Рассмотрены произошедшие в 2007 г. важные события в космологии: установлена причина расхождения оценок постоянной Хаббла; указана галактическая полярная анизотропия красного смещения в спектрах внегалактических источников; обнаружено холодное пятно микроволнового фонового излучения; получены так называемые экстраординарные доказательства ускорения расширения Вселенной. Эти доказательства основаны на анализе данных о сверхновых типа SN Ia, принадлежащих Глубокому и Ультраглубокому полям Хаббла. Описана цепочка результатов, которые привели к альтернативной гипотезе – ускорению массовых потоков галактик под действием гравитационных диполей крупномасштабной неоднородности Вселенной в виде пар «гигантская пустота – массивное сверхскопление галактик» на противоположных участках небесной сферы. Приведены результаты анализа тестами на неадекватность изотропной модели ФридманаРобертсона-Уокера калибровочной функции шкалы космологических расстояний по красному смещению, принятой в этих экстраординарных доказательствах. Показано, что структурные изменения и ранговые инверсии изотропной модели интерпретируются как признаки действия гравитационных диполей ввиду существования более точной анизотропной модели калибровочной функции шкалы космологических расстояний по красному смещению. Эта гипотеза является альтернативой гипотезе об ускорении расширения Вселенной. Показано, что Глубокое и Ультраглубокое поля Хаббла представляют собой гравитационный диполь – диполь Хаббла.

Рассмотрены вопросы идентификации бортовой аппаратуры космических аппаратов и формализации процесса контроля её технического состояния. Выявлена неоднозначность оценки технического состояния бортовой аппаратуры на основе параметров, характеризующих переходные процессы. Предложен подход к оцениванию параметров переходных процессов с использованием нейронной сети. Поставлена математическая задача – разработать модель контроля технического состояния бортовой аппаратуры космических аппаратов с минимизацией ошибочных решений о виде технического состояния в процессе контроля. Предложена концептуальная модель контроля технического состояния бортовой аппаратуры, расширенная нейросетевым преобразованием телеметрируемых параметров переходных процессов. Применение модели в распределённой системе контроля бортовой аппаратуры космических аппаратов позволяет исключить косвенный контроль по вычисляемым значениям параметров с целью достижения максимальной достоверности контроля. Показана эффективность предлагаемого подхода на примере системы управления движением космического аппарата. Оценены признаки технического состояния по телеметрируемым параметрам угловых скоростей. Телеметрируемые параметры получены с помощью датчиков. Полученные результаты показали преимущества использования многослойных нейронных сетей для формирования дополнительных признаков динамических систем и возможность достижения высокой точности оценивания данных признаков, тем самым обеспечив максимальную полноту контроля технического состояния бортовой аппаратуры космических аппаратов.

Рассмотрено применение оптического кодирования информации различного типа (в том числе видеоинформации) при её оперативной передаче с целью защиты от несанкционированного доступа. Для повышения качества кодирования видеопотоков и обеспечения высокой пропускной способности системы кодирования экспериментально реализовано голографическое кодирование в пространственно-некогерентном излучении цветного видеопотока формата 4К с цифровым вводом информации и динамически сменяющимися кодирующими элементами-голограммами. Для ввода кодируемой видеоинформации и отображения голограмм использованы жидкокристаллические пространственно-временны́ е модуляторы света высокого разрешения. Метод кодирования основан на регистрации оптической свёртки изображения входной сцены с кодирующим откликом голограммы. При этом поочерёдно кодируются отдельные цветовые каналы каждого кадра видеопотока. Для декодирования использованы численные методы инверсной фильтрации и регуляризация. Результаты работы будут полезны при создании систем защищённой видеосвязи высокого разрешения нового поколения.

Исследованы подходы к мониторингу заметности объектов в инфракрасном диапазоне длин волн. Существующие подходы основаны на использовании в качестве измеряемых параметров радиационной температуры, энергетической яркости и силы излучения объектов и фона. Показано, что при многообразии и изменчивости внешних условий наблюдения за объектом и фоном в течение суток и времён года указанные характеристики вариативны, что приводит к существенной погрешности при мониторинге заметности объектов в инфракрасном диапазоне длин волн. Для повышения точности мониторинга заметности объектов в инфракрасном диапазоне длин волн обосновано применение дополнительной характеристики (эффективной поверхности излучения) и её производных – характеристик объектов с внутренними источниками тепловой энергии и без них. Рассматриваемая характеристика имеет линейную зависимость от оптического потока, направленного от объекта на средство наблюдения, и отражает связь геометрических (площадь объекта в направлении наблюдения) и энергетических свойств объекта с возможностями средств наблюдения объектов на различных фонах. Предложенная характеристика сохраняет значение в широком диапазоне изменения внешних условий в течение суток и сезонов. Это позволяет повысить точность процедур мониторинга заметности объектов в инфракрасном диапазоне длин волн при многообразии и изменчивости внешних условий наблюдения объекта и фона в течение суток и времён года. Эффективную поверхность излучения можно использовать при мониторинге заметности объектов, а также в качестве одного из демаскирующих признаков объектов.

Рассмотрено использование высокостабильных импульсных лазеров с синхронизацией мод в качестве источников сигнала выборки с малой апертурной ошибкой в широкополосных фотонных аналого-цифровых преобразователях. Отмечено, что для реализации перспективного метода увеличения частоты выборки сигналов с полосой частот более 2 ГГц требуются системы с мультиспектральными импульсно-периодическими последовательностями выборки. Вследствие чувствительности таких систем к изменению температуры и механическим возмущениям увеличивается апертурная ошибка последовательностей выборки, а из-за погрешностей установки задержек светового сигнала в спектральных каналах нарушается эквидистантность следования импульсов. Такое ухудшение качества последовательности выборки в итоге уменьшает точность аналого-цифрового преобразования. Для улучшения эквидистантности следования импульсов мультиспектральной последовательности выборки предложен метод автоматизации процесса её формирования в аналоговом оптическом тракте с использованием цифровой обратной связи и моторизированных линий задержки. Представлены результаты математического моделирования и экспериментальной реализации метода в трёхканальной системе генерации мультиспектральной последовательности выборки с утроением частоты повторения импульсов используемого лазера в режиме синхронизации мод. Данный метод можно применять при построении аналого-цифровых систем микроволновой фотоники различного назначения, в которых используется оптическая выборка.

Рассмотрены вопросы повышения устойчивости работы преобразователей вихревых колебаний погружных контактно-кондуктометрических вихревых расходомеров сточных вод целлюлозно-бумажного производства. В силу конструкции преобразователи такого типа подвержены периодическим срывам колебаний чувствительного элемента при некотором критическом расходе. Устойчивость работы указанных преобразователей проанализирована с использованием теории нелинейных импульсных систем. Установлено, что погрешность измерения расхода увеличивается вследствие пропадания выходного сигнала расходомера при критическом расходе. Показано, что критический расход обусловлен присоединённой массой жидкости, колеблющейся вместе с чувствительным элементом преобразователя вихревых колебаний расходомеров. Присоединённая масса жидкости определена через частотные характеристики чувствительных элементов преобразователя вихревых колебаний с помощью численного моделирования и экспериментальных исследований на специальном стенде. По результатам исследования получены амплитудно-частотные характеристики чувствительных элементов. Проведён сравнительный анализ модельных и экспериментальных характеристик и установлены дополнительные потери энергии при колебаниях чувствительного элемента. По итогам исследований сформулированы требования к проектированию преобразователей вихревых колебаний, касающиеся выбора механических параметров гибкого электрода, исключающие погрешности измерения и обеспечивающие устойчивую работу прибора во всём диапазоне измерений расхода. Результаты актуальны для организаций, занимающихся разработкой и внедрением расходоизмерительного оборудования и мониторингом сточных вод.

Рассмотрены вопросы повышения эффективности и управляемости процесса нанесения на изделия из лёгких металлов и сплавов (алюминия, магния, титана) защитных микродуговых оксидных покрытий с заданными свойствами. Разработана интеллектуальная информационно-измерительная система для измерений параметров микродуговых оксидных покрытий, которая содержит уникальное аппаратное, программное и информационное обеспечение. Для аппаратного обеспечения системы создан источник технологического тока, задающий технологические режимы – силу и форму тока (возможен синусоидальный или импульсный сигнал), от которых во многом зависят параметры формируемых покрытий. При разработке источника использованы оригинальные схемотехнические решения в области импульсной силовой электроники, а также современная электронная компонентная база. Источник технологического тока имеет высокий коэффициент полезного действия и обеспечивает полный диапазон регулирования параметров энергетического воздействия на исследуемый образец с формирующимся покрытием. Разработанная интеллектуальная информационно-измерительная система предназначена для высокоточных измерений технологических параметров и свойств получаемых покрытий, её можно применять для автоматизированного мониторинга микродугового оксидирования, а также для научных исследований. Интеллектуальное приложение и банк знаний системы обеспечивают интеллектуальный выбор оптимальных технологических параметров микродуговой обработки и автоматизированный управляемый синтез микродуговых оксидных покрытий с заданными свойствами.

Рассмотрена задача сравнительного тестирования параметрических оценок спектра мощности временно́го ряда. Показано, что при её решении возникает острая проблема оптимизации параметров спектральных оценок в условиях малых выборок наблюдений. Для преодоления указанной проблемы предложено использовать общесистемную концепцию спектрального анализа через синтез временно́го ряда. На основе данной концепции разработан регулярный метод сравнительного тестирования параметрических оценок спектра мощности, полученных по временно́му ряду конечной длительности. В рамках метода решения принимаются по результатам проверки статистических гипотез об однородности двух выборок: конечной эмпирической, составленной по результатам проведённых наблюдений, и бесконечной виртуальной, синтезированной математически согласно каждой отдельной параметрической оценке в ряду рассматриваемых спектральных альтернатив. Критерием служит принцип минимума информационного рассогласования выборок по Кульбаку-Лейблеру. Представлен пример практического применения разработанного метода в задаче дискретного спектрального моделирования речевых сигналов. Показана способность метода выявлять образцы неустойчивых параметрических оценок авторегрессионного типа. Полученные результаты предназначены для использования в области речевой акустики, а также технической и медицинской диагностики, где параметрические методы спектрального анализа находят на практике все более широкое применение.

Изучена возможность применения образцов со встроенными стеклянными капиллярами различного диаметра в качестве образцов-имитаторов горных пород с заранее известными значениями коэффициента абсолютной газопроницаемости. Выполнено сравнение результатов измерений коэффициента абсолютной газопроницаемости и теоретических расчётов значений коэффициента проницаемости образцов. Результаты измерений коэффициента абсолютной газопроницаемости получены на Государственном первичном эталоне единиц удельной адсорбции газов, удельной поверхности, удельного объёма пор, размера пор, открытой пористости и коэффициента газопроницаемости твёрдых веществ и материалов ГЭТ 210-2019. Теоретические значения коэффициента проницаемости получены в результате измерений диаметров капилляров с помощью оптического микроскопа. По значениям этих диаметров рассчитаны коэффициенты проницаемости образцов с капиллярами в соответствии с объединённым уравнением Пуазёйля и Дарси. Доказано, что результаты измерений, полученные на ГЭТ 210-2019, в пределах неопределённости согласуются с теоретически рассчитанными значениями коэффициента проницаемости. В соответствии с полученными данными подтверждена возможность применения цилиндрических образцов со встроенными стеклянными капиллярами для измерений коэффициента газопроницаемости твёрдых веществ и материалов. Результаты работы будут полезны специалистам нефтегазодобывающей промышленности, например, при петрофизических исследованиях, геологоразведочных работах.