Зарождение и становление фрактальной радиофизики и фрактальной радиоэлектроники в ИРЭ РАН

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель. В статье изложены основные моменты зарождения, становления и развития применения теории фракталов, топологии, теории дробной размерности и скейлинга в решении задач радиоэлектроники и радиофизики в СССР и России в ИРЭ АН СССР и ИРЭ РАН, начиная с 80-х годов XX века. Методы. Актуальность проведения авторских исследований связана с необходимостью более точного описания реальных процессов, происходящих в современных интеллектуальных радиосистемах. Это, прежде всего, учет эредитарности (памяти), негауссовости, скейлинга (самоподобия, автомодельности) и топологии физических сигналов и полей. Результаты. Все исследования проводятся в фундаментальном научном направлении «Фрактальная радиофизика и фрактальная радиоэлектроника: проектирование фрактальных радиосистем», инициированного и разрабатываемого автором в ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН с 1979 г. по настоящее время. Заключение. Автор развивает и усиливает свои идеи о том, что в радионауках должно быть прочно введено новое - “фрактальное” измерение, причем не на вспомогательную роль, а в качестве фундаментального объясняющего фактора. Это позволяет перейти на новый уровень информационной структуры реальных немарковских сигналов и полей. Показана важная роль академика РАН Юрия Васильевича Гуляева в развитии данного фундаментального научного направления, выразившаяся, в частности, в его разнообразной помощи автору в продвижении своих идей в СССР, России и мире.  

Об авторах

Александр Алексеевич Потапов

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук

ORCID iD: 0000-0001-9864-3546
SPIN-код: 3291-8123
125009, Россия, Москва, ул. Моховая, 11, корп.7

Список литературы

  1. Потапов А. А. Фракталы в радиофизике и радиолокации. М.: Логос, 2002. 664 с.
  2. Потапов А. А. Фракталы в радиофизике и радиолокации: Топология выборки. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Университетская книга, 2005. 848 с.
  3. Потапов А. А. Фракталы и хаос как основа новых прорывных технологий в современных радиосистемах // В кн.: Кроновер Р. Фракталы и хаос в динамических системах. М.: Техносфера, 2006. С. 374–479.
  4. Потапов А. А., Гуляев Ю. В., Никитов С. А., Пахомов А. А., Герман В. А. Новейшие методы обработки изображений. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. 496 с.
  5. Профессор Александр Алексеевич Потапов. Фракталы в действии: Биобиблиографический указатель / Под ред. Ю. В. Гуляева. М.: ЦПУ «Радуга», 2019. 256 с.
  6. Гуляев Ю. В., Потапов А. А. Применение теории фракталов, дробных операторов, текстур, эффектов скейлинга и методов нелинейной динамики в синтезе новых информационных технологий для задач радиоэлектроники (в частности, радиолокации) // РЭ. 2019. Т. 64, № 9. С. 839–854. doi: 10.1134/S0033849419080059.
  7. Mandelbrot B. Les objects fractal: Forme, hasard et dimension. Paris: Flammarion, 1975. 190 p.
  8. Mandelbrot B. The Fractal Geometry of Nature. N.Y.: W. H. Freeman, 1982. 468 p.
  9. Вопросы перспективной радиолокации / Под ред. А. В. Соколова. М.: Радиотехника, 2003. 512 с.
  10. Potapov Alexander A., Wu Hao, Xiong Shan. Fractality of Wave Fields and Processes in Radar and Control. Guangzhou: South China University of Technology Press, 2020. 280 p.
  11. Павельев В. А., Потапов А. А. Влияние земной поверхности на структуру импульсного сигнала в диапазоне миллиметровых волн // РЭ. 1994. Т. 39, № 4. С. 573–582.
  12. Потапов А. А. Обобщенный коррелятор полей, рассеянных шероховатыми поверхностями // РЭ. 1996. Т. 41, № 7. С. 816–823.
  13. Potapov A. A., German V. A. Detection of artificial objects with fractal signatures // Pattern Recognition and Image Analysis. 1998. Vol. 8, no. 2. P. 226–229.
  14. Потапов А. А., Герман В. А. Применение фрактальных методов для обработки оптических и радиолокационных изображений земной поверхности // РЭ. 2000. Т. 45, № 8. С. 946–953.
  15. Потапов А. А. Фракталы в радиофизике и радиолокации. Элементы теории фракталов // РЭ. 2000. Т. 45, № 11. С. 1285–1292.
  16. Опаленов Ю. В., Потапов А. А. Стохастические сигналы и преобразование Радона при получении растровых радиолокационных изображений микроволновым цифровым радиолокатором с фрактальной обработкой информации // РЭ. 2000. Т. 45, № 12. С. 1447–1458.
  17. Потапов А. А. Фракталы в радиофизике и радиолокации. Фрактальный анализ сигналов // РЭ. 2001. Т. 46, № 3. С. 261–270.
  18. Потапов А. А. Фракталы в радиофизике и радиолокации. Основы теории рассеяния волн фрактальной поверхностью // РЭ. 2002. Т. 47, № 5. С. 517–544.
  19. Потапов А. А., Герман В. А. Эффекты детерминированного хаоса и странный аттрактор при радиолокации динамической системы типа растительного покрова // Письма в ЖТФ. 2002. Т. 28, № 14. С. 19–25.
  20. Потапов А. А. Новые информационные технологии на основе вероятностных текстурных и фрактальных признаков в радиолокационном обнаружении малоконтрастных целей // РЭ. 2003. Т. 48, № 9. С. 1101–1119.
  21. Потапов А. А., Герман В. А. О методах измерения фрактальной размерности и фрактальных сигнатур многомерных стохастических сигналов // РЭ. 2004. Т. 49, № 12. С. 1468–1491.
  22. Потапов А. А., Булавкин В. В., Герман В. А., Вячеславова О. Ф. Исследование микро-рельефа обработанных поверхностей с помощью методов фрактальных сигнатур // ЖТФ. 2005. Т. 75, № 5. С. 28–45.
  23. Потапов А. А., Герман В. А. Методы фрактальной обработки слабых сигналов и малоконтрастных изображений // Автометрия. 2006. Т. 42, № 5. С. 3–25.
  24. Потапов А. А. К теории функционалов стохастических полей обратного рассеяния // РЭ. 2007. Т. 52, № 3. С. 261–310.
  25. Потапов А. А., Лактюнькин А. В. Теория рассеяния волн фрактальной анизотропной поверхностью // Нелинейный мир. 2008. Т. 6, № 1. С. 3–36.
  26. Потапов А. А., Матвеев Е. Н. Фрактальная электродинамика, скейлинг фрактальных антенн на основе кольцевых структур и мультимасштабные частотно-избирательные 3D-среды или фрактальные «сэндвичи»: переход к фрактальным наноструктурам // РЭ. 2010. Т. 55, № 10. С. 1157–1177.
  27. Потапов А. А. Фрактальные модели и методы на основе скейлинга в фундаментальных и прикладных проблемах современной физики // В cб.: Необратимые процессы в природе и технике» / Под ред. В. С. Горелика и А. Н. Морозова. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. Вып. II. С. 5–107.
  28. Потапов А. А. Фракталы, скейлинг и дробные операторы в обработке информации (Московская научная школа фрактальных методов в ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН, 1981—2011 г.) // В сб.: Необратимые процессы в природе и технике / Под ред. В. С. Горелика, А. Н. Морозова. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012. Вып. IV. С. 5–117.
  29. Леонов К. Н., Потапов А. А., Ушаков П. А. Использование инвариантных свойств хаотических сигналов в синтезе новых помехоустойчивых широкополосных систем передачи информации // РЭ. 2014. Т. 59, № 12. С. 1209–1229. doi: 10.7868/S0033849414120110.
  30. Потапов А. А., Лактюнькин А. В. Частотная функция когерентности пространственновременного радиолокационного канала формирования изображений анизотропной фрактальной поверхности и фрактальных объектов // РЭ. 2015. Т. 60, № 9. С. 906–913. DOI: 10.7868/ S0033849415090089.
  31. Потапов А. А., Ильин Е. М., Чигин Е. П. Размерные и топологические эффекты при фрактально-скейлинговом обнаружении и обработке многомерных сигналов // Вестник СибГУТИ. 2015. № 2. С. 51–66.
  32. Потапов А. А. О стратегических направлениях в синтезе новых видов радиолокационных текстурно-фрактальных обнаружителей малоконтрастных объектов с выделением их контуров и локализацией координат на фоне интенсивных помех от поверхности земли, моря и осадков // В сб.: Труды IV Всероссийской НТК «РТИ Системы ВКО – 2016». 02–03 июня 2016 г., Москва, Россия. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2017. С. 438–448.
  33. Потапов А. А. Текстурные и фрактально-скейлинговые методы обнаружения, обработки и распознавания слабых радиолокационных сигналов и малоконтрастных изображений на фоне интенсивных помех // Вестник воздушно-космической обороны. 2018. № 2(18). С. 15–26.
  34. Потапов А. А. Волны в неупорядоченных больших фрактальных системах: радиолокация, наносистемы, кластеры беспилотных летательных аппаратов и малоразмерных космических аппаратов // РЭ. 2018. Т. 63, № 9. С. 915–934. doi: 10.1134/S0033849418090176.
  35. Багманов В. Х., Потапов А. А., Султанов А. Х., Жанг B. Фрактальные фильтры для обнаружения сигналов при обработке данных дистанционного зондирования // РЭ. 2018. Т. 63, № 10. С. 1062–1068. doi: 10.1134/S0033849418100030.
  36. Потапов А. А. О применении теории размерности и нелинейной динамики в новом виде и методе радиолокации // Океанологические исследования. 2019. Т. 47, № 1. С. 100–102. doi: 10.29006/1564-2291.JOR-2019.47(1).30.
  37. Потапов А. А. Фрактальная электродинамика. Численное моделирование малых фрактальных антенных устройств и фрактальных 3D микрополосковых резонаторов для современных сверхширокополосных или многодиапазонных радиотехнических систем // РЭ. 2019. Т. 64, № 7. С. 629–665. doi: 10.1134/S0033849419060068.
  38. Акиншин Н. С., Потапов А. А., Быстров Р. П., Есиков О. В., Чернышков А. И. К вопросу построения систем распознавания объектов многоканальными комплексами зондирования на основе нейронных сетей и фрактальных сигнатур // РЭ. 2020. Т. 65, № 7. С. 705–713. doi: 10.31857/S0033849420060017.
  39. Потапов А. А., Кузнецов В. А., Потоцкий А. Н. Новый класс топологических текстурномультифрактальных признаков и их применение для обработки радиолокационных и оптических малоконтрастных изображений // РЭ. 2021. Т. 66, № 5. С. 457–467. DOI: 10.31857/ S0033849421050107.
  40. Потапов А. А., Кузнецов В. А., Аликулов Е. А. Анализ способов комплексирования изображений, формируемых многодиапазонными радиолокационными станциями с синтезированной апертурой // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2021. Т. 24, № 3. С. 6–21. doi: 10.32603/1993-8985-2021-24-3-6-21.
  41. Потапов А. А., Кузнецов В. А., Аликулов Е. А. Структурно-параметрический синтез систем оптимальной текстурно-фрактальной обработки многомерных радиолокационных изображений // РЭ. 2022. Т. 67, № 1. С. 51–67. doi: 10.31857/S0033849422010077.
  42. Акиншин Н. С., Потапов А. А., Минаков Е. И., Тимошенко А. В., Перлов А. Ю. Метод оценки производительности вычислительного комплекса при мониторинге технического состояния радиолокационных станций и сенсорных платформ // РЭ. 2022. Т. 67, № 5. С. 493–499. doi: 10.31857/S0033849422050011.
  43. Потапов А. А., Кузнецов В. А. Текстурно-фрактальный анализ поляриметрических изображений, формируемых радиолокационными станциями с синтезированной апертурой // РЭ. 2023. Т. 68, № 10. С. 941–953. doi: 10.31857/S0033849423100145.
  44. Подосенов С. А., Потапов А. А., Фоукзон Дж., Менькова Е. Р. Неголономные, фрактальные и связанные структуры в релятивистских сплошных средах, электродинамике, квантовой механике и космологии. М.: URSS, 2015. 1128 с.
  45. Радиолокация. Теория и практика / Под ред. А. Б. Бляхмана. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2023. 719 с.
  46. Гуляев Ю. В., Никитов С. А., Потапов А. А., Давыдов А. Г. О проектировании фрактальных радиосистем. Численный анализ электродинамических свойств фрактальной антенны Серпинского // РЭ. 2005. Т. 50, № 9. С. 1070–1076.
  47. Гуляев Ю. В., Никитов С. А., Потапов А. А., Герман В. А. Идеи скейлинга и дробной размерности в схеме фрактального обнаружителя радиосигналов // РЭ. 2006. Т. 51, № 8. С. 968–975.
  48. Потапов А. А. Волны, орбитальный угловой момент, связанные состояния в континууме, фракталы и метаповерхности: Многопрофильное радио // РЭНСИТ: Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2024. Т. 16, № 8. С. 961–1008. doi: 10.17725/j.rensit. 2024.16.961.
  49. Potapov A. A. Multi-Profile Radio, Fractal Engineering, Artificial Intelligence and Smart Radio Environments: A New Approach Based on the Topology of Fractal Sets and Intelligent Meta surfaces // Evolutions Mech. Eng. 2025. Vol. 5, no. 5. P. EME.000623. doi: 10.31031/EME.2025. 05.000623.
  50. Потапов А. А., Кузнецов В. А., Гончаров С. А. Имитационная модель формирования портретов сложных радиолокационных объектов со сниженной радиолокационной заметностью // РЭ. 2025. Т. 70, № 6. С. 564–582. doi: 10.31857/S0033849425060047.
  51. Potapov A. A., Tupik V. A., Margolin V. I., Kostrin D. K. Ion-plasma formation of nanosized coatings with fractal topology // IJIE: Int. Journal of Integrated Engineering. 2024. Vol. 16, no. 9. P. 284–293. doi: 10.30880/ijie.2024.16.09.023.
  52. Кузнецов В. А. Исторические аспекты возникновения фрактальной теории // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2021. Т. 24, № 2. С. 113–126. doi: 10.18469/1810- 3189.2021.24.2.113-126.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».