Наукові праці Вінницького національного технічного університету

ОСОБЛИВОСТІ ВПРОВАДЖЕННЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗОВАНОГО ПАРКУВАННЯ У ВЕЛИКИХ МІСТАХ

2024-07-01T09:36:55+03:00

У статті розглянуто головні наявні проблеми із паркуванням автотранспорту у великих містах та організації правильної урбаністики,проведено аналіз наявних автоматизованих парковок та охарактеризовані недоліки їх впровадження. Виявлено найбільш ефективні системи автоматизації, але які потребують великих бюджетів на реалізацію та підтримку.

Розглянуті різні підходи для досягнення компромісу між високою вартістю за паркувальне місце на автоматизованих парковках і рівнем комфорту та економією часу, які вони забезпечують. Надані можливі варіанти застосування програм лояльності для підвищення попиту використання автоматизованими парковками. Зазначено підходи до вивчення попиту та оптимізації витрат при проєктуванні автоматизованих парковок з використанням модульних конструкцій при будівництві. Описано варіанти створення і використання спільних парковок з можливістю передавати місце для паркування між користувачами.

В статті запропонована архітектура системи автоматизованого паркування, яка базується на створенні сервісів збору, зберігання і обробки інформації у хмарному середовищі. Система передбачає застосування озер даних для зберігання великих об’ємів необробленої інформації від інтелектуальних датчиків наявності вільних місць і відеокамер контролю транспортних засобів на парковках. Обробка даних виконується спеціальними хмарними сервісами, які мають можливість до масштабування в залежності від кількості користувачів системи. Оброблені дані використовуються для прогнозування завантаженості парковок, ситуаційної обізнаності водіїв за допомогою мобільного додатка, а також допомоги при плануванні маршруту руху до вільного місця на парковці за допомогою дронів помічників. Архітектура системи автоматизованого паркування дозволяє побудувати сучасну інфраструктуру паркування у великих містах, покращити загальний комфорт використання приватного автотранспорту. Накопичені дані, які зберігаються в хмарних сховищах, можуть бути застосовані для подальшого моделювання та аналізу попиту на автоматизованих парковках.

ДИНАМІКА ЗАХВОРЮВАНОСТІ НА КЛІЩОВИЙ ЕНЦЕФАЛІТ В МІСТІ ВІННИЦЯ

2024-07-01T10:20:40+03:00

Одним з найпоширеніших вірусних захворювань в наш час є кліщовий енцефаліт. Частіше за все зростання випадків кліщового енцефаліту пов'язують зі збільшенням активності цих паразитів у період від квітня до вересня. Кліщовий енцефаліт поширений у всіх країнах світу, і рівень захворюваності коливається від 300 до 500 випадків на 100 тисяч населення.

Об’єктом дослідження у роботі є захворюваність на кліщовий енцефаліт в місті Вінниця, який є одним з найпоширеніших вірусних захворювань в наш час. Визначення регресійної залежності, яка описує динаміку захворюваності населення на кліщовий енцефаліт в місті Вінниця є актуальною науково-технічною задачею. Метою дослідження є визначення регресійної залежності, яка описує динаміку захворюваності населення на кліщовий енцефаліт в місті Вінниця, яка може бути використана для прогнозування показників такої захворюваності. Під час проведення дослідження використано метод регресійного аналізу результатів однофакторних експериментів та інших парних залежностей із вибором раціонального виду функції із шістнадцяти найпоширеніших варіантів за критерієм максимального значення коефіцієнта кореляції. Регресія проводилась на основі лінеаризувальних перетворень, які дозволяють звести нелінійну залежність до лінійної. Визначення коефіцієнтів рівнянь регресії здійснювалась методом найменших квадратів за допомогою розробленої комп’ютерної програми "RegAnaliz", яка захищена свідоцтвом про реєстрацію авторського права на твір. Отримано адекватну регресійну степеневу залежність, яка описує динаміку захворюваності населення на кліщовий енцефаліт в місті Вінниця, яка може бути використана для прогнозування показників такої захворюваності. Побудовано графічну інтерпретацію залежності, яка описує динаміку захворюваності населення на кліщовий енцефаліт в місті Вінниця і дозволяє наочно проілюструвати цю залежність та показати достатню збіжність теоретичних результатів з фактичними.

БАЗИСИ БІПІРАМІДИ

2024-07-01T10:34:52+03:00

Робота присвячена вивченню питання інтерполяції функцій методом скінченних елементів в області чотирикутної біпіраміди. Основною задачею цього дослідження є отримання загальних формул скінченно-елементних базисів біпіраміди та проведення аналізу апроксимаційних властивостей базисних функцій на цьому багатограннику.

У цій роботі біпіраміда розглядається як скінченний елемент, який отримано з октаедра в результаті лінійних деформацій його півосей. В залежності від кількості напрямів деформацій біпіраміда може мати один/два/три рухомі вузли. Такий спосіб утворення біпірамід є наслідком пристосування решіток тетраедрально-октаедральної структури до меж областей, які мають складну геометричну форму.

У роботі отримано загальні формули для базисів біпіраміди з сімома та шістьма вузлами інтерполяції, які є параметричними функціями трьох змінних. Значення параметрів відповідають коефіцієнтам видовження/стиснення півосей біпіраміди та ваговому коефіцієнту для функцій шестивузлового базису.

Для функцій базисів біпіраміди з сімома та шістьма вузлами інтерполяції вивчено геометричні властивості функцій, які асоційовано з вершинами багатогранника. Вказані функції представлені поверхнями нульового рівня. Визначено залежність типу поверхонь від значень параметрів базисних функцій біпіраміди.

У роботі досліджено апроксимаційні властивості функцій семивузлового базису біпіраміди. Критерієм якості апроксимації обрано мінімальний слід матриці жорсткості на цьому багатограннику. Знайдено критичні значення параметрів видовження/стиснення півосей біпіраміди, які доставляють мінімум функції сліду матриці жорсткості біпіраміди з сімома вузлами інтерполяції. Додатково отримано інтервальні оцінки для параметрів функцій семивузлового базису біпіраміди, які визначають межі відхилення скінченного елемента в формі біпіраміди від октаедра.

Перспективою подальших досліджень є математичне обґрунтування застосування біпірамід в методі скінченних елементів, визначення показників якості біпіраміди, які використовують у системах скінченно-елементного аналізу для асиметричних 3D-елементів, отримання кубатурних формул.

КОМП’ЮТЕРНА СИМУЛЯЦІЯ ТЕРМОДИНАМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ З НАВЧАЛЬНИМИ ЦІЛЯМИ

2024-07-01T09:46:28+03:00

В роботі пропонується імітаційна модель ідеального газу, побудована на основі законів механіки, застосованих до великої кількості простих об’єктів. Об’єктами є абсолютно пружні кулі, які мають певну масу і розмір. Кулі стикаються одна з одною і зі стінками посудин абсолютно пружно, тобто без втрат енергії на пластичну деформацію. Розрахунок зіткнень виходить із законів збереження енергії та імпульсу, що є необхідною умовою фізичності моделі.

Кулі рухаються у дискретному часі, тобто їх координати і імпульси змінюються стрибками, що фактично є численним розв’язком диференційних рівнянь руху. Співвідношення між дискретним часом і реальним визначається частотою роботи програмного рушія і лежить в межах від 10 до 100 тактів за секунду. Частота роботи рушія залежить як від потужності процесора, так і від складності моделі, яка досліджується. Модель газу двовимірна, це зводить кількість необхідних обчислень до прийнятної і дає змогу використовувати модель для створення інтерактивного навчального ПО.

На базі моделі розроблена комп’ютерна програма, яка дозволяє імітувати лабораторні установки та проводити досліди з їх допомогою. Установки складаються з посудин, посудин із поршнями, нагрівальних та вимірювальних пристроїв. Досліди можуть охоплювати широкий спектр явищ, таких як дифузія, броунівський рух, різні види теплоємності газу, розподіл швидкостей частинок, перетворення теплової енергії в механічну, різноманітні термодинамічні цикли тощо.

Хоча комп’ютерна імітація не є повноцінною заміною фізичних експериментів, вона гнучка і здатна відтворити набагато більше експериментів, ніж будь-яка лабораторія пересічної школи або вишу. Комп’ютерна модель сприяє розвитку дослідницьких навиків студентів і робить навчання більш цікавим і результативним.

МЕТОД БУСТИНГУ ГЕТЕРОСКЕДАСТИЧНИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ПРОГНОЗУВАННЯ КОНЦЕНТРАЦІЙ ПИЛУ САХАРИ В АТМОСФЕРНОМУ ПОВІТРІ УКРАЇНИ

2024-07-01T10:01:07+03:00

У статті представлено новий метод бустингу гетероскедастичних моделей та його прикладне застосування на прикладі прогнозування концентрацій пилу Сахари в атмосферному повітрі України. Останнімчасом спостерігається підвищена частота переносу дрібнодисперсного пилу з пустелі Сахара через Середземне море на територію Європи, зокрема – в Україну. Це явище ускладнює прогнозування якості атмосферного повітря через руйнування усталених закономірностей забруднення, оскільки додаються нові чинники, які потребують спеціальних моделей для адекватного опису. Особливий метеорологічний режим поширення пилу Сахари дозволяє припустити, що дисперсія залишків моделі ARIMA може бути випадковим процесом і для її опису доцільно використовувати гетероскедастичні моделі, такі як GARCH. Проте, традиційні GARCH-моделі є ефективними лише за наявності одного домінуючого випадкового процесу. У разі додавання декількох таких процесів, традиційні моделі втрачають ефективність.

У цій роботі запропоновано застосування бустингового підходу для побудови ансамблевих моделей, що, на відміну від наявного, включають кооперацію дерев рішень та гетероскедастичних моделей, для моделювання складних гетероскедастичних процесів. Запропонований метод, як це прийнято для бустингових моделей, ґрунтується на ітеративному процесі підбору моделей, де кожна наступна модель враховує похибки попередньої. Для перевірки ефективності методу використано дані громадського моніторингу атмосферного повітря EcoCity, зокрема дані по Вінницькій області за показником PM1, які вказують на періоди, коли концентрація дрібнодисперсного пилу Сахари в атмосферному повітрі області досягала особливо аномальних значень.

Доведено, що процес поширення пилу Сахари у Вінницькій області є гетероскедастичним. Побудовано моделі SARIMAX та типові GARCH-моделі з використанням Python-бібліотек statsmodels та arch. Виявлено, що модель ARIMA демонструє, на диво, кращі результати у порівнянні з класичними GARCH-моделями з різними параметрами, що свідчить про недостатню ефективність цих GARCH-моделей. Запропонований метод бустингових гетероскедастичних моделей дозволяє досягти значно більшої точності за усі ці моделі на усьому діапазоні значень, окрім значення найбільшої аномалії, яке передбачити неможливо. А отже, розроблений у статті метод прогнозування є ефективним підходом для розв’язання складних задач прогнозування, прикладом яких є прогнозування якості атмосферного повітря під час поширення пилу Сахари в Україні.

ДОСЛІДЖЕННЯ МЕТОДІВ ФОРМУВАННЯ ТУРИСТИЧНИХ ПОДОРОЖЕЙ

2024-07-02T15:01:18+03:00

Метою статті є аналіз методів прийняття рішень в галузі туристичного планування подорожей. Мета туристичних подорожей - надати нам яскраві враження, і правильний вибір місця подорожі та добре спланований маршрут безсумнівно покращить враження від них. Метою роботи є підвищення ефективності підтримки користувачів при виборі напрямку для туристичної подорожі та плануванні послідовності міст для відвідування шляхом створення якісного програмного забезпечення в цій галузі. Для створення відповідного програмного забезпечення пропонується використовувати комбіновані методи прийняття рішень, які враховують індивідуальні особливості та переваги користувачів. Вивчалися методи, які підходять для вирішення розглянутого завдання, включаючи лінійну адитивну згортку з нормалізуючими факторами та ваговими коефіцієнтами, комбінаторику та задачу комівояжера. Було запропоновано вдосконалений алгоритм вибору та планування туристичної подорожі, який використовує комбінацію цих методів для отримання найкращого рішення для користувача. Було проведено експериментальне дослідження запропонованого алгоритму, яке дозволило перевірити його ефективність на всіх етапах. Експериментальне дослідження виконувалось на різних типах вхідних даних та враховувало різноманітні бажання та переваги користувачів. Для формування наборів даних для експериментів аналізувалися та порівнювалися різні джерела даних про міста, країни та туристичні атракції. Алгоритм був реалізований та інтегрований у мобільний додаток для Android з можливістю розширення, використовувалася методологія чистої архітектури. Запропоноване рішення може бути інтегроване в інші системи туристичного напрямку. За результатами можна зробити наступний висновок: запропонований удосконалений алгоритм та програмне рішення, розроблене на його основі, дозволяють враховувати переваги користувачів та покращувати досвід планування туристичних поїздок.

КОМП’ЮТЕРНА ПРОГРАМА ДЛЯ АВТОМАТИЗОВАНОГО ПРОЄКТУВАННЯ ДІАМЕТРАЛЬНИХ УЛЬТРАЗВУКОВИХ ВИТРАТОМІРІВ

2024-07-15T11:34:45+03:00

Стаття присвячена висвітленню чергового етапу глобальної науково-практичної мети авторів – розробки комп’ютерної системи автоматизованого проєктування ультразвукових витратомірів всіх наявних типів. За базу для поточного етапу взято розроблену раніше авторами комп’ютерну програму для автоматизованого проєктування багатоканальних хордових ультразвукових витратомірів Auto Design USM, до якої додано дві нові функціональні можливості – розрахунок гідродинамічної похибки діаметральних одноканальних однопроменевих ультразвукових витратомірів та розрахунок коефіцієнта поправки на профілю потоку, який повинен усувати цю похибку вимірювання витрати. Щоб розкрити суть доданих до комп’ютерної програми функціональних можливостей, в статті авторами наведено теоретичне обґрунтування появи гідродинамічної похибки в діаметральних одноканальних однопроменевих ультразвукових витратомірах (може досягати більше 30 % для ламінарних, та більше 8 % для турбулентних режимів руху вимірювального потоку) та наявні способи отримання коефіцієнта поправки на профілю потоку (відомі емпірично-отримані аналітичні залежності або застосовуючи деякий теоретичний профілю швидкості потоку і числове його інтегрування). Як результат проведених досліджень, авторами статті удосконалено комп’ютерну програму Auto Design USM, що дозволяє користувачу в консольному вигляді застосовувати її для автоматизованого проєктування діаметральних одноканальних однопроменевих ультразвукових витратомірів. На вході така програма запитує в користувача значення числа Рейнольдса (вказує на швидкість потоку), а на виході дозволяє отримати значення числа Нікурадзе, коефіцієнт поправки на профіль потоку за чотирма емпіричними аналітичним залежностями та величину гідродинамічної похибки діаметрального ультразвукового витратоміра. Також, в статі сформовані висновки з окресленням подальших етапів роботи по цій тематиці, задля досягнення глобальної науково-практичної мети з розробки системи автоматизованого проєктування ультразвукових витратомірів.

АНАЛІЗ ТЕХНОЛОГІЙ ТЕСТУВАННЯ НА ПРОНИКНЕННЯ WEB-ДОДАТКІВ

2024-07-19T13:10:59+03:00

У статті проаналізовано технології тестування на проникнення, які використовуються для виявлення вразливостей у веб-додатках. Розглянуто методи white box, grey box та black box, кожен з яких має свої унікальні підходи та переваги у виявленні вразливостей. Детально розглянуто стандарти OSSTMM, NIST, OWASP, PTES та ISAAF, кожен з яких надає свої методології та рекомендації для проведення тестування на проникнення. OSSTMM, наприклад, є міжнародною методологією, яка пропонує розділення на три основні класи безпеки та детально описує процедури підготовки до тестування. NIST фокусується на плануванні, виконанні та пост-експлуатації, підкреслюючи важливість збору інформації на етапі планування. OWASP наголошує на необхідності тестування захищеності на кожному етапі розробки програмного забезпечення, а PTES надає практичні рекомендації щодо кожного з семи етапів тестування на проникнення. ISAAF пропонує трифазний підхід, включаючи планування, проведення тестування та формування звіту. Крім того, у статті досліджено фреймворки Mitre ATT&CK, CIS Controls та Cyber Kill Chain, які допомагають організаціям зрозуміти та протидіяти кібератакам. Mitre ATT&CK відомий своїм широким охопленням атак та глибоким аналізом тактик і методів атак. CIS Controls зосереджуються на конкретних контролях безпеки, які можна безпосередньо застосувати для захисту систем, а Cyber Kill Chain надає структурований підхід до аналізу та запобігання кібератакам. У статті також надано рекомендації щодо впровадження та використання сучасних технік тестування на проникнення для підвищення рівня безпеки інформаційних систем. Результати дослідження можуть бути корисними для спеціалістів з кібербезпеки та розробників веб-додатків, допомагаючи їм краще розуміти та впроваджувати ефективні методи захисту від кібератак.