علوم و فناوری های پدافند نوین
سال:1398 | دوره:10 | شماره:1 |تعداد مقالات:14

مهم ترین خصوصیتی که شناسایی کور کدهای فضا-زمان را از سایر انواع شناسایی کور مخابراتی متمایز می کند این است که برای نفوذ در بسیاری از سامانه های مخابراتی مدرن که از روش های ارسال و دریافت چندآنتنی استفاده می کنند، اولین قدم شناسایی کور کد فضا-زمان به کاررفته است. در این مقاله، دسته بندی کور در مجموعه وسیعی از کدهای فضا-زمان با استفاده از ابزارهای یادگیری ماشین مورد بررسی قرار گرفته است. از آنجا که در کارهای پیشین، تنها دسته بندی کدهای فضا-زمان متعامد مورد بررسی قرار گرفته است، یکی از نوآوری های این مقاله افزودن کدهای شبه متعامد و همچنین سامانه ارسال تک آنتنی به این دسته بندی است. بهبود عملکرد روش های مرسوم دسته بندی نیز یکی دیگر از نوآوری های این مقاله است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که درخت تصمیم ایجاد شده توسط تعداد زیادی از ویژگی های استخراج شده از ماتریس های همبستگی، نسبت به سایر روش های مرسوم شناسایی دارای عملکرد نسبتا بهتر، به خصوص در شرایط بسیار نویزی، است.

کنترل، نظارت، شناسایی و سیستم های اطلاعاتی در پدافند نوین نیازمند سامانه های رادیویی کم مصرف با پوشش دهی استاندارهای مخابراتی متفاوت است. در این مقاله با به کارگیری روش نوین مخلوط کننده های فعال و غیرفعال چندمسیره، بخش جلویی یک گیرنده بسیار کم توان با قابلیت تنظیم شدن در طیف وسیع فرکانسی و با قابلیت استفاده در استانداردهای مخابراتی متنوع ارائه شده است. در این پژوهش ضمن تحلیل روش فیلترهای چندمسیره مرسوم و پیشرفته، بررسی جزئی گیرنده های مشابه پیشین نیز صورت گرفته است. با اعمال یک سری اصلاحات در طراحی و پیاده سازی، عدد نویز گیرنده بهبود یافته است و پایداری ساختاری مدار گیرنده تضمین شده است. برای اثبات درستی عملکرد گیرنده پیشنهادی از نرم افزار قدرتمند طراحی مدارات مجتمع Cadence استفاده شده است و بخش جلویی گیرنده تا تنها یک قدم قبل از ساخت کامل، شبیه سازی شده است. بر مبنای نتایج شبیه سازی با استفاده از ترانزیستورهای فناوری CMOS 90nm-TSMC، توان مصرفی به میزان قابل توجهی به نسبت ساختار مشابه کاهش یافته است و عدد نویز و S11، در تمام گستره فرکانسی 85/1گیگاهرتز، به ترتیب کمتر از 6/3دسی بل و 10-دسی بل به دست آمده است. توان مصرفی بدون احتساب ساعت اعمالی کمتر از 15میلی وات است و IIP3 خارج باندی به میزان 8 دسی بل میلی وات به دست آمده است.

مراقبت از فضای کشور و کنترل ترددهای هوایی آن یک ضرورت اجتناب ناپذیر است و کنترل توسط رادارهای نصب شده در آن منطقه صورت می گیرد. اطلاعات دریافتی از رادارهای یک منطقه بایستی به صورت برخط برای رده های بالاتر فرماندهی و کنترل ارسال شود تا در مورد آن تصمیم گیری شده و فرمان ها مقتضی به رده های پایین تر ارسال شود. این تبادل اطلاعات نیاز به یک بستر ارتباطی مطمئن دارد. ارسال برخط و مطمئن این اطلاعات از چالش های شبکه ارتباطی فعلی است و در صورت رخ دادن خطا، درصد فقدان بسته و تاخیر شبکه بالا می رود. در این مقاله به منظور کاهش این مشکلات و نیز افزایش تحمل پذیری خطا در شبکه های فرماندهی و کنترل، از یک مسیر پشتیبان علاوه بر مسیر اصلی استفاده شده است که در صورت بروز خطا در مسیر اصلی، از مسیر پشتیبان استفاده شود. همچنین از شبکه های مبتنی بر نرم افزار به عنوان یک معماری جدید در حوزه شبکه های رایانه ای و با هدف فراهم نمودن کیفیت خدمات مطلوب استفاده شده است. در روش پیشنهادی مسئله تحمل پذیری خطا به عنوان یک مسئله برنامه ریزی خطی، مدل شده است که برای حل آن از الگوریتم ژنتیک در ترکیب با سامانه فازی استفاده کرده ایم. این کار نسبت به تغییرات پویا در شبکه واکنش بهینه ای ایجاد کرده و عدم قطعیت را در نظر می گیرد. ارزیابی های انجام شده کارایی روش پیشنهادی در افزایش تحمل پذیری خطا را نسبت به سایر روش های موجود نشان می دهند.

لامپ ترایود بازتابی یکی از انواع ویرکیتورها از خانواده لامپ های مایکروویو توان بالا می باشد. یکی ازعوامل کاهش بازده این لامپ ها توزیع توان در مد های غیر غالب است (مد غالب TE11 می باشد)، مسئله مورد اهمیت دیگر توان نسبی مولفه فرکانسی اصلی است، در این مقاله برای اولین بار نشان داده ایم که با قرار دادن دو صفحه فلزی در ابتدا و انتهای محور آند و کاتد می توانیم بصورت همزمان توان نسبی در مد غالب و فرکانس اصلی را بهبود دهیم. . نتایج بیانگر افزایش توزیع توان حدود 12 در صدی در مد غالب و 26 درصدی در فرکانس اصلی می باشد.

ریزشبکه ها، نمونه ای عملی از مفهوم تولید غیرمتمرکز هستند. در این راستا، پس از تعیین فناوری های مناسب و ظرفیت اجزای تولید و ذخیره انرژی برای اهداف پدافندی، برنامه ریزی بهینه منابع در ریزشبکه ها دارای اهمیت ویژه ای است. ازاین رو، برنامه ریزی منابع تولید پراکنده و ذخیره سازهای انرژی در قالب نیروگاه مجازی باهدف افزایش بهره وری این منابع مورد توجه اپراتورهای شبکه توزیع قرارگرفته است. این مقاله مدلی باهدف برنامه ریزی بهینه واحدهای تولید الکتریکی و حرارتی (در روز آتی) در یک نیروگاه مجازی مقیاس وسیع ارائه می نماید. این نیروگاه شامل تعدادی تولیدکننده ترکیبی الکتریکی-حرارتی و مصرف کننده شبکه توزیع در کنار پارکینگ خودروهای الکتریکی با قابلیت شارژ هوشمند، بویلرها، منابع تولید انرژی نو و ذخیره سازهای انرژی است. حضور تعداد زیاد ذخیره سازها به خصوص خودروهای الکتریکی در این نوع از ریزشبکه ها موجب افزایش تاب آوری سیستم در مقابل حملات خرابکارانه می شود. عدم قطعیت بارهای الکتریکی و حرارتی با یک برنامه ریزی احتمالاتی و عدم قطعیت رفتار خودروها با شبیه سازی مونت کارلو مدل شده است. شبیه سازی ها در دو حالت 1) بهره برداری عادی و 2) جزیره ای پس از یک حمله خرابکارانه انجام شده است. الگوریتم بهینه سازی فاخته به کمک نرم افزار متلب برای انجام بهینه سازی در این مقاله مورد استفاده قرارگرفته اند.

تعیین موقعیت، لبه ها و ابعاد تونل های زیرزمینی همواره یکی از مباحث پیچیده و ضروری در حفاظت از سازه های مدفون بوده است. در این مقاله از روش گرانش سنجی به منظور شناسایی حفرات و سازه های مدفون استفاده شده است. روش گرانش سنجی به دلیل چگالی کمتر فضاهای تهی نسبت به محیط اطراف، حفره ها را به صورت آنومالی منفی در نقشه گرانش نشان می دهد. پس از معرفی روش بیان شده، داده های جاذبی به صورت پیشرو با استفاده از فیلتر مشتقات افقی و الگوریتم بلکی برای امکان سنجی اکتشاف تونل زیرزمینی مدل سازی می شود؛ به طوری که دو مدل تک مکعبی و چند مکعبی مورد بحث قرار می گیرد. پس از تعیین مرزها و گوشه های مدل های ساختگی، با استفاده از روش سیگنال تحلیلی-اویلر عمق بی هنجاری های مورد نظر تخمین زده می شود. مدل چند مکعبی به صورت چند سازه با عمق های متفاوت شبیه سازی می شود تا توانایی روش گرانش سنجی در اکتشاف سازه ها در اعماق مختلف مورد ارزیابی قرار گیرد. سپس جهت بررسی قابلیت اکتشاف به صورت هوابرد، مدل چند مکعبی در ارتفاعات مختلف شبیه سازی می شود. پردازش و تحلیل داده ها با استفاده از برنامه نوشته شده در نرم افزار ژئوسافت انجام شده و فیلترهای مختلف برای شناسایی مرزها استفاده گردیده است. در نهایت با بررسی نتایج شبیه سازی انجام گرفته، راهکارهای مناسبی جهت کاهش احتمال اکتشاف و افزایش احتمال استتار سازه های مدفون ارائه شده است.

در این پژوهش، بسته آشکارساز کیفی اورانیوم حاوی شناساگرهای آرسنازو و برموپاداپ ساخته شده و با استفاده از شناساگر دیتیزون جهت تشخیص و تعیین برخی مزاحمت های یونی به روش رنگ سنجی، آشکارساز یون فلزی نیز ساخته شد. نتایج نشان داد که حد تشخیص یون اورانیوم با استفاده از آشکارسازهای حاوی شناساگرهای آرسنازو و برموپاداپ به ترتیب ppm 50 و ppm20 است و در محیط های اسیدی (5pH=) آشکارسازهای ساخته شده عملکرد مناسبی از خود نشان می دهند. آشکارساز یون فلزی، یون هایی نظیر کبالت (II)، مس (II)، نیکل (II)، روی (II)، کادمیوم و نقره را تا حد تشخیص ppm 50 شناسایی کرده و با توجه به این که آشکارساز کیفی اورانیوم حاوی شناساگر آرسنازو در حضور عامل های پوشاننده یون مزاحم در محلول بافری، تمامی 21 یون مزاحم را حتی تا غلظت های بسیار بالا حذف کرده، نسبت به آشکارساز حاوی شناساگر برموپاداپ برتری خود را نشان می دهد که با جذب محلولی حاوی یون اورانیوم، رنگ سبز لجنی و آشکارساز برموپاداپ، رنگ بنفش را نمایان می سازد. ضمن اینکه زمان عملیات شناسایی اورانیوم برای آشکارسازهای آرسنازو و برموپاداپ به ترتیب حدود 3 و 1 دقیقه ثبت شده است. همچنین ارزیابی های کمی انجام شده بر اساس روش های پردازش تصویر با استفاده از نرم افزارMATLAB نشان می دهد که نتایج تجربی کاملا با نتایج ارزیابی همخوانی دارد.

بتن پارچه ای یک پارچه سه بعدی پر شده با پودر سیمان انعطاف پذیر است، زمانی که هیدراته و سخت می شود یک لایه بتنی نازک، مستحکم، ضد آب و ضد حریق را تشکیل می دهد. در این مطالعه مقاومت دال بتنی ساخته شده با بتن پارچه ای تحت بار انفجار مورد ارزیابی قرار گرفته است. به منظور بررسی رفتار پوسته ساخته شده از بتن پارچه ای در ابتدا رفتار انفجاری دال های بتن مسلح به صورت عددی و با استفاده از تحلیل درگیر با نتایج مطالعات آزمایشگاهی پیشین، مورد مقایسه قرار گرفته اند. سپس رفتار دینامیکی پوسته بتن پارچه ای دوطرفه با شرایط تکیه گاهی چهار طرف گیردار تحت بار انفجار در حوزه نزدیک به کمک روش اجزاء محدود و با استفاده از تحلیل دینامیکی درگیر مدل سازی و مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیل شامل چگونگی گسترش شکست در پوسته بتنی، وضعیت توزیع ترک های قطری و شعاعی (حلقوی) در سطح پوسته و میزان جابجایی مرکزی پوسته است. نتایج این تحقیق مبین آن است که در صورت استفاده از پوسته بتن پارچه ای با ضخامت مناسب می توان از آن به عنوان یک سازه مقاوم در برابر بار انفجار استفاده نمود.

سازه های مختلف به دلایل تروریستی و غیرتروریستی در معرض انفجار قرار دارند. بررسی عوامل موثر در کاهش آسیب های ناشی از انفجار از مباحث مهم پدافند غیرعامل به شمار می رود. یکی از این عوامل، وجود بازشو در سازه تحت انفجار محبوس است. در این بررسی تاثیر بازشو بر بارگذاری ناشی از انفجار محبوس به صورت نمودارهای فشار-زمان و تکانه-زمان مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، با استفاده از آیین نامه UFC 3-340-02 و شبیه سازی عددی هیدروکد AUTODYN، انفجار محبوس ماده منفجره TNT با جرم های مختلف در محفظه ای مکعبی شکل با وجود بازشوهای متفاوت از نظر اندازه و موقعیت مکانی، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی تاثیر هر یک از عوامل موقعیت بازشو، تعداد وجوه دارای بازشو و نیز اندازه بازشو را بر بارگذاری وارد بر سطح داخلی سازه، ناشی از انفجار محبوس مشخص می نماید. در پایان نیز علاوه بر تعیین بازشو بهینه به صورت پارامتریک، نتایج انفجار محبوس حاصل از شبیه سازی عددی با آیین نامه UFC 3-340-02 مورد مقایسه و بررسی قرار گرفته است.

سازه های زیرزمینی نظیر پناهگاه ها و تونل ها ازجمله سازه های مهم و راهبردی محسوب می شوند. پاسخ یک سازه زیرزمینی به بارگذاری حاصل از انفجار سطحی، موضوعی مهم در پدافند غیرعامل است. تاکنون مطالعات زیادی بر روی پارامترهای مختلف ازجمله پاسخ زمین، پاسخ سازه، آزمایش های میدانی و… صورت گرفته است؛ اما هنوز جنبه های مجهول و مبهم فراوانی درزمینه انفجار و تاثیر آن بر محیط خاک و سازه وجود دارد. در این تحقیق، تاثیر رطوبت خاک بر روی ایمنی یک پناهگاه زیرزمینی از جهت میزان تنش و جابجایی وارد بر آن بررسی شده است. جهت مدل سازی پناهگاه زیرزمینی، از نرم افزار Autodine کمک گرفته شده و در مدل سازی ها از دو محیط لاگرانژی و اویلری در نظر گرفته شده است. خرج انفجاری انتخاب شده در این تحقیق، معادل 16/52 کیلوگرم TNT بوده و داده ها با استفاده از گیج های قرار داده شده در مدل، ثبت شده است. نتایج به دست آمده نشان داده که بالا رفتن درجه اشباع لایه خاک، موجب افزایش فشار گذرنده از خاک شده و در نتیجه تنش فون مایزز سیستم بتن و فولاد، افزایش یافته و منجر به وخامت اوضاع گردیده است.

سازه های زیرزمینی و ازجمله تونل ها که امروزه جزو راهبردی ترین سازه ها برای هر کشوری محسوب می شوند و به عنوان یک هدف بالقوه برای سلاح های دشمن مطرح اند. لذا ایمن سازی این سازه ها و مطالعات مربوط به آن باید در درجه بالایی از توجه قرار گیرد. در این تحقیق، پدیده انفجار در سطح زمین و اثر موج ناشی از آن بر روی تونل ها، که مهم ترین سازه های مدفون محسوب می شوند، با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی در نرم افزار ANSYS-AUTODYN بررسی شده است. ابتدا پدیده گسترش موج انفجار در خاک در یک محیط سه بعدی و با هندسه کامل شبیه سازی شده و پس از اطمینان از صحت نتایج، اثر عمق دفن تونل و در ادامه اثر تغییر هندسه مقطع در کاهش آثار مخرب انفجار بر روی تونل در محیط دوبعدی ارزیابی شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که افزایش عمق دفن تونل و نیز استفاده از مقاطعی مانند دایره، نعل اسبی، بیضی و شبه بیضی عمودی و تخم مرغی در کاهش آثار مخرب انفجار بر تونل مدفون موثرند.