Для авторов
Найти
Результаты поиска
Найдено результатов: 9.
-
МЕТОД ГЕНЕРАЦИИ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ ОГРАНИЧЕНИЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СТРУКТУР ДЛЯ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
А.А. Диченко , И. И. Левин , Д.А. Сорокин33-462025-12-30Аннотация ▼Для реконфигурируемых вычислительных систем на базе ПЛИС эффективными прикладными программами являются параллельно-конвейерные программы, обеспечивающие реальную производительность более 50% от пиковой. Статья посвящена решению проблемы сокращения времени их разработки. Вычислительные структуры таких программ используют большой объём вычислительного ресурса ПЛИС, функционирующих на высокой тактовой частоте. Однако одновременная максимизация объёма задействованного ресурса ПЛИС и тактовой частоты находится в некотором противоречии, поскольку при большом заполнении снижается вариативность размещения функциональных узлов вычислительных структур и коммутационная матрица ПЛИС при трассировке информационных каналов между ними не обеспечивает требуемых характеристик по времени распространения сигналов. Более того в современных САПР алгоритмы размещения и трассировки учитывают только архитектурные и геометрические особенности ПЛИС. Поэтому при использовании большого числа специализированных примитивов, вариативность размещения которых крайне мала, достижение высоких тактовых частот в автоматическом режиме синтеза практически невозможно. Для решения этой проблемы также необходимо учитывать информационные зависимости между функциональными узлами вычислительных структур, но характер информационных зависимостей решаемых задач различных предметных областей может существенно отличаться. Поэтому разработчики вынуждены каждый раз вручную размещать на ПЛИС функциональные узлы путём создания скриптовых инструкций топологических ограничений. Время формирования топологических ограничений для ПЛИС прежних поколений было приемлемым, поскольку они содержали, как правило, до нескольких сотен специализированных примитивов. Однако в современных ПЛИС их количество достигает нескольких тысяч и даже десятков тысяч штук, что приводит к значительному увеличению времени разработки эффективных прикладных программ. Предлагаемый метод позволяет автоматизировать процесс разработки топологических ограничений вычислительных структур. Исследования были проведены при разработке прикладных программ решения ряда задач на основе алгоритмов БПФ, AES и
LU-разложения для реконфигурируемого компьютера «Tertius-2». В результате значительного сокращения временных затрат, обусловленных числом итераций оптимизации вычислительных структур, общее время синтеза было сокращено до трех раз -
МЕТОД ГЕНЕРАЦИИ ШУМА ПО НАБОРУ ЗАШУМЛЕННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ БЕЗ ЧИСТЫХ ПРИМЕРОВ
А.С. Коваленко , Я. М. Демяненко243-2542025-11-10Аннотация ▼Предлагается новый метод генерации шума по зашумленным изображениям без необходимости использования выровненных пар чистых и зашумленных данных. В отличие от традиционных подходов, требующих наличия согласованных наборов изображений или априорных моделей шума, разрабатываемый метод позволяет моделировать сложные характеристики шума, присущие конкретным КМОП‑сенсорам, основываясь исключительно на наблюдаемых зашумленных данных. Для синтеза шума используется генеративно‑состязательная архитектура
U-Net-подобного типа, построенная на базе StyleGANv2 с модифицированным дискриминатором, учитывающим параметры камеры и исходных изображений. Основное внимание уделяется сохранению пространственно‑цветовой структуры изображения при генерации шума, что достигается введением специализированной функции потерь, сохраняющей характеристики цветопередачи и текстурных деталей. Предлагаемый подход позволяет обучать генератор шума в условиях полного отсутствия пар чистых и зашумленных изображений, что особенно актуально при работе с реальными данными, полученными с различных камер и в различных условиях освещения. В экспериментальной части проведен подробный сравнительный анализ качества синтезированных изображений по метрикам PSNR и SSIM, а также оценка распределения шума на основе статистических характеристик интенсивности и спектрального состава. Демонстрируется, что синтезированный набор изображений, созданный предложенным методом, может эффективно использоваться как самостоятельный тренировочный корпус для нейросетей подавления шума, а также в комбинации с реальным набором SIDD для повышения точности моделей подавления шума. Результаты показали, что комбинированное обучение на объединенном множестве сгенерированных и реальных примеров обеспечивает рост среднего PSNR на 1.5 дБ по сравнению с существующими методами, основанными на выровненных данных. При этом отсутствует зависимость от специфических оптических характеристик конкретного сенсора камеры, что существенно расширяет область применения разработанного метода. Полученные результаты подтверждают применимость предложенного подхода в задачах синтеза и подавления реалистичного шума в условиях отсутствия чистых эталонных изображений, а также открывают перспективы для дальнейших исследований в направлении адаптивной генерации шумовых моделей. -
МЕТОДИКА И АЛГОРИТМ СИНТЕЗА УПРАВЛЯЕМЫХ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ ЧЕБЫШЕВА I РОДА НИЖНИХ ЧАСТОТ НА БАЗЕ МЕТОДА БИЛИНЕЙНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
И.И. Турулин , Ш.М. Аль-Карави Хуссейн2022-11-01Аннотация ▼Приводятся методика синтеза управляемых цифровых рекурсивных фильтров ниж-
них частот Чебышева I рода с бесконечной импульсной характеристикой. Амплитудно-
частотная характеристика таких фильтров имеет пульсации в полосе пропускания и яв-
ляется максимально плоской в полосе заграждения. Под управляемостью понимается яв-
ная зависимость коэффициентов фильтра от частоты среза. Методика основана на би-
линейном преобразовании передаточной функции аналогового фильтра-прототипа нижних
частот и частотном преобразовании амплитудно-частотных характеристик полученного
цифрового фильтра. Основная идея методики состоит в том, что для аналогового фильт-
ра-прототипа с частотой среза 1 рад/с параметры передаточной функции биквадратных
или билинейных звеньев, имеющие размерность частоты, будут численно равны поправоч-
ным коэффициентам для аналогичных параметров управляемого фильтра с произвольной
частотой среза. В качестве примера рассмотрен синтез цифрового фильтра Чебышева I
рода V порядка. В данной статье передаточная функция фильтра произвольного порядка
представляется в виде каскадного соединения звеньев II порядка, если фильтр чётного
порядка. В случае нечетного порядка больше единицы добавляется одно каскадно вкл ю-
ченное звено I порядка. Несмотря на относительную простоту частотного преобразо-
вания, при практическом использовании его для цифровых фильтров, синтезированных с
помощью систем автоматизированного проектирования цифровых фильтров (или с по-
мощью справочников, содержащих рассчитанные фильтры-прототипы нижних частот
для различных аппроксимаций амплитудно-частотной характеристики идеального
фильтра нижних частот) возникает ряд нетривиальных специфических моментов, з а-
трудняющих инженерное использование такого способа синтеза управляемых цифровых
фильтров. Поэтому кроме методики разработан пошаговый алгоритм, позволяющий
синтезировать фильтр без знания этих моментов. Алгоритм реализован в среде
Mathcad, в качестве примера рассчитан цифровой рекурсивный фильтр Чебышева I рода
V порядка. В примере приводятся рассчитанные коэффициенты цифрового управляемого
фильтра нижних частот, явно зависящие от частоты среза, амплитудно-частотные
характеристики этого фильтра и его низкочастотного прототипа, преобразованного в
фильтр с такой же частотой среза, амплитудно-частотные характеристики приведены в
одних координатах. Благодаря хорошей формализации алгоритма последний пригоден для
реализации систем автоматизированного проектирования управляемых цифровых фильт-
ров нижних частот Чебышева I рода. -
АНАЛИТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ ТОРМОЖЕНИЯ КОЛЕСА ШАССИ ВОЗДУШНОГО СУДНА
А.З. Асанов , А. В. Куковинец , А.Ю. Чекин2022-03-02Аннотация ▼В настоящее время отечественные и зарубежные исследователи развивают в авиа-
ционной отрасли технологии, связанные с электрификацией функциональных систем воз-
душных судов. Тормозная система оказывает непосредственное влияние на безопасность,
устойчивость и функциональные возможности воздушного судна. Поэтому мотивация
замены гидравлической системы сопровождается результатами многосторонних исследо-
ваний архитектур электрических систем торможения, в том числе возможностью повы-
шения качества таких систем за счёт внедрения эффективного управления. Работа по-
священа методике аналитического синтеза алгоритма управления электрической систе-
мой торможения шасси воздушного судна, как многосвязного объекта управления, осно-
ванной на применении технологии вложения систем. Математическая модель содержит
описание электрических, механических и тепловых процессов системы. Требования к каче-
ству переходных процессов по угловой скорости колеса и температуре на поверхности
фрикциона задаются в виде ограничений на время регулирования и величину перерегулиро-
вания и далее преобразуются в форму эталонной модели. Показаны результаты компью-
терного моделирования динамики исходной и линеаризованной систем, а также системы с
синтезированным регулятором по полному вектору состояний. Приведены рассуждения о
робастности получаемого решения и показаны результаты компьютерного моделирования
системы с «упрощённым» регулятором. -
АНАЛИЗ ПРИМЕНИМОСТИ СИСТЕМЫ MATLAB ДЛЯ СИНТЕЗА УПРАВЛЯЕМЫХ ЦИФРОВЫХ РЕКУРСИВНЫХ БИХ-ФИЛЬТРОВ БАТТЕРВОРТА
Хуссейн Ш. Мукер, И. И. Турулин2021-08-11Аннотация ▼В ряде приложений цифровой обработки сигналов применяются управляемые цифро-
вые рекурсивные БИХ-фильтры. Под словом «управляемые» имеются в виду фильтры, ко-
эффициенты структуры которых явно зависят от частоты среза или граничных частот.
Управляемые БИХ-фильтры могут быть синтезированы с помощью различных средств для
расчета традиционных, неуправляемых БИХ-фильтров. В статье был рассмотрен синтез
неуправляемых БИХ-фильтров и проанализирована целесообразность представления ре-
зультатов синтеза для построения управляемых БИХ-фильтров. Были описаны и объясне-
ны методы проектирования на основе MATLAB (2021a) и фундаментальные концепции
цифровых фильтров БИХ-Баттерворта. Составной сигнал был обработан анализируемым
фильтром, чтобы определить, соответствует ли он критериям прохождения фильтра-
ции. Для проверки рассчитанных фильтров использовался прототип Симулинк, a также
инструмент FDA инструментария обработки сигналов. На основании полученных резуль-
татов делается вывод о применимости системы MATLAB для синтеза управляемых циф-
ровых рекурсивных БИХ-фильтров Баттерворта. Проанализированная техника была более
эффективной, быстрой, уменьшила количество задач и обнаружила, что результаты
удовлетворительны. -
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛОГИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ОБЪЕМНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ
Н.И. Витиска, Н.А. Гуляев, В. В. Селянкин2021-02-25Аннотация ▼Рассматривается задача оптимизации проектирования многоканальных систем,
используемых для прямой объемной визуализациис целью повышения качества её р е-
зультата. Объемная визуализация широко используется в современных системах ко м-
пьютерной визуализации, моделирования, симуляции, технического зрения, при этом
отличается необходимостью обработки больших объемов данных для возможности
получения высокого качества результата. Задача оптимизации проектирования мно-
гоканальных систем для объемной визуализации рассматривается с точки зрения дос-
тижения необходимого качества синтезируемого изображения при минимальных з а-
тратах. В работе предлагается метод логического синтеза таких систем, позволя ю-
щего получить оптимальные соотношения качества-затрат в зависимости от тре-
буемых параметров постановки задачи. Предлагаемый метод позволяет достигать
качества, близкого к результатам полного перебора, но требующего значительно
меньший объем вычислений. Для каждого канала системы определяется набор пер е-
менных, оптимизация которых обеспечит качество результата визуализации. На о с-
нове параметров оптимизации строится переключательная функция с помощью ди а-
граммы Вейча. Данный подход осуществляется программным путём в каждом канале
распределённой системы в реальном масштабе времени, что задаёт общую схему та-
кой методики. В процессе выполнения работы проводились экспериментальные иссл е-
дования зависимости точности решения и объема вычислений для прямой объемной
визуализации в каждом канале распределённой системы. Разработана методика о п-
тимального синтеза изображений при условии выравнивания качества воспроизведения
в небольшой группе каналов распределённой системы. -
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ И СЛЕПОЙ ЗОНЫ НА ИЗОБРАЖЕНИЯХ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ БОРТОВЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИСТЕМ КАРТОГРАФИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ДОПЛЕРОВСКОГО ОБУЖЕНИЯ ЛУЧА
Р.Р. Ибадов , С.Р. Ибадов , В. П. Федосов2021-02-13Аннотация ▼Проблема формирования радиолокационного изображения (РЛИ) земной поверхности
в реальном времени остается одной из актуальных при решении задач радиовидения, не-
смотря на появление большого количества публикаций в этой области, отражающих це-
лый спектр новых методов и алгоритмов обработки траекторного сигнала с целью повы-
шения качества изображений. Основная цель при формировании РЛИ – достижение мак-
симальной разрешающей способности и качества изображения в условиях реальных огра-
ничений, связанных с уходом параметров принимаемого траекторного сигнала (время син-
тезирования), неточностью измерения и изменчивостью летных характеристик (ско-
рость, ускорение, траектория полета), воздействием широкого спектра шумов и помех,
как внешних, так и внутренних, на фоне маломощного принимаемого сигнала от удаленных
радиоотражателей (энергетические ресурсы). В статье исследован алгоритм построения
и восстановления изображений подстилающей поверхности и разработана его программ-
ная реализация. Показана эффективность нового подхода на нескольких примерах для раз-
личных областей подстилающей поверхности со слепой зоной. Предметом исследования
являются методы и алгоритмы построения карты местности и реконструкции потерян-
ных участков изображений. Объектом исследования является набор из тестовых изобра-
жений. Результатом исследования является разработка метода восстановления изобра-
жений с целью восстановления потерянной области. Новизной работы является алго-
ритм, позволяющий повысить качество восстановления изображений на основе нейронной
сети. Полученные результаты позволяют восстановить области. Оценка эффективности
метода восстановления изображений проводилась с помощью статистического критерия
среднеквадратического отклонения результата обработки от истинного изображения.
В результате решения поставленных задач можно сделать выводы: Разработан метод
построения и восстановления изображений подстилающей поверхности на основе поиска
похожих блоков с последующим их объединении нейронной сетью. Анализ результатов
проведённого исследования показал, что предложенный метод позволяет улучшить каче-
ство реконструкции изображений. -
ПРИМЕНЕНИЕ ЗАПРЕЩЕННЫХ ФИГУР В ЗАДАЧЕ РАСКРАСКИ ГРАФА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
В. И. Потапов2021-01-19Аннотация ▼Проектирование конструкции печатных плат в виде плоских структур без перемы-
чек является одной из самых сложных задач на этапе схемотехнического проектирования.
Задача в такой постановке особенно актуальна микросборок и для электронных модулей
контрольно-проверочной, бортовой аппаратуры, выполненных по технологии поверхност-
ного монтажа, где, например, по причине металлического теплоотвода или керамического
основания, структура соединений возможна только в одном слое. В работе рассматрива-
ется задача проектирования печатных плат в виде синтеза плоских структур электрон-
ных схем. Целью является расположение соединений на печатной плате без пересечений,
что облегчает условия проведения трасс любому трассировщику современных программ
проектировании. Для её решения предложено большое число различных алгоритмов, основ-
ным недостатком которых является заложенный в них принцип последовательного и
фрагментарного просмотра коммутационного пространства. Сложность алгоритмов
синтеза подобных структур обусловлена также необходимостью учета большого числа
различных требований, связанных со спецификой их изготовления и особенностями разра-
батываемого конструктивно-технологического решения. В настоящей работе предлага-
ется выполнить проектирование печатной платы с высокой эффективностью трассиров-
ки соединений за счет решения задачи расслоения исходного графа-схемы и построения
плоского графа-схемы как на стороне установки ЭРЭ, так и на обратной стороне платы -
стороне пайки, исключая запрещенные фигуры по теореме Потрягина-Куратовского.
Критерием является минимизация переходных отверстий, а также минимизация провод-
ников (ребер) на одной стороне печатной платы. Задача расслоения представляет собой
задачу раскраски графа в два цвета с использованием принципов характеризационного
управления, решение которой базируется на теореме Кенига, определяющей запрещенную
фигуру в виде циклов нечетной длины. Для проектирования печатных плат разработаны
алгоритм и методика построения планарных графов и расслоения графа на две стороны
печатной платы с уменьшением количества неразведенных ребер. Точное решение прини-
мает вид полиномиальной зависимости не выше 5-й степени, позволяет получить резуль-
тат за приемлемое время и повысить эффективность трассировки на 5–15 %. -
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА ОБ ОПТИМАЛЬНОМ УПРАВЛЕНИИ СТРУНОЙ
Г. В. Куповых , А.Г. Клово , И.А. Ляпунова2020-11-22Аннотация ▼Общепринято, что задачи оптимального управления или задачи проектирования
системы определяют для заданного объекта или системы объектов управления закон или
некоторую управляющую последовательность действий, которые обеспечивают максимум
или минимум заданной совокупности критериев качества системы. При этом может рас-
сматриваться задача быстродействия, т.е. задача о приведении системы в заданное со-
стояние за наименьшее время. Также изучаются задачи минимизации заданного функцио-
нала при фиксированном времени управления системой. Оптимальное управление тесно
связано с выбором наиболее рациональных режимов управления сложными объектами.
Проблеме управления посвящено много работ, кроме того в настоящее время подобными
исследованиями занимаются известные математические школы. В задачах с сосредото-
ченными параметрами исследуемые системы описываются обыкновенными дифференци-
альными уравнениями или их системами. В этом случае важную роль в таком исследовании
играет принцип максимума Понтрягина. Для уравнений с частными производными говорят
о системах с распределенными параметрами. В данной работе исследуется возможность
синтеза оптимального управления одной системой с распределенными параметрами. Рас-
смотрена модель колебаний струны под воздействием управляющих функций в граничных
условиях. Показана роль выбора минимизируемого функционала в создании возможностей
синтеза оптимального управления. В этом случае осуществляется поиск управляющего
воздействия в каждой точке временного промежутка, что приводит к возможности по-
строения его в явном виде. Сформулированы условия, при которых существуют всюду оп-
тимальные управления в соответствующих функциональных пространствах. В конкрет-
ной постановке задачи всюду оптимальное управление построено в явном виде.
1 - 9 из 9 результатов
