Стародубцев П.А., Сторожок Е.А. «Идентификация источника сигнала в измерительном узле системы морского экологического и гидроакустического мониторинга» Морские интеллектуальные технологии, 2, № 1, с. 212-214 (2020)

Вероятность ложной тревоги в измерительном узле системы морского экологического и гидроакустического мониторинга может быть снижена, если проводить первичную идентификацию источника сигнала. С этой целью необходимо предусмотреть наличие в составе узла базы данных шумовых портретов целей. Сигналы с выхода предварительного усилителя измерительного узла сравниваются с сигналами, хранящимися в базе данных, путём вычисления среднеквадратического отклонения. Определяется сигнал с минимальным отклонением и соответствующий ему источник. Сравнение сигналов может быть произведено и путём вычисления корреляционной функции. В данной статье приводятся результаты компьютерного моделирования блока первичной классификации измерительного узла в системе MATLAB&SIMULINK. Сравниваемые сигналы представлены во временной области. Вероятность правильной идентификации может быть увеличена, если проводить сравнение спектров сигналов

Куценко А.Н. «К вопросу дистанционного определения импеданса границ раздела» Известия ТРТУ. Тематический выпуск. Материалы юбилейной научно-технической конференции «Проблемы прикладной гидроакустики». №2(46)., с. 96-99 (2005)

Знание акустического импеданса границы раздела весьма важно при решении различного рода задач гидроакустики.

Борисов С.А., Раскита М.А. «Модель параметрической антенны для морской среды с изменяющимся параметром нелинейности» Известия ТРТУ. Тематический выпуск. Материалы юбилейной научно-технической конференции «Проблемы прикладной гидроакустики». №2(46)., с. 111-114 (2005)

Предложена расчетная модель параметрической антенны, учитывающая пространственную изменчивость параметра нелинейности. В отличие от модели [Воронин В.А., Коновалова С.С., Куценко Т.Н., Тарасов С.П. Модель расчёта характеристик параметрической антенны в приповерхностном слое моря // Известия ТРТУ. Тематический выпуск «Нелинейные акустические системы НЕЛАКС-2003». Материалы научно-технической конференции. Таганрог, 2003. №6 (35). С. 111], в основе которой лежит принцип аппроксимации функциональной зависимости параметра нелинейности от координаты ступенчатой функции и соответствующего суммирования амплитуд звуковых давлений, создаваемых отдельными парциальными параметрическими антеннами (со своими парциальными постоянными коэффициентами нелинейности), данная модель получена непосредственно из уравнения ХЗК с переменным параметром нелинейности. Решение уравнения ХЗК находилось для круглого гауссова звукового пучка по той же технологии (с преобразованиями Фурье-Бесселя), что и для случая с постоянным параметром нелинейности.

Раскита М.А. «Модель параметрической антенны для среды с изменяющимся параметром нелинейности и затуханием звука» Известия ТРТУ. Тематический выпуск. Материалы юбилейной научно-технической конференции «Проблемы прикладной гидроакустики». №2(46)., с. 118-121 (2005)

В работе [Борисов С А.,. Раскита М.А. см. с. 111-114) исследовалось влияние изменяющегося параметра нелинейности морской воды на характеристики параметрических антенн (ПА). В результате работы была представлена модель расчёта характеристик ПА в условиях изменяющегося параметра нелинейности. Некоторая упрощённость модели заключалась в предположении о постоянстве таких характеристик среды, как плотность, скорость и затухание звука. В настоящей работе осуществляется учёт не только изменяющегося параметра нелинейности морской воды, но и коэффициента затухания звука. Предполагается, что изменения обоих параметров предопределены одним условием – существованием приповерхностного слоя пузырьков, влияние которого на характеристики ПА необходимо учитывать при зондировании морской среды.

Махонин Г.М., Ершова О.В. «Пеленгование гидролокационных целей в зоне Френеля» Известия ТРТУ. Тематический выпуск. Материалы юбилейной научно-технической конференции «Проблемы прикладной гидроакустики». №2(46)., с. 166-171 (2005)

Сочетание требований, предъявляемых к главным метрологическим характеристикам современных многолучевых эхолотов, таковы, что эти средства должны работать внутри зоны Френеля, причем достаточно далеко от ее внешней границы, т.е. при дальностях, значительно меньших, чем расстояние до границы дальней зоны (зоны Фраунгофера). Анализ паспортных данных эхолотов таких известных фирм, как Simrad, Reason, Atlas Marine Electronics и др. показал, что около 35% из этих эхолотов имеют наименьшие значения рабочей наклонной дальности в 3–5 раз меньше, чем расстояние до границы дальней зоны, около 60% – в 5–20 раз меньше последнего. Приблизительно для 80% таких эхолотов наименьшая рабочая глубина в 5–20 раз меньше расстояния до границы дальней зоны. Аналогичная ситуация имеет место и для гидролокаторов бокового обзора, предназначенных для поиска таких объектов, как фрагменты потерпевших аварию летательных аппаратов, их "черных ящиков", донных мин, контейнеров с ценными или опасными веществами, трубопроводов и т.п. В задачу поиска таких объектов обычно входит сближение с обнаруженной целью до дистанции, необходимой для ее доклассификации, уточнения расположения и т.п. Эта дистанция практически всегда оказывается значительно меньше, чем расстояние до границы дальней зоны. Однако при наличии нескольких целей, попадающих внутрь диаграммы направленности, может при фазовом методе пеленгования появиться неоднозначность пеленгования. Более подробное рассмотрение этого вопроса выходит за рамки настоящей работы.

Недоступ А.А., Ражев А.О. «Математическая модель имитатора устройств гидролокации» Морские интеллектуальные технологии, 4, № 4, с. 283-286 (2018)

Тренажерные комплексы широко используются в различных отраслях промышленности, в том числе и морских. В состав тренажерного комплекса входят модули имитации различного гидроакустического оборудования такого, как гидролокатор, эхолот, траловый зонд и др. При создании имитатора гидроакустического оборудования основной задачей является выбор адекватной математической модели, соответствующей необходимой точности имитации. Целью данной статьи является описание достаточно точной математической модели для задач имитации навигационного и рыбопоискового оборудования. В процессе гидролокации приемник гидролокатора улавливает результирующий звук, одновременно генерируемый несколькими источниками и отражаемый от нескольких целей и препятствий, которые можно разделить на точечные и диффузионные. В статье рассмотрена математическая гидроакустическая модель при прямолинейном распространении акустических волн, исходящих от источника и приходящих в приемник, показаны зависимости мощности сигналов от времени, полученные в результате натурного и численных экспериментов.

Пятакович В.А., Василенко А.М., Рычкова В.Ф. «Перспективные методы решения научной проблемы классификации целей нейросетевой экспертной системой при мониторинге морской обстановки» Морские интеллектуальные технологии, 5, № 4, с. 139-147 (2018)

Приводятся результаты очередного этапа научных исследований авторов по созданию интеллектуальной системы морского мониторинга с привлечением аппарата нечеткой логики и комбинированных нейронных сетей для решения задач обнаружения и классификации морских целей. Авторы анализируют комплекс вопросов, возникающих при моделировании процесса распространения звука в морской среде предполагая, что применение имитационного моделирования информационной ситуации, возникающей в момент обнаружения объекта, и методов нечеткой логики позволит сформировать выборку с необходимым количеством данных для обучения нейронных сетей, используемых в разрабатываемой интеллектуальной системе мониторинга полей различной физической природы в морской среде. Реализация разрабатываемого комплекса вычислительных операций нейронных сетей на многопроцессорных нейроподобных сверхбольших интегральных схемах в виде нейросетевой экспертной системы для распознавания и классификации измеряемых информационных полей морских объектов системой мониторинга морских акваторий, обеспечит возможность решения многофункциональных задач морской науки и оборонного комплекса государства. Введение. Решение задач классификации морских объектов на предельных дальностях, несмотря на продолжительные исследования в этой области, по-прежнему остаются актуальными. Причина в том, что традиционные системы распознавания неспособны эффективно использовать ресурсы, предоставляемые новыми технологиями, так как они разрабатывались при помощи инструментария предыдущего поколения. В упрощенном виде процесс нейрораспознавания (нейроклассификации) можно представить следующим образом: сигнал от шумящего объекта воспринимается гидроакустической антенной, усиливается и поступает на устройство первичной обработки информации, в котором производится подготовка данных для проведения классификации. Окончательное распознавание (классификацию) можно произвести, используя различные представления сигналов. Мы полагаем, что применение имитационного моделирования информационной ситуации, возникающей в момент обнаружения объекта, и методов нечеткой логики позволит сформировать выборку с необходимым количеством данных для обучения нейронных сетей системы мониторинга полей различной физической природы в морской среде. Подчеркнем: эффективность процесса обучения и способность сетей решать поставленные перед ними проблемы во время эксплуатации, например, классифицировать источники физических полей при мониторинге акваторий, целиком зависит от сформированных обучающих выборок.

Пятакович В.А. «Система классификации морских целей на базе нейросетевых технологий» Морские интеллектуальные технологии, 5, № 4, с. 169-175 (2018)

Представлена система обнаружения и классификации морских целей, содержащая сформированную в морской среде рабочую зону нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования волн накачки и информационных волн. Приводится схема ее работы. Перспективы рассматриваемого подхода решения поставленной задачи состоят в том, что можно принимать правильные решения в условиях неполной и нечеткой входной информации об идентифицируемом объекте. Предлагаемая к обсуждению система промышленно применима, так как для ее создания используются распространенные компоненты и изделия радиотехнической промышленности и вычислительной техники. Реализация разрабатываемого комплекса вычислительных операций нейронных сетей на многопроцессорных нейроподобных сверхбольших интегральных схемах в виде нейросетевой экспертной системы для распознавания и классификации измеряемых информационных полей морских объектов системой мониторинга морских акваторий, обеспечит возможность решения многофункциональных задач морской науки и оборонного комплекса государства. Заключение. Обнаружив цель по признакам амплитудно-фазовой модуляции низкочастотных сигналов накачки морской среды излучениями и полями объекта и используя оперативно обновляемую библиотеку математически обработанных образов спектрограмм морских целей, а также архитектуру распознающей нейронной сети в виде трехслойного персептрона, можно в автоматизированном режиме распознавать класс цели по амплитудно-частотным характеристикам и делать вывод о степени принадлежности исследуемой области спектра объекту классификации.

Пятакович В.А., Рычкова В.Ф., Филиппов Е.Г. «Нейронные сети как вариант вычислительной структуры системы классификации морских целей» Морские интеллектуальные технологии, 2, № 1, с. 163-174 (2020)

Многочисленные эксперименты по обучению нейронных сетей показали, что совокупное использование алгоритма локальной оптимизации, процедуры «выбивания» сети из локального минимума и процедуры увеличения числа нейронов приводят к успешному обучению нейронных сетей. Оценка адекватности результатов моделирования процесса распространения звука в морской среде выполнялась с использованием данных измерений потерь при распространении звука, полученных в ходе натурного эксперимента, на базе Центрального научно-исследовательского испытательного гидроакустического полигона. При этом использовались расчетные потери при распространении звука, полученные по апробированным программам, зарекомендовавшим себя на практике. В работе предложен метод формирования и редукции выборок, который обеспечивает сохранение в сформированной подвыборке важнейших свойств исходной выборки, не требуя при этом загрузки в память ЭВМ исходной выборки, а также многочисленных проходов исходной выборки, что позволяет сократить объем выборки и уменьшить требования к ресурсам автономного нейроклассификатора.

Пятакович В.А., Рычкова В.Ф., Филиппова А.В., Пятакович Н.В. «Расчет эффективности классификации целей интеллектуальной системой ВМФ, использующей комплекс вычислительных операций нейронных сетей» Морские интеллектуальные технологии, 2, № 1, с. 175-185 (2020)

Рассмотрены показатели эффективности и предложена методология оценки радиогидроакустических средств при использовании их в общей структуре системы мониторинга, распознавания и классификации полей, генерируемых источниками в морской среде. Особенностью системы является привлечение аппарата нечеткой логики для решения задач классификации объектов нейросетевой экспертной системой совместно со спектральными линиями анализа приемного тракта разрабатываемой радиогидроакустической системы мониторинга морских акваторий с последующим комплексным анализом результатов в едином информационно-аналитическом центре. Результаты научных разработок авторов по данной тематике защищены патентами, изданы в виде монографий и отражены в научных статьях. Приведен расчет показателей эффективности обнаружения морской цели (надводного корабля, подводной лодки, специального морского аппарата) при различных условиях. Рассмотрены выражения показателя эффективности гидроакустических средств для различных видов функций полезности и аппроксимации характеристик обнаружения стандартным нормальным распределением. Реализация разрабатываемого комплекса вычислительных операций нейронных сетей на многопроцессорных нейроподобных сверхбольших интегральных схемах в виде нейросетевой экспертной системы для распознавания и классификации измеряемых информационных полей морских объектов системой мониторинга морских акваторий, обеспечит возможность решения многофункциональных задач морской науки и оборонного комплекса государства. Ключевые слова: классификация морских объектов, нечёткая логика, нейронные сети, гидрофизические поля, системы автоматического управления.

Пятакович В.А., Суров А.Б., Рычкова В.Ф. «Оптимальные и адаптивные методы классификации гидроакустических сигналов для морских интеллектуальных систем» Морские интеллектуальные технологии, 2, № 1, с. 186-194 (2020)

Рассмотрены обстоятельства, обусловившие необходимость разработки принципиально новых методов и средств, основанных на подсветке среды сигналами низкой звуковой частоты, обеспечивающих обнаружение акустически слабозаметных объектов, на дальних дистанциях, которые согласно результатам их испытаний, могут быть использованы при обнаружении малошумных объектов перспективными морскими интеллектуальными системами распознавания и классификации. Рассмотрена задача целенаправленной предобработки обучающей выборки для ускорения обучения нейронной сети. Рассмотрен метод извлечения обучающих выборок, который обеспечивает сохранение в сформированной подвыборке важнейших топологических свойств исходной выборки, не требуя при этом загрузки в память электронно-вычислительной машины исходной выборки, а также многочисленных проходов исходной выборки, что позволяет сократить объём выборки и уменьшить требования к ресурсам электронно-вычислительных машин.

Пятакович В.А., Пурденко А.П., Рычкова В.Ф., Филиппов Е.Г. «Адаптивная локальнооптимальная стратегия управления эксплуатацией нейросетевой системы классификации морских целей» Морские интеллектуальные технологии, 2, № 1, с. 195-204 (2020)

Рассмотрены задачи определения последовательности, характера и величины управляющих воздействий на состояние морского технического объекта и расчета надежности его аппаратуры, используемой в общей структуре нейросетевой экспертной системы классификации морских целей (морская система мониторинга с элементами искусственного интеллекта) при мониторинге морских акваторий. Определены локально и глобально оптимальные стратегии гарантированного управления эксплуатацией интеллектуальной автономной системы классификации морских целей. Предложена общая методика гарантированного управления эксплуатацией элементной базы аппаратуры интеллектуальной автономной системы классификации морских целей. Общая методика расчета наиболее целесообразных вариантов стратегий управления объектом, выработана на основе решения частных задач, исходя из реальных возможностей управления эксплуатацией и информационного обеспечения. Представленный в работе набор алгоритмов позволяет находить математическую модель прогнозируемого процесса по критерию гарантированного времени безотказного функционирования в ситуациях, когда неизвестны стохастические характеристики возмущающих факторов. Особенность исследуемых нами задач состоит в том, что они решаются в условиях неполной и не всегда достоверной информации.

Девятисильный А.С., Гриняк В.М., Шурыгин А.В., Иваненко Ю.С. «Выставка многопозиционной маячной системы на основе траекторных измерений» Морские интеллектуальные технологии, 2, № 1, с. 262-267 (2020)

Рассматривается проблема построения маячной дальномерной системы наблюдения. В статье обсуждается постановка и подходы к решению двухкоординатной задачи выставки (местной координатной привязки) многопозиционной маячной системы, предназначенной для наблюдения подвижных объектов различного целевого назначения (подводных, надводных, наземных, воздушных и др.). Такого рода системы актуальны как для традиционных сфер решения навигационных задач, так и для задач наблюдения нового типа, например, навигация мобильных устройств; в статье моделируется гидроакустическая маячная система, предназначенная для позиционирования подводных аппаратов. Сформулирована математическая модель задачи выставки, основанная на уравнениях типа «состояние-измерение» и конечномерных представлениях метода наименьших квадратов. В силу исходной нелинейности задачи предлагается её линеаризация около некоторого опорного решения, характеризующего априорные представления о состоянии системы наблюдения. Особое внимание в статье уделено вопросу разрешимости задачи в трёх аспектах: принципиальной разрешимости (наблюдаемости), разрешимости в условиях инструментальных погрешностей измерений, разрешимости в условиях конечной точности вычислений. Первый аспект разрешимости интерпретируется полнотой ранга соответствующей системы линейных алгебраических уравнений, второй и третий – обусловленностью задачи и сходимостью итерационной процедуры оценивания. Приведены результаты численного моделирования для типичных ситуаций. Показано, что могут быть достигнуты точности выставки, достаточные для качественного решения широкого круга навигационных задач.

Ахунов Х.Г., Кравцов Ю.А., Петников В.Г., Петросян А.С. «Предельные возможности и особенности работы систем обращения волнового фронта в поглощающих случайно-неоднородных волноводах» Прикладная акустика. Междуведомственный тематический научный сборник. Том 10, с. 14-16 (1983)