой антенной решетки, на ее рабочий диапазон. Показано, что в сочетании с диэлектрическим заполнением щелей введение тонкого диэлектрического слоя позволяет сместить вниз по частоте и расширить рабочий диапазон частот без изменения габаритных размеров волновода при сохранении характеристик направленности антенной решетки.
Abstract: The operating band of a slotted-waveguide antenna with a thin dielectric layer inside was studied. The CST simulation showed that a thin dielectric layer located directly under slots filled by another dielectric shifts the operating band down and makes it broader, with the size, gain and pattern characteristics remaining the same as for air-filled waveguide and slots.
Ключевые слова: волноводно-щелевая антенна, щелевые излучатели, dielectric layer, slotted-waveguide antenna, волноводно-щелевая антенна

Литература / References
  1. Пелевин А. О., Земляков В. В., Заргано Г. Ф. Исследование характеристик щелевой антенной решетки на основе П-волноводов // Антенны. 2018. №. 3. С. 3-7.
  2. Егоров Е. В. Частично заполненные прямоугольные волноводы. М.: Советское радио, 1967. 216 с.
  3. Заргано Г. Ф., Ляпин В. П., Михалевский В. С. и др. Волноводы сложных сечений. М.: Радио и связь, 1986. 124 с.
  4. Заргано Г. Ф., Лерер А. М., Ляпин В. П., Синявский Г. П. Линии передачи сложных сечений. Ростов-на-Дону: Изд-во Рост. ун-та, 1983. 319 с.
  5. Cst Studio Suite. Electromagnetic Field Simulation Software: https://www.3ds.com/products-services/simulia/products/cst-studio-suite/
  6. Мануилов М. Б., Лерер В. А., Синявский Г. П. Эффективный метод электродинамического анализа волноводно-щелевых антенных решеток // Радиотехника и Электроника. 2008. Т. 53. № 12. С. 1466-1476.

Модель двухступенчатого активного компрессора СВЧ-импульсов с открытым двухзеркальным накопительным резонатором в первой ступени / A Model of Two-Stage Active Compressor of Microwave-Pulses with Open Two-Mirror Storage Resonator in the First Stage

Пазынин В.Л. / Pazynin, V.L.
Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины / Usikov Institute of Radiophysics and Electronics of the National Academy of Sciences of Ukraine
Выпуск в базе РИНЦ
Пазынин В.Л. Модель двухступенчатого активного компрессора СВЧ-импульсов с открытым двухзеркальным накопительным резонатором в первой ступени // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 3(37). С. 14–27. DOI: 10.25210/jfop-2003-014027
Pazynin, V.L. A Model of Two-Stage Active Compressor of Microwave-Pulses with Open Two-Mirror Storage Resonator in the First Stage // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 3(37). P. 14–27. DOI: 10.25210/jfop-2003-014027

Аннотация: В работе предложена модель двухступенчатого компрессора СВЧ-импульсов. Для накопления энергии в первой ступени использован открытый двухзеркальный резонатор с дифракционной решеткой, состоящей из четырех металлических брусьев прямоугольного сечения. Эта решетка позволила существенно проредить спектр собственных колебаний открытого резонатора и увеличить добротность выбранного рабочего колебания. Проведенные численные эксперименты позволили строго промоделировать все переходные процессы в компрессоре: накопление энергии в первой ступени, ее резонансную перекачку во вторую ступень, сброс в отводящий волновод. В численной модели получено значение коэффициента увеличения пиковой мощности импульса накачки 20.9дБ.
Abstract: А model of a two-stage microwave pulse compressor was proposed. For energy storage in the first stage, an open two-mirror resonator with a diffraction grating consisting of four metal bars of rectangular cross-section is used. This grating made it possible to significantly thin out the spectrum of eigen oscillations of the open resonator and to increase the quality factor of the selected operating oscillation. The numerical experiments have allowed strictly simulate all the transient processes in the compressor: the accumulation of energy in the first stage of its resonant pumping of the second stage, evacuation into the outgoing waveguide. The 20.9 dB of the peak power amplification of the pump pulse was obtained in the numerical model.
Ключевые слова: конфокальный резонатор, дифракционная решетка, метод конечных разностей во временной области, electromagnetic pulse compressor, confocal resonator, diffraction grating, конфокальный резонатор

Литература / References
  1. Девятков Н. Д., Диденко А. Н., Замятина Л. Я., Разин С. В., Юшков Ю. Г. Формирование мощных импульсов при накоплении СВЧ-энергии в резонаторе // Радиотехника и электроника. 1980. № 6. С. 1227-1230.
  2. Артеменко С. Н., Каминский В. Л., Юшков Ю. Г. Накопление и вывод энергии на H01 волне из цилиндрического резонатора // Журнал технической физики. 1986. № 7. С. 1424-1425.
  3. Диденко А. Н., Новиков С. А., Разин С. В., Чумерин П. Ю., Юшков Ю. Г. Формирование мощных сверхширокополосных радиосигналов при последовательной временной компрессии СВЧ-энергии // Доклады Академии наук СССР. 1991. Т. 321. № 3. С. 518-520.
  4. Вихарев А. Л., Горбачев А. М., Иванов О. А., Исаев В. А., Кузиков С. В., Колыско А. Л., Петелин М. И. Активный компрессор СВЧ-импульсов на осесимметричной моде круглого волновода // Письма в ЖТФ. 1998. Т. 24. № 20. С. 6-11.
  5. Ivanov, O.A., Lobaev, M.A., Vikharev, A.L., Gorbachev, A.M., Isaev, V.A., Hirshfield, J.L., Gold, S.H., and Kinkead, A.K. Active Microwave Pulse Compressor Using an Electron-Beam Triggered Switch // Physical Review Letters. 2013. Vol. 110. P. 115002-1-115002-5. DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.115002
  6. Бараев С. В., Коровин О. П. Повышение эффективности накачки резонансного СВЧ накопителя // Журнал технической физики. 1980. Т. 50. № 11. С. 2465-2467.
  7. Артеменко С. Н., Юшков Ю. Г. О предельных параметрах резонансных СВЧ компрессоров // Известия ВУЗов. Физика. 2011. Т. 54. № 11/2. С. 215-219.
  8. Артеменко С. Н., Самойленко Г. М. Коммутация режимов накопления и вывода сверхвысокочастотного электромагнитного излучения в сверхпроводящих резонансных компрессорах с интерференционным переключателем // Известия ВУЗов. Радиофизика. 2014. Т. 57. № 1. С. 23-34.
  9. Сенюков В. А. Линейные ускорители электронов с компрессией энергии ВЧ-поля генератора // Дисс. … д. т. н., 01.04.20 — физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника. Москва. 1996.
  10. Иванников В. И., Черноусов Ю. Д., Шеболаев И. В. Переходные процессы в паре связанных резонаторов // Журнал технической физики. 1996. Т. 66. № 5. С. 162-167.
  11. Иванников В. И., Черноусов Ю. Д., Шеболаев И. В. Схема формирования высокочастотных импульсов переключаемым резонатором // Журнал технической физики. 1997. Т. 67. № 11. С. 139-141.
  12. Иванников В. И., Черноусов Ю. Д., Шеболаев И. В. Свойства связанных резонаторов // Радиотехника и электроника. 2000. Т. 45. № 2. С. 180-184.
  13. Artemenko, S. N., Avgustinovich, V.A., Novikov, S.A., Chumerin, P.Yu., Yushkov, Yu.G. Microwave Pulse Series Compression with Second Stage Cavity Being Transmission — Type One // Proc. Of the 16-th International Symposium on High Current Electronics, Tomsk (Russia). 2010. P. 470-473.
  14. Artemenko, S. N., Samoilenko, G.M., Shlapakovski, A.S., Yushkov, Yu.G. Cryogenic Resonant Microwave Compressors with Energy Extraction Through “Warm” Interference Switches // Journal of Applied Physics. 2016. Vol. 119. Iss. 1. P. 014501-1-014501-6. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4939303
  15. Стрелков С. П. Введение в теорию колебаний. М.: Наука, 1964.
  16. Мигулин В. В., Медведев В. И., Мустель Е. Р., Парыгин В. Н. Основы теории колебаний. М.: Наука, 1988.
  17. Kuzmitchev, I.K., Melezhyk, P.M., Pazynin, V.L., Sirenko, K.Yu., Sirenko, Yu.K., Shafalyuk, O.S., Velychko, L.G. Model Synthesis of Energy // Радиофизика и электроника: Сб. трудов ИРЭ им. А. Я. Усикова НАН Украины. 2008. Т. 13. № 2. С. 166-172.
  18. Sirenko, K., Pazynin, V., Sirenko, Y., and Bagci, H. Compression and Radiation of High-Power Short Radio Pulses. I. Energy Accumulation in Direct-Flow Waveguide Compressors // Progress in Electromagnetics Research. 2011. Vol. 116. P. 239-270. DOI: 10.2528/PIER11022003
  19. Sirenko, K., Pazynin, V., Sirenko, Y., Bagci, H. Compression and Radiation of High-Power Short Radio Pulses. II. A Novel Antenna Array Design with Combined Compressor/Radiator Elements // Progress in Electromagnetics Research. 2011. Vol. 116. P. 271-296. DOI: 10.2528/PIER11022004
  20. Pazynin, V.L. Simulation of the Characteristics of an Active Microwave Power Compressor // Telecommunications and Radio Engineering. 2017. Vol. 76. Iss. 12. P. 1033-1047. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v76.i12.10
  21. Пазынин В. Л. Строгая электродинамическая модель накопительного резонатора активного компрессора СВЧ мощности // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 3(29). С. 86-106. DOI: 10.25210/Jfop-1803-086107.
  22. Pazynin, V., Sirenko, K., Sirenko, Y. High-Power Short Pulses Compression: Analysis and Modeling // Electromagnetic Waves in Complex Systems. Springer, Cham. 2016. P. 327-385. DOI: 10.1007/978-3-319-31631-4_6.
  23. Taflove, A., Hagness, S.C. Computational Electrodynamics: the Finite-Difference Time-Domain Method. Boston, London: Artech House. 2000.
  24. Пазинін В. Л. Моделювання і аналіз процесів пасивної та активної компресії електромагнітних імпульсів мікрохвильового та оптичного діапазонів // Дисс. д. ф.- м. н., 01.04.03 — радіофізика, Харків. 2019.
  25. Звелто О. Принципы лазеров. М.: Мир, 1990.
  26. Мейтленд А., Данн М. Введение в физику лазеров. М.: Наука, 1978.
  27. Крылов К. И., Прокопенко В. Т., Тарлыков В. А. Основы лазерной техники. Л.: Машиностроение, 1990.
  28. Косарев Е. Л. Открытый резонатор с эшелеттной решеткой // Электроника больших мощностей. М.: Наука, 1968. № 5. С. 96-104.
  29. Автономов В. П., Бельтюгов В. Н., Очкин В. Н., Соболев Н. Н., Удалов Ю. Б. Исследование частотно-селективных отражательной решетки в лазерном резонаторе // Квантовая электроника. 1981. Т. 8. № 10. С. 2097-2106.
  30. Белоус О. И., Фисун А. И., Ткаченко В. И., Кириленко А. А. Возбуждение колебаний в открытых резонаторах с эшелеттными и уголковоэшелеттными зеркалами // Радиотехника и электроника. 2000. Т. 45. № 5. С. 632-639.
  31. Сиренко Ю. К. Моделирование и анализ переходных процессов в открытых периодических, волноводных и компактных резонаторах. Харьков: ЭДЕНА. 2003.
  32. Velychko, L.G., Sirenko, Y.K. Controlled Changes in Spectra of Open Quasi-Optical Resonators // Progress in Electromagnetics Research B. 2009. Vol. 16. P. 85-105.
  33. Birx, D.L., Scalapino, D.J. Microwave Energy Compression Using a High-Intensity Electron Beam Switch // Journal of Applied Physics. 1980. Vol. 51. Iss. 7. P. 3629-3631. DOI: https://doi.org/10.1063/1.328143.
  34. https://drive.google.com/open?id=1503a-hu-oswhytx94ve-oxwg5ziwspn0

Решение задач синтеза дифракционных решеток для практических приложений / Solving Diffraction Grating Synthesis Problems for Practical Applications

Артемьева М.В. / Artemeva, M.V.
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова / Lomonosov Moscow State University
Боголюбов А.Н. / Bogolyubov, A.N.
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова / Lomonosov Moscow State University
Петухов А.А. / Petukhov, A.A.
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова / Lomonosov Moscow State University
Выпуск в базе РИНЦ
Артемьева М.В., Боголюбов А.Н., Петухов А.А. Решение задач синтеза дифракционных решеток для практических приложений // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 3(37). С. 4–13. DOI: 10.25210/jfop-2003-004013
Artemeva, M.V., Bogolyubov, A.N., Petukhov, A.A. Solving Diffraction Grating Synthesis Problems for Practical Applications // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 3(37). P. 4–13. DOI: 10.25210/jfop-2003-004013

Аннотация: Рассматриваются задачи синтеза дифракционных решеток для применения в различных оптических системах и обсуждаются методы их решения. Кроме того, приводится описание физических принципов работы и способов изготовления дифракционных решеток.
Abstract: Problems of diffraction grating synthesis for application in various optical systems are considered and methods for obtaining the solution of such problems are discussed. Furthermore, physical principals and manufacturing methods of diffraction gratings are described.
Ключевые слова: задача синтеза, задача оптимального управления, diffraction grating, synthesis problem, задача синтеза

Литература / References
  1. Loewen, E.G., Popov, E. Diffraction Gratings and Applications // Marcel Dekker, Inc. 1997. ISBN: 0-8247-9923-2.
  2. Kley E.-B. Continuous Profile Writing by Electron and Optical Lithography // Microelectronic Engineering. 1997. Vol. 34. No. 3-4. P. 261-298. DOI: 10.1016/S0167-9317(97)00186-X
  3. Okano, M. et al. Optimization of Diffraction Grating Profiles in Fabrication by Electron-Beam Lithography // Applied Optics. 2004. Vol. 43. No. 27. P. 5137-5142. DOI: 10.1364/AO.43.005137.
  4. Bräuninger, H. et al. Fabrication of Transmission Gratings for Use in Cosmic x-Ray and XUV Astronomy // Applied Optics. 1979. Vol. 18. No. 20. P. 3502-3505. DOI: 10.1364/AO.18.003502.
  5. Bonod, N., Neauport, J. Diffraction Gratings: From Principles to Applications in High-Intensity Lasers // Advances in Optics and Photonics. 2016. Vol. 8. No. 1. P. 156-199. DOI: 10.1364/AOP. 8.000156.
  6. Zhang, S.W., Ying, J.X. Optimization of the Two Parameters of Classical Blaze Grating in Littrow Mount. Advanced Materials Research // Trans Tech Publications Ltd. 2012. Vol. 535. P. 1332-1336. DOI: 10.4028/www.scientific.net/amr.535-537.1332.
  7. Shammas, S., Goud, P.A. Optimized Groove Profiles for Diffraction Gratings Obtained by an Analytical Method // Optics Letters. 1981. Vol. 6. No. 5. P. 222-224. DOI: 10.1364/OL.6.000222.
  8. Матренин П.В., Гриф М.Г., Секаев В.Г. Методы стохастической оптимизации. 2016. ISBN: 978-5-7782-2861-0.
  9. Fan, S., Zhou, Q. Optimization Design of the Diffraction Grating Profiles Based on Genetic Algorithm // Photonics North 2009. International Society for Optics and Photonics. 2009. Vol. 7386. P. 73862I. DOI: 10.1117/12.839439.
  10. Lee, C.B. Total Internal Reflection-Based High Efficiency Grating Design for a Metal-Free Polarizing Filter Applications Using Hybrid Optimization Procedure // Advances in Optical Technologies. 2014. Vol. 2014. DOI: 10.1155/2014/393010.
  11. Lin, A., Phillips, J. Optimization of Random Diffraction Gratings in Thin-Film Solar Cells Using Genetic Algorithms // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2008. Vol. 92. No. 12. P. 1689-1696. DOI: 10.1016/j.Solmat.2008.07.021.
  12. Химмельблау Д., Быховский И.М., Вавилов Б.Т. Прикладное нелинейное программирование: Пер. с англ. // Мир. 1975.
  13. Боголюбов А.Н., Петухов А.А., Трубецков М.К. Математическое моделирование многослойных дифракционных решеток // Физические основы приборостроения. 2014. Т. 3. №. 4. С. 20-27. DOI: 10.25210/jfop-1404-020027
  14. Kennedy, J., Eberhart, R. Particle Swarm Optimization. Proceedings of ICNN’95-International Conference on Neural Networks // IEEE. 1995. Vol. 4. P. 1942-1948. DOI: 10.1109/ICNN.1995.488968
  15. Shokooh-Saremi, M., Magnusson, R. Particle Swarm Optimization and its Application to the Design of Diffraction Grating Filters // Optics Letters. 2007. Vol. 32. No. 8. P. 894-896. DOI: 10.1364/OL.32.000894
  16. He, S. et al. Design of Broadband Reflector at the Visible Wavelengths Using Particle Swarm Optimization // AIP Advances. 2019. Vol. 9. No. 7. P. 075301. DOI: 10.1063/1.5090287.
  17. Pedersen, M.E.H., Chipperfield, A.J. Simplifying Particle Swarm Optimization // Applied Soft Computing. 2010. Vol. 10. No. 2. P. 618-628. DOI: 10.1016/j.Asoc.2009.08.029.
  18. Trelea, I.C. The Particle Swarm Optimization Algorithm: Convergence Analysis and Parameter Selection // Information Processing Letters. 2003. Vol. 85. No. 6. P. 317-325. DOI: 10.1016/S0020-0190(02)00447-7
  19. Ito, K., Reitich, F. A High-Order Perturbation Approach to Profile Reconstruction: I. Perfectly Conducting Gratings // Inverse Problems. 1999. Vol. 15. No. 4. P. 1067. DOI: 10.1088/0266-5611/15/4/315
  20. Rathsfeld, A., Hsiao, G.C., and Elschner, J. Grating Profile Reconstruction Based on Finite Elements and Optimization Techniques // SIAM Journal on Applied Mathematics. 2004. Vol. 64. No. 2. P. 525-545. DOI: 10.1137/S0036139902420018.
  21. Hettlich, F. Iterative Regularization Schemes in Inverse Scattering by Periodic Structures // Inverse Problems. 2002. Vol. 18. No. 3. P. 701. DOI: 10.1088/0266-5611/18/3/311.
  22. Bruckner, G., Elschner, J. A Two-Step Algorithm for the Reconstruction of Perfectly Reflecting Periodic Profiles // Inverse Problems. 2003. Vol. 19. No. 2. P. 315. DOI: 10.1088/0266-5611/19/2/305
  23. Elschner, J., Hu, G. An Optimization Method in Inverse Elastic Scattering for One-Dimensional Grating Profiles // Commun. Comput. Phys. 2012. Vol. 12. No. 5. P. 1434-1460. DOI: 10.4208/Cicp.220611.130112a
  24. Kirsch, A. Factorization of the Far-Field Operator for the Inhomogeneous Medium Case and an Application in Inverse Scattering Theory // Inverse Problems. 1999. Vol. 15. No. 2. P. 413-429. DOI: 10.1088/0266-5611/15/2/005
  25. Arens, T., Kirsch, A. The Factorization Method in Inverse Scattering From Periodic Structures // Inverse Problems. 2003. Vol. 19. No. 3. P. 1195-1211. DOI: 10.1088/0266-5611/19/5/311
  26. Arens, T., Grinberg, N. A Complete Factorization Method for Scattering by Periodic Surfaces // Computing. 2005. Vol. 75. P. 111-132.
  27. Hu, G., Lu, Y., Zhang, B. The Factorization Method for Inverse Elastic Scattering From Periodic Structures // Inverse Problems. 2013. Vol. 29. No. 11. P. 115005. DOI: 10.1088/0266-5611/29/11/115005
  28. Федоренко Р.П. Приближенное решение задач оптимального управления. М.: Наука, 1978.
  29. Elschner, J., Schmidt, G. Numerical Solution of Optimal Design Problems for Binary Gratings // J. Comput. Phys. 1998. Vol. 146. P. 603-626. DOI: 10.1006/Jcph.1998.6071.
  30. Feijóo, G. Reconstruction of Periodic Structures From Optical Scattering Measurements Using Adjoint Equations // J. Opt. Soc. Am. A. 2008. Vol. 25. No. 8. P. 1906-1920. DOI: 10.1364/JOSAA.25.001906
  31. Петухов А.А., Артемьева М.В. Применение градиентных методов для решения задач синтеза многослойных дифракционных решеток с большим числом управляющих параметров // Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2020» [Электронный ресурс] / Отв.ред. И.А. Алешковский, А.В. Андриянов, Е.А. Антипов. Электрон. текстовые дан. (1500 Мб.). М.: МАКС Пресс, 2020. Режим доступа: https://lomonosov-msu.ru/archive/Lomonosov_2020/index.htm, свободный — Материалы Международного молодежного научного форума «ЛОМОНОСОВ-2020». ISBN 978-5-317-06417-4.
  32. Боголюбов А.Н., Петухов А.А., Артемьева М.В. Решение задач синтеза многослойных отражающих и пропускающих дифракционных решеток с применением градиентных методов // СXVII Всероссийская школа-семинар «Волновые явления в неоднородных средах» имени А.П. Сухорукова («Волны-2020»). Москва, 23-28 августа 2020. Сборник трудов. Математическое моделирование в задачах волновой физики. С. 5-6. ISBN 978-5-6045125-0-0.
  33. Bendsoe, M., Sigmund, O. Topology Optimization — Theory, Methods and Applications. 2nd Edition // Springer-Verlag. 2003.
  34. Friis, K., Sigmund, O. Robust Topology Design of Periodic Grating Surfaces // Journal of the Optical Society of America B. 2012. Vol. 29. No. 10. P. 2935-2943. DOI: 10.1364/JOSAB.29.002935
  35. Dobson, D. Optimal Design of Periodic Antireflective Structures for the Helmholtz Equation // Eur. J. Appl. Math. 1993. Vol. 4. P. 321-339. DOI: https://doi.org/10.1017/s0956792500001169
  36. Dobson, D. Optimal Shape Design of Blazed Diffraction Gratings // Appl. Math. Optim. 1999. Vol. 40. P. 61-78. DOI: 10.1007/s002459900116

К 85-летию Юрия Васильевича Гуляева / To the 85th anniversary of Yuri Vasilievich Gulyaev

Выпуск в базе РИНЦ
К 85-летию Юрия Васильевича Гуляева // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 3(37). С. 2–3. DOI: 10.25210/jfop-2003-002003
To the 85th anniversary of Yuri Vasilievich Gulyaev // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 3(37). P. 2–3. DOI: 10.25210/jfop-2003-002003

Аннотация: 18 сентября 2020 г. исполнилось 85 лет академику Российской академии наук, доктору физико-математических наук, профессору Юрию Васильевичу Гуляеву. Он является известным ученым в области радиофизики, членом редколлегии журнала Физические основы приборостроения, научным руководителем Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук. Редколлегия журнала, многочисленные ученики и коллеги, друзья сердечно поздравляют Юбиляра, желают ему крепкого здоровья, счастья и дальнейших творческих успехов!
Abstract: On September 18, 2020, academician of the Russian Academy of Sciences, doctor of physical and mathematical Sciences, Professor Yuri Vasilievich Gulyaev turned 85 years old. He is a well-known scientist in the field of Radiophysics, a member of the editorial Board of the journal Physical fundamentals of instrument engineering, scientific Director of the V. A. Kotelnikov Institute of radio engineering and electronics of the Russian Academy of Sciences. The editorial Board of the magazine, numerous students and colleagues, friends cordially congratulate the hero of the Day, wish him good health, happiness and further creative success!
Ключевые слова:

Литература / References

Об условиях взаимодействия волн / About conditions of wave interaction

Буц В.А. / Buts, V.A.
Национальный Научный центр «Харьковский физико-технический институт»; Институт радиоастрономии НАН Украины; Харьковский национальный Университет им. В.Н. Каразина / National Science Center Kharkov Institute of Physics and Technology; Institute of Radio Astronomy of the National Academy of Sciences of Ukraine (IRA NASU); V.N. Karazin Kharkiv National University
Тарасов Д.В. / Tarasov, D.V.
Национальный Научный центр «Харьковский физико-технический институт» / National Science Center Kharkov Institute of Physics and Technology
Выпуск в базе РИНЦ
Буц В.А., Тарасов Д.В. Об условиях взаимодействия волн // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 2(36). С. 82–90. DOI: 10.25210/jfop-2002-082090
Buts, V.A., Tarasov, D.V. About conditions of wave interaction // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 2(36). P. 82–90. DOI: 10.25210/jfop-2002-082090

Аннотация: Описаны новые условия взаимодействия волн. Эти условия являются более общими, чем известные. Они, как частный случай, содержат известные, но ополниетльно учитывают тот факт, что в распределенных системах расстройка вдоль одной из пространственно-временных осей может быть скомпенсирована расстройкой вдоль других осей. Рассмотрены примеры взаимодействия волн, характеристики которых удовлетворяют новым условиям. Рассмотренные примеры позволяют обнаружить новые условия в эксперименте.
Abstract: The new conditions of wave interaction are described. These conditions are more general than the known conditions. They, as a special case, contain well-known conditions. New conditions reflect the fact that in distributed systems, the detuning along one of the spatiotemporal axes can be compensated by the detuning along other axes. Examples of the interaction of waves whose characteristics satisfy new conditions are considered. The considered examples allow to detect new conditions in the experiment.
Ключевые слова: трехвол-новое взаимодействие, нелинейная динамика, распадные процессы, обмен энергией между волнами, wave interaction in medium, three-wave interaction, nonlinear dynamics, decay processes, трехвол-новое взаимодействие

Литература / References
  1. Вильхельмссон Х., Вейланд Я. Когерентное нелинейное взаимодействие волн в плазме. М.: Энергоиздат, 1981. 224 с.
  2. Milos, M., Scoric. Nonlinear Physics of Plasmas: Spatiotemporal Structures in Strong Turbulence. Lecture Notes, Research Report NIFS-PROC Series, Toki, Japan, May 2008. 181p.
  3. Кадомцев Б. Б. Коллективные явления в плазме. М.: Наука, 1976. 240 с.
  4. Буц В. А., Куприянов А. Н., Мануйленко О. В., Толстолужский А. П. // Известия ВУЗов. «ПНД». 1993. Т. 1. № 1. № 2. С. 57-62.
  5. Буц В. А., Мануйленко О. В., Степанов К. Н., Толстолужский А. П. // Физика плазмы. 1994. Т. 20. № 9. С. 794-801.
  6. Julian, D. Cole. Perturbation Methods in Applied Mathematics, Blaisdell Publishing Company. 1968. Toronto, London. 276 p.

Особенности решений задач радиолокации при использовании сверхширокополосных сигналов / Features of solving radar problems using ultra-wide-band signals

Лаговский Б.А. / Lagovsky, B.A.
МИРЭА — Российский технологический университет / Russian Technological University (MIREA)
Самохин А.Б. / Samokhin, A.B.
МИРЭА — Российский технологический университет / Russian Technological University (MIREA)
Выпуск в базе РИНЦ
Лаговский Б.А., Самохин А.Б. Особенности решений задач радиолокации при использовании сверхширокополосных сигналов // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 2(36). С. 74–81. DOI: 10.25210/jfop-2002-074081
Lagovsky, B.A., Samokhin, A.B. Features of solving radar problems using ultra-wide-band signals // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 2(36). P. 74–81. DOI: 10.25210/jfop-2002-074081

Аннотация: Представлены аналитические и численные решения задач повышения дальности действия сверхширокополосных РЛС за счет оптимизации их характеристик с учётом взаимовлияния отдельных излучателей. Обосновано использование новых эффективных алгоритмов обработки UWB-сигналов. Исследованы решения вариационных задач по поиску оптимальной формы зондирующих UWB-импульсов, обеспечивающих наибольшую вероятность обнаружения целей. Результаты аналитических и численных исследований показали, что оптимизация зондирующих UWB-импульсов позволяет в 2-4 раза повысить дальность действия наносекундных РЛС и одновременно улучшить угловые характеристики обнаружения целей.
Abstract: Analytical and numerical solutions to problems of increasing the range of ultra-wide-band radars by optimizing their characteristics, taking into account the interaction of individual emitters, are presented. The use of new effective algorithms for processing UWB signals is justified. Solutions to variational problems of searching for the optimal form of probing UWB pulses that provide the highest probability of detecting targets are investigated. The results of analytical and numerical studies have shown that optimization of probing UWB pulses can increase the range of nanosecond radars by 2-4 times and simultaneously improve the angular characteristics of target detection.
Ключевые слова: UWB радар, вариационные задачи радиолокации, дисперсионные характеристики антенных устройств, ultra-wideband signals, UWB radar, variational radar problems, dispersion characteristics of antenna devices, ultra-wideband signals, UWB radar, variational radar problems, UWB радар

Литература / References
  1. Holami, G., Mehrpourbernety, H., and Zakeri, B. UWB Phased Array Antennas for High Resolution Radars // Proc. Of the 2013 International Symposium on Electromagnetic Theory. 2013. P. 532-535. ISBN: 978-4-88552-277-2
  2. Zhou Yuan, Law Choi Look, Xia Jingjing. Ultra Low-Power UWB-RFID System for Precise Location-Aware Applications // 2012 IEEE Wireless Communications and Networking Conference. Workshops (WCNCW). P. 154-158. DOI: 10.1109/WCNCW.2012.6215480
  3. Khan, H.A., Edwards, D.J., and Malik, W.Q. Ultra Wideband MIMO Radar // Proc. IEEE Intl. Radar Conf. Arlington, VA, USA. 9 May 2005.
  4. Lagovsky, B.A., Samokhin, A.B., Shestopalov, Y.V. // Pulse Characteristics of Antenna Array Radiating UWB Signals. Proc. Of the 10th European Conf. On Antennas and Propagation (EuCAP). 2016. Davos, Switzerland. P. 2479-2482. DOI: 10.1109/EuCAP. 2016.7481624
  5. Lagovsky, B., Samokhin, A., Samokhina, A. Image Restoration of the Multiple Target by Smart Antenna Array Radiating UWB Signals // Proceedings of Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA). 2015. Torino, Italy. P. 363-365. DOI: 10.1109/ICEAA.2015.7297136
  6. Lagovsky, B.A., Chikina, A.G. Shape Optimization of UWB Pulses // Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS). 2017. P. 475-478. DOI: 10.1051/Itmconf/20193005017
  7. Lagovsky, B.A., Samokhin, A.B., and Shestopalov, Y.V. Increasing the Range of UWB Radars // Proc. 2018 12th European Conf. On Antennas and Propagation (EUCAP). 2018. UK, Ser. IET Conference Publications. Vol. CP7 41. DOI: 10.1049/cp.2018.1255
  8. Lagovsky, B.A., Samokhin, A.B., and Shestopalov, Y.V. Increasing Accuracy of Angular Measurements Using UWB Signals // 11th European Conf. On Antennas and Propagation (EUCAP). 2017. Paris. P. 1083-1086. DOI: 10.23919/EuCAP. 2017.7928204

3Д дисплеи без очков на основе проекторов и мобильных телефонов / Glassless 3D imaging systems based on projectors and mobile phones

Петров Н.И. / Petrov, N.I.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / Scientific and Technological Centre of Unique Instrumentation of RAS
Соколов Ю.М. / Sokolov, Yu.M.
Российский университет дружбы народов (РУДН) / Peoples Friendship University of Russia (RUDN University)
Хромов М.Н. / Khromov, M.N.
ВНИИФТРИ / VNIIFTRI
Выпуск в базе РИНЦ
Петров Н.И., Соколов Ю.М., Хромов М.Н. 3Д дисплеи без очков на основе проекторов и мобильных телефонов // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 2(36). С. 60–73. DOI: 10.25210/jfop-2002-060073
Petrov, N.I., Sokolov, Yu.M., Khromov, M.N. Glassless 3D imaging systems based on projectors and mobile phones // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 2(36). P. 60–73. DOI: 10.25210/jfop-2002-060073

Аннотация: Разработана многовидовая система 3D-отображения изображений, включающая модули съемки трехмерных объектов, обработки изображений (создания файлов 3D-изображений) и оптический экран для воспроизводства 3D-изображений на основе интегральной технологии визуализации. Созданы большие экраны дисплея с использованием набора проекторов. Мульти-проекторная система используется для улучшения характеристик дисплея, таких как разрешение, глубина и угол обзора. Разработаны также 3D дисплеи на основе мобильных устройств. Файлы 3D-изображений созданы с использованием файлов глубины и 2D-изображений, снятых под разными углами обзора. Продемонстрированы 3D изображения с использованием набора Full HD проекторов и проекторов Ultra HD 4K. Показана возможность наблюдения скрытых объектов, расположенных за передним элементом, с использованием проекторов и смартфонов 4K Sony (разрешение 3840⤫2160), а также Samsung и LG (разрешение 2560⤫1440).
Abstract: A multi-view 3D display system which includes the modules of capturing three-dimensional objects, image processing (creation of 3D image files) and display screen for the 3D image displaying based on integral imaging technology has been developed. Large display screens using multi-projectors are created. Multi-projector system is used for improving the performance, such as viewing resolution, depth and viewing angle. 3D displays based on mobile devices are also developed. 3D image files are created using 2D + depth files and 2D images captured at different view angles. Large 3D images using Full HD multi-projectors and Ultra HD 4K projector are created. Images having the property of “looking around” an object are demonstrated using projectors and smartphones 4K Sony (resolution 3840⤫2160), Samsung and LG (resolution 2560⤫1440).
Ключевые слова: 3D-изображение, интегральное изображение, многопроекторный дисплей, мобильный 3D-дисплей, создание файла 3D-изображения, 3D display, 3D image, integral imaging, multi-projector display, mobile 3D display, 3D-изображение

Литература / References
  1. Hong, J., Kim, Y., Choi, H.J., Hahn, J., et.al. Three-Dimensional Display Technologies of Recent Interest: Principles, Status, and Issues // Applied Optics. 2011. Vol. 50. P. 87-115.
  2. Lueder, E. 3D Displays. UK: John Wiley & Sons, 2012. ISBN: 978-1-119-99151-9
  3. Jang, J. S., and Javidi, B. Real-Time All-Optical Three-Dimensional Integral Imaging Projector // Appl. Opt. 2002. Vol. 41. P. 4866-4869. DOI: 10.1364/AO.41.004866
  4. Liao, H., Iwahara, M., Hata, N., and Dohi, T. High-Quality Integral Videography Using a Multiprojector // Opt. Express. 2004. Vol. 12. P. 1067-1076. DOI: 10.1364/OPEX.12.001067
  5. Jang, J. S., and Javidi, B. Three-Dimensional Projection Integral Imaging Using Micro-Convex-Mirror Arrays // Opt. Express. 2004. Vol. 12(6). P. 1077 — 1083.
  6. Kim, Y., Park, S. G., Min, S. W., and Lee, B. Projection-Type Integral Imaging System Using Multiple Elemental Image Layers // Appl. Opt. 2011. Vol. 50. B18-B24. DOI: 10.1364/AO.50.000B18
  7. Jang, J. Y., Shin, D., Lee, B.G., and Kim, E. S. Multi-Projection Integral Imaging by Use of a Convex Mirror Array // Opt. Lett. 2014. Vol. 39. P. 2853-2856. DOI: 10.1364/OL.39.002853
  8. Takaki, Y., and Nago, N. Multi-Projection of Lenticular Displays to Construct a 256-View Super Multi-View Display // Opt. Express. 2010. Vol. 18(9). P. 8824-8835. DOI: 10.1364/OE.18.008824
  9. Takaki, Y., Takenaka, H., Morimoto, Y., Konuma, O., and Hirabayashi, K. Multi — View Display Module Employing MEMS Projector Array // Opt. Express. 2012. Vol. 20. P. 28257-28266. DOI: 10.1364/OE.20.028257
  10. Lee, J.H., Park, J., Nam, D., Choi, S.Y., Park, D.S., and Kim, C.Y. Optimal Projector Configuration Design for 300-Mpixel Multi-Projection 3D Display // Opt. Express. 2013. Vol. 21. P. 26820-26835. DOI: 10.1364/OE.21.026820
  11. Eldes, O., Aksit, K., and Urey, H. Multi-View Autostereoscopic Projection Display Using Rotatory Screen // Opt. Express. 2013. Vol. 21. P. 29043-29054. DOI: 10.1364/OE.21.029043
  12. Wang, Z., Wang, A., Wang, S., Ma, X., and Ming, H. Resolution-Enhanced Integral Imaging Using Two Micro-Lens Arrays with Different Focal Lengths for Capturing and Display // Opt. Express. 2015. Vol. 23. P. 28970-28977. DOI: 10.1364/OE.23.028970
  13. Moon, S., Park, S.G., Lee, C.K., Cho, J., Lee, S., and Lee, B. Computational Multi-Projection Display // Opt. Express. 2016. Vol. 24. P. 9025-9037. DOI: 10.1364/OE.24.009025
  14. Petrov, N.I., Sokolov, Y.M., Khromov, M.N., and Storozheva, A.L. Integral Imaging Multi-View 3D Display // Frontiers in Optics/Laser Science Conference (FiO/LS). 2017. Washington, USA, Paper JTu2A.107. DOI: 10.1364/FIO.2017.JTu2A.107
  15. Petrov, N.I., Khromov, M.N., and Sokolov, Y.M. Large-Screen Multi-View 3D Display // OSA Continuum. 2019. Vol. 2(9). P. 2601-2613. DOI: 10.1364/OSAC.2.002601
  16. Okaichi, N., Miura, M., Sasaki, H., Watanabe, H., Arai, J., Kawakita, M., Mishina, T. Continuous Combination of Viewing Zones in Integral Three-Dimensional Display Using Multiple Projectors // Opt. Eng. 2018. Vol. 57(6). P. 061611. DOI: 10.1117/1.OE.57.6.061611
  17. Kim, J., et al. Crosstalk-Reduced Dual-Mode Mobile 3D Display // J. Display Technol. 2015. Vol. 11. P. 97-103.
  18. Markman, A., Wang, J., and Javidi, B. Three-Dimensional Integral Imaging Displays Using a Quick-Response Encoded Elemental Image Array // Optica. 2014. Vol. 1(5), 332-335. DOI: 10.1364/OPTICA.1.000332
  19. Woods, A.J. Crosstalk in Stereoscopic Displays: a Review // J. Of Electronic Imaging. 2012. Vol. 21. P. 040902. DOI: 10.1117/1.JEI.21.4.040902
  20. Woods, A.J., Harris, C.R., Leggo, D.B., and Rourke, T.M. Characterizing and Reducing Crosstalk in Printed Anaglyph Stereoscopic 3D Images // 2013. Opt. Eng. 2013. Vol. 52. P. 043203. DOI: 10.1117/1.OE.52.4.043203
  21. Son, J.Y., Lee, B.R., Park, M.C., and Leportier, T. Crosstalk in Multiview 3-D Images // Proc. SPIE. 2015. Vol. 9495. Paper 94950P. DOI: 10.1117/12.2180110
  22. Algorri, J.F., Pozo, V.U., Sanchez-Pena, J. M., and Oton, J.M. An Autostereoscopic Device for Mobile Applications Based on a Liquid Crystal Microlens Array and an OLED Display // J. Display Technol. 2014. Vol. 10. P. 713-720. DOI: 10.1109/JDT.2014.2313143
  23. Lv, G.J., Zhao, B. C., Wu, F., and Wang, Q.H. Three-Dimensional Display with Optimized View Distribution // Opt. Eng. 2019. Vol. 58(2). P. 023108. DOI: 10.1117/1.OE.58.2.023108
  24. Petrov, N.I., and Petrova, G.N. Diffraction of Partially-Coherent Light Beams by Microlens Arrays // Opt. Express. 2017. Vol. 25(19), 22545-22564. DOI: 10.1364/OE.25.022545
  25. Petrov, N.I. Holographic Diffuser with Controlled Scattering Indicatrix // Comp. Opt. 2017. Vol. 41. P. 831-836. DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-6-831-836

Новое семейство бесконечно гладких функций с компактным носителем / New family of infinitely smooth compactly supported functions

Коновалов Я.Ю. / Konovalov, Ya.Yu.
Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Выпуск в базе РИНЦ
Коновалов Я.Ю. Новое семейство бесконечно гладких функций с компактным носителем // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 2(36). С. 48–59. DOI: 10.25210/jfop-2002-048059
Konovalov, Ya.Yu. New family of infinitely smooth compactly supported functions // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 2(36). P. 48–59. DOI: 10.25210/jfop-2002-048059

Аннотация: В работе исследованы свойства нового семейства бесконечно гладких функций с компактным носителем, представляющих собой свертки B-сплайнов Шенберга и атомарных функций . Данное семейство включает в себя семейство атомарных функций и является его естественным обобщением. При целых значениях параметра и функции являются атомарными. Представлены формулы для вычисления предложенных функций, рассмотрена методика их применения при интерполяции и решении краевых задач. Описаны преимущества и недостатки новых функций по сравнению с B-сплайнами и семейством . Приведены результаты решения модельных задач.
Abstract: In the work properties of new infinitely smooth compactly supported functions are considered. These functions are defined as convolutions of atomic functions and B-splines. This new family includes family of atomic functions and presents its native generalization. If is integer or , then are atomic functions. Formulae for computation of proposed functions are presented. Method of application new functions to interpolation and boundary-value problems is considered. Advantages and disadvantages of new functions in comparison to B-splines and family are described. Results of solution of model problems are demonstrated.
Ключевые слова: атомарные функции, свертка, интерполяция, краевая задача, splines, atomic functions, convolution, interpolation, атомарные функции

Литература / References
  1. Рвачев В.Л., Рвачев В.А. Неклассические методы теории приближений в краевых задачах. Киев: Наукова думка 1979.
  2. Кравченко В.Ф. Лекции по теории атомарных функций и некоторым их приложениям. Монография. М.: Радиотехника, 2003. ISBN: 5-93108-019-8
  3. Кравченко В. Ф., Кравченко О. В. Конструктивные методы алгебры логики, атомарных функций, вейвлетов, фракталов в задачах физики и техники. М.: Техносфера, 2018. ISBN: 978-5-94836-518-3
  4. Кравченко В.Ф., Чуриков Д.В. Цифровая обработка сигналов атомарными функциями и вейвлетами. М.: Техносфера, 2019. (доп. тираж)
  5. Кравченко В.Ф., Коновалов Я.Ю., Пустовойт В.И. Новый класс окон на основе семейства атомарных функций Cha,n(x) и его применение в цифровой обработке сигналов // Радиотехника и электроника, 2015, Т. 60. № 9. С. 931-943. DOI: 10.7868/S0033849415090065
  6. Кравченко В.Ф., Коновалов Я.Ю., Пустовойт В.И. Семейства атомарных функций Cha,n(x) и Fupn(x) в цифровой обработке сигналов // Доклады академии наук. 2015. Т. 462. № 1. С. 35-40. DOI: 10.7868/S0869565215130083
  7. Konovalov, Y.Y. Iterative Algorithms for Computation Convolutions of Atomic Functions Including New Family Cha,n. Days on Diffraction 2012. International Conference. Saint Petersburg, May 28 — June 1, 2012. Proceedings. P. 129-133. DOI: 10.1109/DD.2012.6402765
  8. Konovalov, Y.Y., Kravchenko, O.V. Application of New Family of Atomic Functions Cha,n to Solution of Boundary Value Problems. Proceedings of the International Conference «Days on Diffraction 2014», St. Petersburg, 2014. P. 132-137. DOI: 10.1109/DD.2014.7036438
  9. Gotovac, H., Cvetkovic, V., and Andricevic, R. Adaptive Fup Multi-Resolution Approach to Flow and Advective Transport in Highly Heterogeneous Porous Media: Methodology, Accuracy and Convergence. Advances in Water Resources. Vol. 32 (2009). No. 6. P. 885-905. DOI: 10.1016/j.Advwatres.2009.02.013
  10. Rvachova, T.V., Tomilova, Ye. P. Finding Antiderivatives with the Help of the Generalized Taylor Series // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. № 73. 2016. P. 52-58.
  11. Рвачев В.А. Атомарные функции. Математический анализ и теория вероятностей. Сборник научных трудов. К.: Наукова думка. 1978. С. 143-146.
  12. Рвачев В.Л., Федотова Е.А. Сопоставление аппроксимационных свойств сплайнов и атомарных функций. Методы сплайн-функций // Вычислительные системы, 72. Сборник трудов. Новосибирск, 1977. C. 92-98.
  13. Коновалов Я.Ю. О некоторых свертках атомарных функций и B-сплайнов Шенберга. Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации: Материалы 11-й Международной научно-технической конференции // Российское НТОРЭС им. А.С. Попова. Суздаль. Россия. 2018. С. 23-26.
  14. Konovalov, Y.Y. New Infinitely Differentiable Spline-Like Basis Functions // 2019 PhotonIcs and Electromagnetics Research Symposium — Spring (PIERS-Spring), Rome, Italy, 2019. P. 114-122. DOI: 10.1109/PIERS-Spring46901.2019.9017707

Язык логики предикатов в системах обработки информации в базах знаний / Predicate logic in information processing systems in knowledge bases

Болотова Е.Е. / Bolotova, E.E.
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Бутенко Ю.И. / Butenko, Yu.I.
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Сидняев Н.И. / Sidnyaev, N.I.
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Выпуск в базе РИНЦ
Болотова Е.Е., Бутенко Ю.И., Сидняев Н.И. Язык логики предикатов в системах обработки информации в базах знаний // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 2(36). С. 37–47. DOI: 10.25210/jfop-2002-037047
Bolotova, E.E., Butenko, Yu.I., Sidnyaev, N.I. Predicate logic in information processing systems in knowledge bases // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 2(36). P. 37–47. DOI: 10.25210/jfop-2002-037047

Аннотация: В статье раскрыты основные принципы построения интеллектуальных систем по инженерии знаний. Представлены исследования по искусственному интеллекту с использованием нейросистем и методов представления знаний в экспертных системах. Обсуждены логика предикатов, синтаксис и семантика языка предикатов, правила выводов в логике предикатов, а также способы представления информации в компьютерных системах на различных этапах решения проблемы, модели решения и классификации проблем. Рассмотрены основные структуры систем обработки знаний и языков представления знаний. Разработана структурно-функциональная схема интеллектуальной системы для нейрокомпьютерной реализации конструктивных оперативно-советующих экспертных систем. Показано, что ядром любой интеллектуальной системы является база знаний, которая описывает определенную предметную область. Постулируется, что выбор правильной модели знания в экспертных системах играет важное значение, и в большинстве случаев становится основой выбора подхода к решению той или иной задачи.
Abstract: The article reveals the basic principles of building intelligent systems for knowledge engineering. Research on artificial intelligence using neurosystems and methods of knowledge representation in expert systems is presented. The logic of predicates, syntax and semantics of predicate language, rules of inference in predicate logic, as well as ways of presenting information in computer systems at various stages of problem solving, models of solving and classification of problems are discussed. The basic structures of knowledge processing systems and knowledge representation languages are considered. The structural and functional scheme of the intellectual system for the neurocomputer implementation of constructive operational-advising expert systems is developed. It is shown that the core of any intellectual system is a knowledge base that describes a specific subject area. It is postulated that the choice of the correct model of knowledge in expert systems plays an important role, and in most cases becomes the basis for choosing an approach to solving a particular problem.
Ключевые слова: логика предикатов, язык, экспертные системы, структуры, знания, database, predicate logic, language, expert systems, structures, логика предикатов

Литература / References
  1. Гаврилова Г. А., Хорошевский В. Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб.: Питер. 2000. 384 с.
  2. Джаррантано Д., Райли Г. Экспертные системы: принципы разработки и программирование. 4-е изд.: Пер. с англ. М.: Вильямс, 2007. 1152 с.: ил. Парал. тит. англ. ISBN: 978-5-8459-1156-8.
  3. Helbig, H. Knowledge Representation and the Semantics of Natural Language/ Springer. Berlin, Heidelberg, New York. 2006. P. 655. ISBN: 978-3-540-24461-5.
  4. Сидняев Н. И. Нейросети и нейроматематика: учебное пособие/ Н.И. Сидняев, П.В. Храпов: под ред. Н.И. Сидняева. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2016. 83 с.
  5. Сидняев Н. И., Бутенко Ю. И., Болотова Е. Е. Экспертная система продукционного типа для создания базы знаний о конструкциях летательных аппаратов // Аэрокосмическое приборостроение. 2019. № 6. С. 38-52. DOI: 10.25791/Aviakosmos.06.2019.676
  6. Крисилов В. А., Побережник С. М., Тарасенко Р. А. Сравнительный анализ моделей представления знаний в интеллектуальных системах // Тр. Одес. политехн. ун-та., Одесса. 1998. №. 2. С. 45-49.
  7. Дошина А. Д. Экспертная система. Классификация. Обзор существующих экспертных систем // Молодой ученый. 2016. № 21. С. 756-758.
  8. Логунова Е. А. Обзор подходов к разрешению недостатков продукционной базы знаний системы логического вывода // Современные наукоемкие технологии. 2015. № 9. С. 46-48.
  9. Елисеев Д. В. Модель представления знаний при создании адаптивной информационной системы // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2010. № 03. С. 1-6.
  10. Белоус Е. С., Кудинов В. А., Желнин М. Э. Современные модели представления знаний в обучающих системах // Ученые записки. Электронный научный журнал Курского государственного университета. 2010. № 1 (13). С. 9-14.
  11. Хабаров С. П. Интеллектуальные информационные системы. PROLOG-язык разработки интеллектуальных и экспертных систем: учеб. пособ. // СПб.: СПбГЛТУ. 2013. C.138.
  12. Братко И. Алгоритмы искусственного интеллекта на языке PROLOG, 3-е издание.: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме». 2004. 640 с. ISBN: 5-8459-0664-4
  13. Гаврилова Т. А., Кудрявцев Д. В., Муромцев Д. И. Инженерия знаний. Модели и методы. М.: «Лань», 2016. 324 с. ISBN: 978-5-8114-2128-2
  14. Хрусталев Е. Ю. Логико-лингвистические модели наукоемкого производственного комплекса как разновидность интеллектуальных информационных систем // Экономический анализ: теория и практика. 2014. № 11 (363). С. 11-22.
  15. Овчиева Ю. А. Семантическая сеть — перспективная платформа для системы управления знаниями // Вестник ГУУ. 2015. № 3. С. 14-16.
  16. Соколова О. В. Категория фрейма в когнитивной лингвистике // Вестник АГТУ. 2007. № 1. С. 236-239.
  17. Вашталова Ю. С. Место признака в структуре фреймовых моделей представления знания // Вестник СПбГУ: Язык и литература. 2007. № 1 (ч. 2). С. 232-237.
  18. Минский М. Фреймы для представления знаний. М.: Энергия, 1979. 152 с.
  19. Bruynooghe, M. et al. Predicate Logic as a Modeling Language: Modeling and Solving Some Machine Learning and Data Mining Problems with IDP3 // Theory and Practice of Logic Programming. 2015. Т. 15. No. 6. P. 783-817. DOI: https://doi.org/10.1017/s147106841400009x

Генератор тестовых изображений для детекторов углов / Image generator for testing corner detectors

Егоров Д.П. / Egorov, D.P.
Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова Российской академии наук / Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS
Кравченко О.В. / Kravchenko, O.V.
Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» РАН / Federal Research Center «Computer Science and Control» of RAS
Митрофанова А.Ю. / Mitrofanova, A.Yu.
Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана / Bauman Moscow State Technical University
Чуриков Д.В. / Churikov, D.V.
Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН; Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН / Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation RAS; Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS
Выпуск в базе РИНЦ
Егоров Д.П., Кравченко О.В., Митрофанова А.Ю., Чуриков Д.В. Генератор тестовых изображений для детекторов углов // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 2(36). С. 28–36. DOI: 10.25210/jfop-2002-028036
Egorov, D.P., Kravchenko, O.V., Mitrofanova, A.Yu., Churikov, D.V. Image generator for testing corner detectors // Physical Bases of Instrumentation. 2020. Vol. 9. No. 2(36). P. 28–36. DOI: 10.25210/jfop-2002-028036

Аннотация: В работе описан процесс разработки генератора простых геометрических фигур и синтез изображений вен для исследования модификаций детектора Харриса и более объективной оценки их качества, а также для уменьшения ресурсов, затрачиваемых на сбор рисунков кровеносной системы. Особое внимание уделено основным идеям и приёмам, используемым для создания генераторов: работе с цветом, определению координат возможных точек пересечения многоугольников, видимости углов, и аппроксимации кривых. Ключевые моменты пояснены иллюстрациями. Приведены примеры сгенерированных изображений.
Abstract: The paper describes the development process of synthetic image generators (simple geometric shapes and veins) to study the modifications of the Harris detector and a more objective assessment of their quality, as well as to reduce the resources spent on collecting vein patterns. Particular attention is paid to the basic ideas and techniques used to create generators: working with color, determining the coordinates of possible intersection points of polygons, the visibility of corners, and approximating curves. Key points are illustrated. Examples of generated images are provided.
Ключевые слова: генератор, цветовая модель, пересечение отрезков, видимость точки, аппроксимация кривых, биометрическая идентификация, синтетические данные, синтезатор тестовых данных, corner detector, generator, color model, intersection of segments, point visibility, curve fitting, biometric identification, synthetic data, генератор

Литература / References
  1. Sun, S., Li, S., and Guo, Z. Binary Filter for Fast Vessel Pattern Extraction //Neural Processing Letters. 2019. Vol. 49. No. 3. P. 979-993.
  2. Hong, H. G., Lee, M. B., and Park, K. R. Convolutional neural network-based finger-vein recognition using NIR image sensors // Sensors. 2017. Vol. 17. No. 6. P. 1297.
  3. Детекторы углов, 2014, URL: https://habr.com/ru/post/244541/ (дата обращения: 20.02.2020)
  4. Cui, J. et al. Corners detection on finger vein images using the improved Harris algorithm // Optik. 2014. Vol. 125. No. 17. P. 4668-4671.
  5. Harris, C. G. et al. A combined corner and edge detector //Alvey vision conference. 1988. Vol. 15. No. 50. P. 10-5244.
  6. Tuytelaars, T. et al. Local invariant feature detectors: a survey //Foundations and trends® in computer graphics and vision. 2008. Vol. 3. No. 3. P. 177-280
  7. Förstner W., Gülch E. A fast operator for detection and precise location of distinct points, corners and centres of circular features // Proc. ISPRS intercommission conference on fast processing of photogrammetric data. 1987. P. 281-305.
  8. Pei, S. C., Ding, J. J. Improved harris’ algorithm for corner and edge detections // IEEE International Conference on Image Processing. IEEE. 2007. Vol. 3. P. III-57-III-60.
  9. Mahmoodi, S., Gunn, S. Scale space smoothing, image feature extraction and Bessel filters // Scandinavian Conference on Image Analysis. Springer, Berlin, Heidelberg, 2011. P. 625-634.
  10. CVonline: Image Databases, URL: http://homepages.inf.ed.ac.uk/rbf/CVonline/Imagedbase.htm (дата обращения: 20.02.2020)
  11. Idiap Dataset Distribution Portal URL: https://www.idiap.ch/dataset/vera-fingervein, (датаобращения: 20.02.2020)
  12. Поиск объекта по цвету. Цветовое пространство HSV, URL: http://robocraft.ru/blog/computervision/402.html (дата обращения: 20.02.2020)
  13. Простой алгоритм определения пересечения двух отрезков, 2015, URL: https://habr.com/ru/post/267037/ (дата обращения: 20.02.2020)
  14. Ченцов О.В., Скворцов А.В. Обзор алгоритмов построения оверлеев многоугольников // Вестн. Том. гос. ун-та. 2003. № 280. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/obzor-algoritmov-postroeniya-overleev-mnogougolnikov (дата обращения: 20.02.2020).
  15. Методы определения принадлежности точки многоугольнику, 2016, URL: https://habr.com/ru/post/301102/(датаобращения: 20.02.2020)
  16. Кудрина М. А., Мурзин А. В. Аффинные преобразования объектов в компьютерной графике // НиКа. 2014. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/affinnye-preobrazovaniya-obektov-v-kompyuternoy-grafike (дата обращения: 20.02.2020)
  17. Кравченко В. Ф., Чуриков Д. В. Анализ временных рядов комплексными WA-системами функций Кравченко // Электромагнитные волны и электронные системы. 2010. Т. 15. № 7. С. 3-17.
  18. Кравченко В. Ф., Кравченко О. В., Чуриков Д. В. Применение R-функций, атомарных и WA-систем функций в информационных технологиях. Обзор // Актуальные проблемы современного образования. 2018. Т. 2. С. 13-23.
  19. Кравченко В. Ф., Чуриков Д. В., Юрин А. В. Аналитическое описание локусов сложной формы r-операциями и атомарными функциями. Цифровая обработка сигналов и изображений // Успехи современной радиоэлектроники. 2007. № 3. С. 6-37.
  20. Кравченко В. Ф., Чуриков Д. В. Цифровая обработка сигналов атомарными функциями и вейвлетами. М.: Техносфера, 2019. 182 с. ISBN978-5-94836-506-0
  21. Синельников Р.Д., Синельников Я.Р., Синельников А.Я. Атлас анатомии человека. В 4-х томах. Том 3. Учение о сосудах и лимфоидных органах. М.: Новая волна, 2020. 216 с. ISBN: 978-5-7864-0201-9