350 rub
Journal Nonlinear World №9 for 2009 г.
Article in number:
Current Status of Radio Physical Applications of Fractals, Fractional Operators and Scaling
Authors:
A.A. Potapov
Abstract:
It's increased now the interest to the recognition of such conception as simplicity and complexity, recognition of different unique features of complex systems of organic and inorganic nature, including dissipative, self-organization, fractional, scaling, non-Markovian, non-Gaussian, linear and non-linear response on the exposure. One of the main signal analysis problems, made by complex systems is adequate parameterization of the contributions characterized by formed investigation signal. Features of complex systems are commonly becomes at the different space/time scales. More adequate estimations of the investigated system state and dynamic of the state changes of subsystem are realize by using fractal theory and signal processing in space of fractal dimension with indispensable accounting of scaling effects, what was the first suggested and developed by author. Creation of the first standard fractal sign dictionary of the aim classes and constant improvement of the algorithm support are the main stages in development of the first in the world fractal non-parametric soft signal detection. Formerly author with members of the Central Design Department "ALMAZ" (1990 - 1992 years) was worked on the design first in the Russia fractal slit antenna (it was exotica at that time) in the range of millimeter wave length. In spite of classical methods, where a smooth radiation pattern were synthesized, in the base of fractal synthesis theory was putted the idea of radiation characteristic realization with repeated structure on the arbitrary scale. This gives us an ability to create new regimes of fractal electrodynamics, and also give principal new features. Physical modeling of fractional integral and differential operators allows us on the base of nanotechnology create a radio elements on the passive elements, modeled fractal impedance with a frequency scaling. In the article the main results of theoretical and experimental investigations carried by the author since eightieth years of XX century resulting in formation and de-velopment of new fundamental scientific direction "Fractal radio physics and fractal radio electronics: Designing of fractal radio systems" have been briefly systematized. It has been shown that fractals, fractional operators and scaling are important investigation instrument which is good adapted both practice needs and abstract constructions of modern mathematics. Using of the term "fractal" in the radio physic is not only reasonably, but it-s necessary. It is needed a principal changes in a preconceived idea in the work of scientists and engineers. Now we are free on psychological chains of the hypothesis, which give a special role to smooth analog continuously differentiable functions and integer-valued measures. Search of possible fractal methods and fractional operators applications can-t be started from the attempt to solve know problems, cause who are used to continuously differentiable functions and integer-valued measures, will never leave the scope of problems having a simple solution.
Pages: 658-664
References
  1. Потапов А.А. Фракталы в радиофизике и радиолокации. М.: Логос. 2002.
  2. Потапов А.А. Фракталы в радиофизике и радиолокации: Топология выборки. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Университетская книга. 2005.
  3. Потапов А.А. Фракталы и хаос как основа новых прорывных технологий в современных радиосистемах // Дополнение к книге: Кроновер Р. «Фракталы и хаос в динамических системах»: Пер. с англ. М.: Техносфера. 2006. С. 374 - 479.
  4. Подосенов С.А., Потапов А.А., Соколов А.А. Импульсная электродинамика широкополосных радиосистем и поля связанных структур / под ред. А.А. Потапова. М.: Радиотехника. 2003.
  5. Бункин Б.В., Реутов А.П., Потапов А.А. и др. Вопросы перспективной радиолокации (Коллективная монография). М.: Радиотехника. 2003.
  6. Быстров Р.П., Потапов А.А., Соколов А.В. Миллиметровая радиолокация с фрактальной обработкой. М.: Радиотехника. 2005.
  7. Потапов А.А. Фрактальные модели и методы на основе скейлинга в фундаментальных и прикладных проблемах современной физики // Сб. научн. трудов «Необратимые процессы в природе и технике» / под ред. В.С. Гореликаи А.Н. Морозова. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2008. Вып. II. С. 5 - 107.
  8. Потапов А.А., Гуляев Ю.В., Никитов С.А., Пахомов А.А., Герман В.А. Новейшие методы обработки изображений / под ред. А.А. Потапова. М.: Физматлит. 2008. (Грант РФФИ № 07 - 07-07005).
  9. Потапов А.А. Фрактальные методы исследования флуктуаций сигналов и динамических систем в пространстве дробной размерности // Глава в книге «Флуктуации и шумы в сложных системах живой и неживой природы» / под ред. Р.М. Юльметьева, А.В. Мокшина, С.А. Демина, М.Х. Салахова. Казань: Министерство образования и науки Республики Татарстан. 2008. С. 257 - 310.
  10. Потапов А.А., Гильмутдинов А.Х., Ушаков П.А. Фрактальные элементы и радиосистемы: Физические аспекты / под ред. А.А. Потапова(Библиотека журнала «Нелинейный мир»: Научная серия «Фракталы. Хаос. Вероятность»). М.: Радиотехника. 2009.
  11. Антипов О.И., Неганов В.А., Потапов А.А. Детерминированный хаос и фракталы в дискретно-нелинейных системах / Предисловие акад. Ю.В. Гуляева и чл.-корр. РАН С.А. Никитова. М.: Радиотехника. 2009.
  12. Потапов А.А., Черных В.А. Дробное исчисление А.В. Летникова, теория фракталов и скейлинг / под ред. А.А. Потапова. М.: Физматлит. 2009.
  13. Потапов А.А.Спецтема // Автореферат диссертации - канд. техн. наук. М.: МФТИ. 1989.; Потапов А.А. Синтез изображений земных покровов в оптическом и миллиметровом диапазонах волн // Дис. ... докт. физ.-мат. наук. М.: ИРЭ РАН. 1994.
  14. Потапов А.А. Радиофизические эффекты при взаимодействии электромагнитного излучения миллиметрового диапазона волн с окружающей средой // Зарубежная радиоэлектроника. 1992. № 8. С. 36-76; № 9. С. 4-28; № 11. С. 23-48; 1993. № 3. С. 36-48; № 7-9. С. 32-49; 1994. № 7/8. С. 11-30; 1995. № 1. С. 27-36 (журнальный вариант монографии).
  15. Potapov A.A. The Textures, Fractal, Scaling Effects and Fractional Operators as a Basis of New Methods of Information Processing and Fractal Radio Systems Designing // Proc. SPIE. 2009. V. 7374. P. 73740E-1-73740E-14 (http://spie.org/x648.html?product_id=829032).
  16. Potapov A.A., German V.A. Detection of Artificial Objects with Fractal Signatures // Pattern Recognition and Image Analysis. 1998. V. 8. No.2. P. 226-229.
  17. Потапов А.А. О концепции фрактальных радиосистем и фрактальных устройств // Нелинейный мир. 2007. Т. 5. № 7-8. С. 415-444; Потапов А.А. Можно ли построить фрактальную радиосистему - // Обозрение прикладной и промышленной математики. 2007. Т. 14, № 4. С. 742 - 744; Потапов А.А. Концепция фрактальных радиосистем и фрактальных устройств: анализ и синтез // Динамика сложных систем. 2008. Т. 2. № 1. С. 11 - 29.
  18. Потапов В.А. Фрактальный конденсатор // Тез. докл. 10-го юбилейного Междунар. молодежного форума «Радиоэлектроника и молодежь в XXIвеке» (Харьков, 10 - 12 апреля 2006 г.). Харьков: Изд. ХНУРЭ. 2006. С. 68 - 69; Потапов А.А., Потапов А.А. (мл.), Потапов В.А.Фрактальный конденсатор, дробные операторы и фрактальные импедансы // Нелинейный мир. 2006. Т. 4, № 4-5. С. 172-187 (Датапоступлениявредакцию: 14.10.2003 г.); Potapov A.A., Potapov V.A. Scales Continuum and Fractional Processes in Complicated Dynamical Systems // Proc. Int. Conf. «Intellectual Systems of Decision Making and the Problems of Computational Intelligence (ISDMCI? 2009)» (18 - 22 May 2009, Yevpatoria, Crimea, Ukraine). Kherson: KNTU, 2009. V. 2. P. 175-177.
  19. Потапов А.А. Фрактальные антенны, импедансы и радиопоглощающие покрытия - «умные» материалы // Материалы Первой междунар. научн. конф. «Наноструктурные материалы-2008:Беларусь - Россия - Украина (НАНО-2008)» (Минск, 22 - 25 апреля 2008 г.). Минск: Белорус. наука. 2008. С. 532; Потапов А.А. Фракталы, скейлинг и дробные операторы в нанотехнологиях и моделировании сложных микро- и наносистем // Сб. трудов междунар. НТК «Нанотехнологии и наноматериалы» (Москва, 30 марта - 1 апреля 2009 г.). М.: Изд - во МГОУ. 2009.
  20. Потапов А.А. Фрактальные компоненты электронных средств идентификации объектов, обработки сигналов и систем телекоммуникаций // Сб. научн. трудов Первой Междунар. научн. конф. «Электронная компонентная база. Состояние и перспективы развития» в рамках 3-го Междунар. радиоэлектронного форума МРФ-2008 «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» (Судак, 30 сентября - 3 октября 2008 г.). Харьков: АН ПРЭ, ХНУРЭ, 2008. Т. III. С. III-53 - III-56; Потапов А.А. Фрактальные элементы и фрактальные радиосистемы: Этапы становления фрактальной радиоэлектроники // Материалы 6-й Междунар. научн. конф. «Хаос и структуры в нелинейных системах. Теория и эксперимент», посв. 10-летию г. Астаны (Казахстан, Астана, 3 - 4 октября 2008 г.). Астана: Изд. ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. 2008. С. 15-20.
  21. Потапов В.А. Фракталы, скейлинг и дробные операторы как основные составляющие нового этапа развития радиофизики, радиолокации и радиотехники: Проектирование фрактальных радиосистем // Сб. научн. трудов Междунар. конф. «Современные и перспективные системы радиолокации, радиоастрономии и спутниковой навигации» в рамках IIIМеждунар. радиоэлектронного форума МРФ-2008 «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» (Харьков, 22 - 24 октября 2008 г.). Харьков: АН ПРЭ, ХНУРЭ. 2008. Т. I. Ч. I. С. I-207 - I-212.
  22. Потапов А.А. Дробные и целые топологические размерности как основные составляющие в топологии выборки многомерных сигналов и их обработке // Тез. докл. Междунар. конф. «Дифференциальные уравнения и топология», посв. 100-летию со дня рождения акад. Л. С. Понтрягина (Москва,17- 22 июня 2008 г.). М.: Математический институт им. В.А. Стеклова РАН и МГУ им. М.В. Ломоносова(МАКСПресс). 2008. С.478 - 479.
  23. Laktyunkin A.V., Potapov A.A. Waves Scattering Dependence on the Statistical Parameters of Classical and Fractal Rough Surfaces // Proc. XXIX URSI General Assembly (USA, Chicago, Illinois, 7 - 16 August 2008). Chicago: University of Illinois at Chicago. 2008. BP16.1(228).
  24. Потапов А.А. Операторы дробного интегро-дифференцирования, фракталы и скейлинг в современных задачах радиотехники, радиолокации и обработке информации // Труды 8-го Междунар. симпозиума по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии ЭМС-2009, посвященного 150-летию со дня рождения А.С. Попова (Санкт-Петербург, 16-19 июня 2009 г.). СПб.: Изд - во СПбГЭТУ «ЛЭТИ». С. 217 - 220.
  25. Потапов А.А. Применение теории фракталов, эффектов скейлинга и дробных операторов в обработке сигналов и текстурных изображений при интенсивных негауссовских помехах // Докл. XIIнаучной школы-семинара им. академика Л.М. Бреховских «Акустика океана», совмещенной с XXIсессией Российского Акустического Общества (Москва, 02-05 июня 2009 г.). М.: ГЕОС. 2009. С. 398 - 402.
  26. Potapov A.A.Conceptions of Fractals, Scaling, Fractional Dimension, Fractional Operators and Deterministic Chaos in Radio Physics and Radio Electronics // Int. Conf. Program the IEEE Region 8 EUROCON 2009, devoted to the 150 anniversary of Alexander S. Popov (18-23 May 2009, Saint-Petersburg, Russia). SPbU: ElectrotechnicalUniversity«LETI». 2009. P. 52.
  27. Potapov A.A. Fractional Operators and Fractals for Non-Linear Radio Physics Problems // Abstracts 3rd IFAC Workshop on Fraction Differentiation and its Applications FDA'08 (Turkey, Ankara, 5 - 7 November 2008). Ankara: Cankaya Univer. 2008. 5 pp. (http://www.cankaya.edu.tr/fda08/proceedings.php).
  28. Потапов А.А. Фракталы, скейлинг и дробные операторы как основа новых методов обработки информации и конструирования фрактальных радиосистем // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2008. № 5(77). С. 3 - 19.
  29. Potapov A.A. Fractals and Fractal Operators for Non-Linear Radio Physics Problems: Fractal Radio Systems Designing // Book of Abstracts 2nd Int. Conf. (CHAOS - 2009) on Chaotic Modeling, Simulation and Applications (01-05 June 2009, Chania, Crete, Greece). Chania: National and Kapodistrian University.2009. P. 61. (http://www.chaos2009.net/programabstracts.html).
  30. Potapov A.A.Can we Build an Adaptive Fractal Radio System - // Proc. «Progress in Electromagnetics Research Symp. (PIERS 2009)» (18-21 August, 2009, Moscow, Russia). Moscow: Technical University of Radio Engineering, Electronics and Automatics.2009.
  31. Potapov A.A. Fractals, Scaling and Fractal Operators for Radar Problems: Fractal Radio Systems Designing // Proc. Int. Radar Symp. (IRS-2009)» (09-11 September, 2009, Hamburg, Germany). Hamburg: Technical University Hamburg-Harburg and German Institute of Navigation (TUHH and DGON).2009.
  32. Potapov A.A.Fractal Concept in Modern Radio Physics, Radar and Electronics // Proc. Int. Conf. on Microwave Technology & Computational Electromagnetics «ICMTCE 2009» (03-06 November, 2009, Beijing, China). Beijing: Institution of Engineering and Technology. 2009.
  33. Потапов А.А.Фракталы и дробные операторы как основа новых технологий обработки информации и синтеза фрактальных радиосистем // Сб. научно-практич. конф. «Ориентированные фундаментальные исследования - от современной науки к технике будущего» в рамках 10-й юбилейной специализированной выставки с международным участием «Изделия и технологии двойного назначения. Диверсификация ОПК» (Россия, Москва, ВВЦ, пав. № 69, 10 - 13 ноября 2009 г.). М.: Эксподизайн-Холдинг. 2009.
  34. Potapov А.А. Fractal {Radio Physics + Radio Electronics} = the Design of Fractal Radio Systems} // Proc. Int. Conf. «Mode Conversion, Coherent Structures and Turbulence - MSS-09»,devoted to Prof. S.S. Moiseev-s memory regards to his 80-th year birthday (Russia, Moscow, November 23 - 25, 2009). M.: ИКИ РАН. 2009.
  35. Отчетный доклад Президиума Российской Академии наук. Научные достижения Российской академии наук в 2007 г. М.: Наука. 2008.