Matn PDF fayldan avtomatik ajratilgan, shuning uchun formatlash buzilgan bo‘lishi mumkin. To‘g‘ri ko‘rinish uchun PDF nusxani oching.
Ushbu tadqiqot ish uchun 10 kishidan iborat shaxslarning malumotlar bazasini yaratdik.
Tadqiqot ishida ikkita malumotlar bazasi to‘plami foydalanish uchun yaratildi. Birinchi malmotlar
bazasi to‘plamida 200 ta yuz tasviridan iborat bo‘lib, unda jami 2000 ta yuz tasviri mavjud hamda
ikkinchi malumotlar bazasi to‘plamida 5000 ta yuz tasvirlari mavjud.
Yuzni aniqlash va tanib olish dasturini ishlab chiqish uchun biz JAVA dasturlash tili va
Pythonning OpenVINO kutubxonasidan foydalandik. Ilova tasvirdan inson ob’еktni suratga olish
jarayonida foydalanuvchidan shaxsning ismi familyasini kiritishni talab etiladi. Kеyinchalik bu nom
bilan yuzni tanish bosqichida tasvirdan yuzni tanib olish uchun foydalaniladi. Yuz aniqligini
oshirish uchun yuz tasvirlari qayta ishlanadi. Tasvirdagi shovqinni olib tashlash uchun biz mеdian
filtrlash usulini foydalandik. Shovqindan tozalangan tasvir bo‘lagika nom avtomatik ro‘yxatdan
o‘tilgan profil ismi bilan malumotlar bazasi saqlangan faylga yoziladi va o‘sha fayldan o‘qitish
hamda tanib olish uchun ishlatiladi. Malumotlar bazasini yaratish va undan yuz tasvirlarini o‘qitish
jarayonining kеtma-kеtligi quydagi rasmda kеltirilgan. Malumotlar bazasiga to‘lgan tasvirlarni
tanib olish uchun foydalanuvchining yuz tasvirining gistogramma o‘lchamlari taqqoslanadi va eng
yaqin bo‘lgan tasvir tanib olinadi. Tasvirlar bazasiga kiritilmagan nomalum shaxsni aniqlash uchun
chеgara qiymati o‘rnatiladi. Tasvir chеgara qiymatlarni solishtirish uchun Evklid masofani aniqlash
usulidan foydalaniladi.
Tasvirdan idеntifikatsiya qilish quydagicha amalaga oshiralidi.3-rasm.
Boshlash
Yuz xolatini tеkshirish
Dasturni ishga tushurish
Yuz to‘g‘irlang
Dastur ishga tushdi
Tasvirga ishlov bеrish
Loginni kiritish
Foydalunuvchi ismini
kiritish
Tasvirlarni yuzni bеlgilash
Yuz tasvirlarni o‘qitish
uchun papkaga saqlash
Kamеrani ishga tushirish
Tasvirga olish
Tasvirni bеlgilangan papka
yuborish
Papkadagi tasvirlardan yuzni
aniqlash
Yuzni o‘qitish jarayoni
boshlash va hususiyatlari
ajratish.
Аjratilgan yuz hususiyatlari
MB bazasiga saqlash
Tugash
3-rasm Malumotlar bazasini yaratish va undan yuz tasvirlarini o‘qitish jarayonining algoritmi
180
Ilmiy tadqiqot ishida yuzni tanib olish tajribasini amalga oshirish uchun noutbookning vеbkamеrasida olingan tasvirlarni tanlab olindi. Bunda aniqlik darajasi past bo‘lgan tasvirlardan
aniqlash uchun kadrlarga ajratish usuldan foydalanildi. Tanib olish jarayonida vеb-kamеradan 100
millisеkuni orqalig‘idagi vidеotasvirni kadrlarga ajartildi.
Boshlash
Yuzni holatni
tekshrish
Open VINO modeli yuklash
YO‘Q
HA
Yuzni MDdan o‘qish
Yuzni to‘g‘irlash
Kamerani ishga tushurish
Yuzni ajratish va o‘lchamga
moshlash
Kamerani
tekshrish
YO‘Q
LBPH hisoblash va MB bilan
taqqoslash
HA
Tasvirlarni kadrga ajratish
Yuzni tanib olish
CLAHE Gauss filtri qo‘llash
Navbatdagi kadrga o‘tish
Tasvirlarni kadrga ajratish
Boshqa obyektlarni
tekshrish
HA
YO‘Q
Obyektni aniqlsh
Tugatish
4-rasm Tasvirdan yuzni va obyekt aniqlash ketma-ketmaligi
Har safar tanib olish uchun tasvir kadrilari ichidan 200 ta tasvir ustida o‘ndan ortiq sinoblar
o‘tkazildi. Tanib olish tеzligi aniqlash uchun 2000 ta ajratilgan tasvirlar hisoblab ko‘rildi. Ushbu
bosqichda imtihon qatnashayotgan foydalanuvchining soxtaligini yoki imtihon topshiruvchisiga
yordam beradigan boshqa shaxsni aniqlash lozim. Kadrda aniqlangan barcha yuzlar haqiqiy
hisoblanadi va qolgan jarayonlarda amalga oshiriladi. Ammo tekshiruv paytida yuzlarni aldash
ehtimoli katta bo‘ladi. Yuzning haqoniyligini aniqlash uning jonlilik darajasini tekshirish orqali
181
amalga oshriladi. Quyidagi rasmda ko‘rsatilganidek, yuzni aniqlash moduli kadrdagi yuzni
aniqlaydi, agar kamida bitta yuz tekislangan bo‘lsa, u tekislangan yuzlardan xususiyatlarni
chiqaradi. Jonlilikni aniqlash modeli uchun barcha yuzlar uchun noyob bo‘lgan belgilarni alratish
uchun 128 o‘lchamli vektor ishlatiladi. Jonlilikni aniqlash algoritmi uchun ko‘z uchlari, og‘iz
uchlari, ko‘z va burun uchilari, burun uchi va og‘iz uchi, og‘iz uchlari va iyak orasidagi masofalarni
Face-Net yordamida hisoblanadi. Face-Net yordamida diqqatga sazovor joylarni ajratib olish va
jonlilikni aniqlash tartibi quyidagicha tasvirlanadi.
5-rasm. Yuzni tanib olish va jonlilikni tekshirish.
Jonlilikni aniqlash faqat tekislangan yuzlarda amalga oshiriladi. Jonlilikni aniqlashning eng
oddiy modeli bu ketma-ket qatlamli CNN (convolutional neural network) neyron tarmoq modeli
hisoblanadi. Biz taklif etayotgan CNN oddiy bir necha bosqichli filtrlardan iborat. Modelga
yuklangan barcha rasmlar 32*32 o‘zgartiriladi. Barcha piksellarning intensivligi [0,1] oraliqda
o‘lchanadi. Taklif etilayotgan model quyidagi rasmda ketirilgan.
6-rasm Yuzning jonliligini aniqlash neyron tarmog‘i
Ushbu modelda ReLu (Rectified Linear Unit) funktsiyasi faollashtiriladi hamda MaxPooling
2D uchun har doim 2*2 o‘lcham qabul qilinadi. Navbati bilan sinov uchun turli xil funktsiyalar
faollashtiriladi.
182
Ushbu tadqiqotda inson yuzini tanib olish hamda haqoniylik aniqlash uchun taklif etilgan
CNN-LSTM arxitekturasi asosida eksperiment o‘tkazildi. Maqsad, turli shovqinlar va holatlar
ostida yuzni hamda foydalanuvchi haqiqiyligini aniqlash jarayonini tadqiq qilishdir.
Eksperimentda umumiy 10,000 ta yuz tasviridan foydalanildi. Tasvirlar har xil sharoitlarda
(yorug‘lik, burchak va h.k.) olingan bo‘lib, ma’lumotlar to‘plami kengaytirildi va normallashtirildi.
Taklif etilayotgan CNN-LSTM arxitekturasi quyidagi qismlardan iborat:
1. Chiziqli diffuziya: Tasvirlar ustida bir xil sur’atda teklash jarayoni o‘tkaziladi,
shovqinlarni olib tashlash uchun. Bu jarayon tasvirning muhim xususiyatlarini, jumladan, chiziqlar
va chetlar ma’lumotlarini hisobga olmaydi.
2. CNN qismi: Yuz tasvirlaridan xususiyatlarni ajratish olishda konvolyutsion qatlamlardan
foydalanildi.
3. LSTM qismi: Olingan xususiyatlar orqali vaqt seriyalarini tahlil qilishda LSTM
qatlamlaridan foydalanildi. Ushbu qism shovqinli sharoitlarda yuzni aniqlash uchun vaqt
ma’lumotlarini saqlaydi.
Ishlab chiqilgan modelda 80% ma’lumotlar to‘plami o‘qitildi va 20% ma’lumotlar to‘plami
bilan sinovdan o‘tkazildi. O‘qitish jarayonida Adam optimizatori va categorical crossentropy
yo‘qotish funksiyasi ishlatildi. Har bir epochda modelning aniqlik darajasi va yo‘qotish qiymati
kuzatib borildi.
Modelni sinovdan o‘tkazishda olingan natijalar quydagilar:
•
Aniqlik darajasi: Modelning aniqligi 98.3% ni tashkil etdi, bu esa boshqa metodlar bilan
solishtirganda yuqori natija hisoblanadi.
•
Yo‘qotish qiymati: O‘qitish jarayonida yo‘qotish qiymati 0.1 gacha kamaydi, bu
modelning samaradorligini ko‘rsatadi.
•
Shovqinli sharoitlarda aniqlik darajasi: Shovqinli sharoitlarda model 95.7% aniqlikni
ko‘rsatdi.
Natija jadvali
Model
Aniqlik (%)
Yo‘qotish
CNN-LSTM (Diffuziya)
98.3
0.1
CNN-LSTM (faqat)
95.7
0.12
CNN (Diffuziya)
92.7
0.15
LSTM (faqat)
92
0.18
Shartlar
Shovqinli sharoitlarda natijalar
Aniqlik (%)
Yo‘qotish
Yorug‘lik yaxshi
93
0.12
Yorug‘lik o‘rtacha
91
0.14
Yorug‘lik yomon
89
0.17
183
Solishtirma jadvali
Model
Aniqlik (%)
Shovqinli
Yo‘qotish sharoitdagi
aniqlik (%)
CNN-LSTM
(Diffuziya)
98.3
0.1
95.7
0.12
CNN-LSTM (faqat)
95.7
0.12
93
0.12
CNN (Diffuziya)
92.7
0.15
91
0.14
LSTM (faqat)
92
0.18
89
0.17
184
Shovqinli
sharoitdagi
yo‘qotish
• Aniqlik: CNN-LSTM modelimizda chiziqli diffuziya qo‘shilganda aniqlik 95.7% ga yetdi,
bu esa boshqa modellar bilan solishtirganda (CNN-LSTM 98.3%, LSTM 92%) sezilarli
yaxshilanishni ko‘rsatadi.
• Yo‘qotish: Diffuziya bilan birlashtirilgan modelda yo‘qotish 0.1 ga tushib, eng past
ko‘rsatkichni berdi. Bu yuqori aniqlik va past yo‘qotish o‘rtasidagi muvozanatni ko‘rsatadi.
• Shovqinli sharoitlar: Shovqinli sharoitlarda ham, diffuziya qo‘shilgan model yuqori
aniqlikni saqlab qoladi, bu esa uning real dunyo sharoitlarida ishlash imkoniyatini oshiradi.
Ushbu tadqiqot inson yuzlarini aniqlashda diffuziya jarayonini qo‘llash orqali sezilarli
natijalarga erishganini ko‘rsatadi. Chiziqli diffuziya, shovqinlarni kamaytirishda samarali bo‘lib,
modelning aniqligini va barqarorligini oshiradi. Natijalar, shuningdek, tasvirlarni qayta ishlashda
asosiy xususiyatlarni saqlash zarurligini ta’kidlaydi.
Ushbu tadqiqot natijalari quyidagi sohalarda qo‘llanilishi mumkin:
1. Xavfsizlik Monitoring: Yuzni aniqlash tizimlari, masalan, aeroportlarda yoki
muassasalarda xavfsizlikni ta’minlashda.
2. Biometrik Shaxsni Tasdiqlash: Banklar va moliyaviy muassasalarda shaxsni aniqlash va
autentifikatsiya jarayonlarida.
3. Ijtimoiy Tarmoqlar: Yuzni aniqlash orqali foydalanuvchilarni aniqlash va
personalizatsiyalashda.
4. Sog‘liqni Saqlash: Tibbiy tasvirlarni tahlil qilishda, masalan, yuz orqali muammolarni
aniqlashda.
Ushbu modelning samaradorligi shovqinli sharoitlarda yuqori aniqlik va past yo‘qotish
ko‘rsatkichlari bilan isbotlangan. Bu real vaqt rejimida ishlash uchun ham zarur bo‘lgan
ko‘rsatkichlar. Model, ayniqsa, tasvirlar sifatining pastligi yoki murakkab sharoitlarda (masalan,
yorug‘likning o‘zgarishi) o‘zini yaxshi ko‘rsatadi.
Kelajakda, modelni yanada takomillashtirish uchun quyidagi yo‘nalishlarda ish olib borish
mumkin:
1. Ma’lumotlar to‘plamini kengaytirish: Har xil sharoitlarda olingan yanada ko‘p
ma’lumotlarni qo‘shish.
2. Modelni optimallashtirish: Real vaqt rejimida ishlash uchun hisoblash samaradorligini
oshirish.
3. Qo‘shimcha yondashuvlar: Yuzni aniqlash jarayonida boshqa algoritmlar yoki
texnologiyalarni sinab ko‘rish.
4. Yuzni aniqlashni birlashtirish: Yuzni aniqlashni boshqa biometrik texnologiyalar bilan
birlashtirish (masalan, barmoq izlari, irish tahlili).
Xulosa
Ushbu tadqiqotda CNN-LSTM arxitekturasi asosida inson yuzini aniqlash jarayoni
muvaffaqiyatli o‘rganildi. Olingan natijalar, turli shovqin va holatlarda yuqori aniqlikni
ta’minlaydigan samarali model yaratilganini ko‘rsatdi. Model avtroproctoring tizimlarida
foydalanish uchun yuqori imkoniyatga ega bo‘lib, kelajakda boshqa ma’lumotlar to‘plamlari bilan
sinovdan o‘tkazish va qo‘shimcha yondashuvlarni tadqiq etish rejalashtirildi.
Adabiyotlar:
1. Bu W, Xiao J, Zhou C, Yang M, Peng C (2017) Acascade frame work formasked face
detection. https://doi.org/10.1109/ICCIS.2017.8274819
185
2.
Chen W, Zhou Q, Hu H (2019) Face alignment by discriminative feature learning.
https://doi.org/10.1109/ICIP.2019.8803112
3. Girshick R, Donahue J, Darrell T, Malik J (2016) Region-based convolutional networks for
accurate object detection and segmentation. IEEE Trans Pattern Anal Mach Intell 38(1).
https://doi.org/10.1109/TPAMI.2015.2437384
4. K. Vikram; S. Padmavathi, “Facial parts detection using Viola Jones algorithm” 2017 4th
International Conference on Advanced Computing and Communication Systems (ICACCS), 24
August 2017, doi:10.1109/ICACCS.2017.8014636
5. Xun Wang; Xingang Liu; Lingyun Lu; Zhixin Shen, “A New Facial Expression Recognition
Method Based on Geometric Alignment and LBP Features”, 2014 IEEE 17th International
Conference on Computational Science and Engineering, 29 January 2015.
6. Abdelghafour Abbad a, Khalid Abbad b, Hamid Tairi, “3D face recognition: Multi-scale
strategy
based
on
geometric
and
local
descriptors”
https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2017.08.017
7. Schroff F, Kalenichenko D, Philbin J (2015) FaceNet: a unified embedding for face recognition
and clustering. https://doi.org/10.1109/CVPR.2015.7298682
8. Khalilov, S.P., Yusupov, I., Mannapova, M.G., Nasrullayev, N.B., Botirov, F. “Effectiveness
of Deep Learning Based Filtering Algorithm in Separation of Human Objects from Images”
Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence
and Lecture Notes in Bioinformatics)this link is disabled, 2023, 13741 LNCS, pages 230–238
ORCID 58250916200
9. Automated Video Surveillance System for Detection of Suspicious Activities during Academic
Offline Examination G. Sandhya Devi, G. Suvarna Kumar, S. Chandini O. Tuzel, F. Porikli,
and P. Meer. Pedestrian detection via classification on riemannian manifolds. IEEE Trans.
Pattern Anal. Mach. Intell., 30(10):1713–1727, 2008.
10. M. Umarov, F. Muradov and T. Azamov, “Traffic Sign Recognition Method Based on
Simplified Gabor Wavelets and CNNs,” 2021 International Conference on Information Science
and Communications Technologies (ICISCT), Tashkent, Uzbekistan, 2021, pp. 1-5, doi:
10.1109/ICISCT52966.2021.9670118.
11. P. Viola and M. Jones. Rapid object detection using a boosted cascade of simple features. In
Proc. IEEE Conf. Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), volume 1, pages 511–
518, 2001.
12. A. Wahid, Y. Sengoku, and M. Mambo. Toward constructing a secure online examination
system. In Proc. of the 9th Int. Conf. on Ubiquitous Information Management and
Communication, page 95. ACM, 2015.
13. B. Xiao, P. Georgiou, B. Baucom, and S. Narayanan. Head motion modeling for human
behavior analysis in dyadic interaction. IEEE Trans. Multimedia, 17(7):1107–1119, 2015.
14. Y. Zhang, X. Liu, M.-C. Chang, W. Ge, and T. Chen. Spatio-temporal phrases for activity
recognition. In Proc. European Conf. Computer Vision (ECCV), pages 707–721, Florence,
Italy, Oct. 2012.
15. U. Khamdamov, M. Umarov, J. Elov, S. Khalilov and I. Narzullayev, “Uzbek traffic sign
dataset for traffic sign detection and recognition systems,” 2022 International Conference on
186
Information Science and Communications Technologies (ICISCT), Tashkent, Uzbekistan,
2022, pp. 1-5, doi: 10.1109/ICISCT55600.2022.10146832
16. M. Avaz and K. Sirojiddin, “Basic principles of wavelet filtering,” 2021 International
Conference on Information Science and Communications Technologies (ICISCT), Tashkent,
Uzbekistan, 2021, pp. 1-3, doi: 10.1109/ICISCT52966.2021.9670311.
17. Khamdamov, U., Abdullayev, A., Mukhiddinov, M., Xalilov, S. “Algorithms of
multidimensional signals processing based on cubic basis splines for information systems and
processes,” Journal of Applied Science and Engineering (Taiwan)this link is disabled, 2021,
24(2), страницы 141–150, ORCID 58250916200
18. A. Mirzaev and S. Khalilov, “Digital Signal Processing Based On Spline Functions,” 2019
International Conference on Information Science and Communications Technologies
(ICISCT), Tashkent, Uzbekistan, 2019, pp. 1-7, doi: 10.1109/ICISCT47635.2019.9012038.
19. M. M. Umarov, J. Elov, S. Khalilov, I. Narzullayev and M. Karimov, “An algorithm for
parallel processing of traffic signs video on a graphics processor,” 2022 International
Conference on Information Science and Communications Technologies (ICISCT), Tashkent,
Uzbekistan, 2022, pp. 1-5, doi: 10.1109/ICISCT55600.2022.10146809.
20. Mahmudovich, M.M., Ilkhamovna, A.M., Shukhrat Ogli, T.B. Image Approach to Uzbek
Speech Recognition. International Conference on Communication Technology Proceedings,
ICCT, 2022, 2022-November-November, страницы 1201–1206
21. K Khamdamov, U.R., Umarov, M.A., Khalilov, S.P., Kayumov, A.A., Abidova, F.S. (2024).
Traffic Sign Recognition by Image Preprocessing and Deep Learning. In: Choi, B.J., Singh, D.,
Tiwary, U.S., Chung, WY. (eds) Intelligent Human Computer Interaction. IHCI 2023. Lecture
Notes in Computer Science, vol 14532. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-03153830-8_9.
187
SUN’IY INTELLEKT ASOSIDAGI O‘ZBEK IMO-ISHORA TILINI TANIB OLISH
VA TABIIY TILGA INTEGRATSIYA QILISH
Jumaboyeva Pokiza G‘ayrat qizi
“University of management and future technologies” universiteti
pokizajumaboyeva@gmail.com
Annotatsiya: Sun’iy intellekt va kompyuter ko‘rish texnologiyalarining rivojlanishi eshitish
va nutq qobiliyati cheklangan insonlar bilan muloqotni yangi bosqichga olib chiqmoqda. O‘zbek
imo-ishora tilini avtomatik tarzda tanib olish va uni tabiiy tilga integratsiya qilish orqali insonkompyuter o‘zaro aloqasini soddalashtirish, inklyuziv axborot tizimlarini yaratish imkoniyati paydo
bo‘ladi. Ushbu yo‘nalishda MediaPipe, TensorFlow.js, CNN kabi texnologiyalar yordamida real
vaqt rejimida qo‘l harakatlarini aniqlash, tanib olish, matnga aylantirish va ovoz chiqarish
bosqichlari o‘zaro integratsiyada ishlaydi. Imo-ishora harakatlarining vizual tahlili, klassifikatsiyasi
va semantik ifodalanishi sun’iy intellekt yondashuvlari asosida tashkil etilib, tizimning aniqlik
darajasi yuqori natijalarni ko‘rsatmoqda. O‘zbek tilining lingvistik xususiyatlari asosida yaratilgan
model kommunikatsiya sohasida katta amaliy ahamiyatga ega bo‘lib, ta’lim, sog‘liqni saqlash va
ijtimoiy xizmatlarda qo‘llanilishi mumkin.
Kalit so‘zlar: Sun’iy intellekt, o‘zbek imo-ishora tili, kompyuter ko‘rish, MediaPipe Hands,
imo-ishora tanib olish, CNN (Konvolyutsion neyron tarmoq), tabiiy tilga integratsiya, inklyuziv
kommunikatsiya.
Kirish
Zamonaviy texnologiyalar rivoji insonlar o‘rtasidagi muloqot shakllarini keskin
o‘zgartirmoqda. Ayniqsa, sun’iy intellekt (SI) va kompyuter ko‘rish texnologiyalarining taraqqiyoti
nogironligi bo‘lgan shaxslar, xususan eshitish yoki nutq imkoniyati cheklangan insonlar bilan
samarali aloqani ta’minlashda yangi imkoniyatlar yaratmoqda. Dunyo bo‘yicha imo-ishora tillari
turli xalqlarning o‘z madaniyati va tiliga mos shakllangan bo‘lsa-da, har bir milliy imo-ishora
tilining o‘ziga xosliklari, grammatik qoidalari va semantik tuzilmalari mavjud[3]. O‘zbekiston
uchun esa o‘zbek imo-ishora tilini axborot texnologiyalari orqali avtomatlashtirish va uni tabiiy
tilga integratsiya qilish — inklyuziv jamiyatni shakllantirishda muhim qadam hisoblanadi. Bugungi
kunda sun’iy intellekt yordamida imo-ishoralarni avtomatik tarzda tanib olish, ularni matnga va
so‘zga aylantirish orqali eshitish qobiliyati cheklangan insonlar bilan bemalol muloqot qilish
imkoniyati tug‘ilmoqda. Garchi xorijda ingliz, fransuz yoki ispan imo-ishora tillariga oid dasturlar
va tadqiqotlar yetarli bo‘lsa-da, o‘zbek imo-ishora tilini o‘rganish va raqamli tizimga integratsiya
qilish borasida tadqiqotlar juda kam.
Adabiyotlar tahlili
O‘zbek imo-ishora tili — eshitish va nutq qobiliyati cheklangan insonlar o‘rtasidagi
muloqotni ta'minlaydigan vizual-gestual (ko‘rish va harakatga asoslangan) aloqa vositasidir. Bu til,
o‘zbek adabiy tiliga o‘xshashliklariga qaramay, o‘zining grammatik tuzilmasi, sintaksisi,
semantikasi va ishlatilish kontekstlari bilan mustaqil tizim sifatida shakllangan. O‘zbek imo-ishora
tili og‘zaki nutqqa emas, balki harakatlar, qo‘l holatlari, barmoqlar joylashuvi, yuz ifodalari va tana
holatlariga asoslanadi. U o‘zbek tilining fonetik yoki morfologik tizimini to‘liq aks ettirmasligi
mumkin, ammo semantik mazmunni aniq yetkazadi. Mazkur tilning asosiy birliklari — alfavit imo188
ishoralari, so‘z imo-ishoralari va ifoda imo-ishoralari (masalan, hissiy holatlarni bildirish uchun yuz
mimikasi, kaft harakatlari va bosh harakatlari) dan iborat[3]. Harflar asosidagi imo-ishoralar
ko‘pincha so‘zlarni imlo shaklida ifodalash uchun ishlatiladi, bu esa avtomatik tanib olish
tizimlarida asosiy obyekt sifatida foydalaniladi.
O‘zbek imo-ishora tilida harflar alifbo ketma-ketligida ikki qo‘l yoki bir qo‘l orqali
ifodalanadi. Bu esa imo-ishora tanib olish tizimi uchun muhim bo‘lgan qo‘l holati va harakatlarini
yuqori aniqlikda aniqlashni talab qiladi[6]. Shuningdek, bu tilga xos bo‘lgan belgilar orasida bir
nechta imo-harakatlar borki, ular faqat kontekstga qarab turli ma’nolarni anglatadi. Masalan,
“rahmat” va “iltimos” kabi so‘zlarning imo-ishoralari yuz ifodasi bilan birgalikda farqlanadi. Imoishora tilining yana bir muhim jihati — grammatik ifoda vositalari. Bu yerda gaplarning ohangi,
zamoni yoki savol shakllari qo‘l harakati va mimika orqali ifodalanadi. Bu esa sun’iy intellekt
tizimlari tomonidan tanib olinadigan ko‘p modalli (multi-modal) ma’lumotlar zaruratini yuzaga
keltiradi. Shuning uchun imo-ishora tilining texnik modelini yaratishda faqat qo‘l holatini emas,
balki yuz va tana mimikasini ham hisobga olish muhim hisoblanadi. O‘zbek imo-ishora tilining
o‘ziga xosliklarini hisobga olgan holda, uni raqamli ko‘rinishda ifodalash, avtomatik tarzda tanib
olish va tabiiy tilga aylantirish texnologik va lingvistik jihatdan murakkab, ammo juda dolzarb
vazifadir.
Imo-ishora tilini avtomatik tarzda tanib olish masalasi sun’iy intellekt, xususan kompyuter
ko‘rish va chuqur o‘rganish (deep learning) texnologiyalarining rivojlanishi bilan yanada amaliy
ahamiyat kasb eta boshladi. Ushbu jarayonda imo-ishoralarni aniq identifikatsiya qilish uchun inson
qo‘lining holati, barmoqlar joylashuvi, harakat trayektoriyasi va yuz ifodalarini real vaqtda tahlil
qilish lozim bo‘ladi. Bu esa murakkab vizual ma’lumotlarni qayta ishlovchi, ko‘p qatlamli neyron
tarmoqlarni talab etadi. Sun’iy intellekt asosida imo-ishoralarni tanib olishning eng samarali
usullaridan biri bu Konvolyutsion neyron tarmoqlar (CNN – Convolutional Neural Networks)dan
foydalanishdir. CNN tarmoqlari rasm yoki video kadrlardagi vizual belgilarni (masalan,
barmoqlarning shakli, qo‘l panjasi joylashuvi) aniqlashda yuqori aniqlik ko‘rsatadi. Ular turli
darajadagi xususiyatlarni (feature) ajratib olib, imo-ishora tasvirlarini klassifikatsiya qilishda
qo‘llaniladi[5]. Shuningdek, MediaPipe Hands, TensorFlow.js va HandPose modellaridan
foydalanish imkoniyatlari ham mavjud. Bu modellarning asosiy afzalligi shundaki, ular brauzerda
to‘g‘ridan-to‘g‘ri ishlaydi va foydalanuvchining veb-kamerasi orqali real vaqt rejimida qo‘l
harakatlarini kuzatib boradi. Ayniqsa, TensorFlow.js asosidagi modellarda JavaScript orqali chuqur
o‘rgatilgan neyron tarmoqni yengil qurilmalarda ham ishga tushirish mumkin. Tanib olish tizimi
quyidagi asosiy bosqichlardan iborat bo‘ladi:
1. Ma’lumot to‘plash – O‘zbek imo-ishora tilidagi harflar yoki harakatlar asosida videolar va
tasvirlar bazasini shakllantirish.
2. Oldindan ishlov berish (Preprocessing) – Suratni stabilizatsiya qilish, fonni ajratish, rangni
normallashtirish kabi amallar.
3. Modelga uzatish va mashq qilish – CNN yoki boshqa arxitekturalar asosida modelni
o‘qitish va optimallashtirish.
4. Real vaqtli aniqlash – Kamera orqali olingan tasvirlardan model yordamida imo-ishorani
aniqlash va uni matnga aylantirish.
Imo-ishora tanib olish tizimlarining muvaffaqiyati ko‘p jihatdan o‘rgatilgan modelning
aniqligi va foydalanuvchi interfeysining qulayligiga bog‘liq. Ayniqsa, o‘zbek imo-ishora tilining
189
o‘ziga xos harakatlari, ikki qo‘lli imo-ishoralar va yuz ifodalarini ham hisobga olish bu tizimni
yanada murakkab, biroq foydali qiladi. Yuqorida aytib o‘tilganidek, imo-ishoralarni tanib olishda
CNN, MediaPipe, TensorFlow.js va boshqa modellar o‘zaro farqli afzallik va cheklovlarga ega[1].
Quyidagi jadvalda ba’zi mashhur texnologiyalar va ularning asosiy ko‘rsatkichlari solishtirib
berilgan:
1-jadval. Imo-ishora tanib olishda ishlatiladigan texnologiyalarning solishtirma tahlili
Real vaqtda
Texnologiya
Asosiy afzalliklari
Kamchiliklari
ishlash
Platforma
nomi
imkoniyati
CNN (Custom
model)
Yuqori aniqlik,
moslashtirilgan model
Juda yengil, real
MediaPipe Hands vaqtda ishlaydi, pretrained
Ko‘p ma’lumot
kerak, mashq qilish
uzoq
Ha
Python,
TensorFlow
Ba’zida 2 qo‘lni
aniqlashda xatolik
beradi
Ha
Web, Mobile
HandPose
(TensorFlow.js)
Web uchun qulay,
veb-kamerada
to‘g‘ridan ishlaydi
Yuqori aniqlik
emas, eski model
Ha
JavaScript,
Web
OpenPose
To‘liq tana va yuz
ifodalarini ham
aniqlaydi
Og‘ir, kuchli GPU
talab qiladi
Cheklangan
holatda
Python, C++
Mediapipe
Holistic
Qo‘l, tana va yuzni
birgalikda aniqlaydi
Ba’zida qo‘l detali
yetarli
aniqlanmaydi
Ha
Web,
Android
Ushbu jadval asosida imo-ishora tanib olish uchun model tanlashda aniqlik, ishlash tezligi,
platforma mosligi va harakat murakkabligi kabi omillar inobatga olinadi. Masalan, agar
foydalanuvchiga real vaqt rejimida tanib olish tizimi kerak bo‘lsa, MediaPipe yoki TensorFlow.js
asosidagi yondashuvlar ustunlik qiladi. Biroq, o‘zbek imo-ishora tilining murakkab harakatlarini
to‘liq qamrab olish uchun chuqur o‘rgatilgan CNN modellarining aniqligi ko‘proq foyda beradi.
Shuningdek, dastur interfeysida foydalanuvchining harakatlarini tanib olish bilan birga, tizimning
aniqlik foizini real vaqt rejimida aks ettirish ham foydalidir. Quyidagi jadvalda prototip bosqichida
sinovdan o‘tkazilgan bir nechta harflarning aniqlik natijalari keltirilgan (modelga qarab o‘zgaradi):
2-jadval. O‘zbek imo-ishora tilidagi harflarni tanib olishda model aniqligi (misol uchun)
Model: CNN
Model: MediaPipe + Classifier Model: TensorFlow.js HandPose
Harf
(foizda)
(%)
(%)
A
95.4
91.2
87.6
B
93.8
89.7
85.1
D
90.5
86.3
81.4
190
M
92.1
88.4
83.2
T
94.7
90.6
86.0
Bu natijalar, modelning tanloviga ko‘ra aniqlik sezilarli darajada farq qilishini ko‘rsatadi.
CNN asosidagi chuqur o‘rganilgan model ko‘p holatlarda yuqori aniqlikka ega bo‘lsa-da,
MediaPipe va HandPose kabi yengil modellar real vaqtda foydalanuvchiga qulaylik yaratadi.
Imo-ishora tilini sun’iy intellekt orqali tanib olish texnologiyalari zamonaviy kompyuter
ko‘rish sohasining dolzarb yo‘nalishlaridan biridir. Ushbu jarayon samaradorligining asosi —
kameradan olingan tasvirlardagi harakatlarni aniqlash, ularni to‘g‘ri sinflashtirish va aniq semantik
ma’no bilan bog‘lashdir. Imo-ishora tanib olishdagi muvaffaqiyatli natijalar ko‘plab omillarga
bevosita bog‘liq. Jumladan, kamera sifati, atrofdagi yoritish holati, foydalanuvchining imoharakatlaridagi aniqlik, fonning soddaligi va modelning texnik xususiyatlari katta rol o‘ynaydi. Shu
sababli tizimni ishlab chiqishdan avval vizual ma’lumotlar bilan ishlashga tayyor bo‘lgan keng va
sifatli ma’lumotlar to‘plami tuzish muhim ahamiyat kasb etadi.
Texnik jihatdan, imo-ishoralarni aniqlash uchun turli model arxitekturalari qo‘llaniladi. Ular
orasida konvolyutsion neyron tarmoqlar asosidagi yengil CNN modellar, real vaqt uchun
mo‘ljallangan MobileNet yoki EfficientNet kabi arxitekturaviy yechimlar ajralib turadi. Modelni
noldan o‘rgatish o‘rniga, oldindan o‘rgatilgan yirik modelni o‘zbek imo-ishora tiliga moslashtirish
orqali mashq qilish vaqti qisqartiriladi va aniqlik oshiriladi. Harakatli imo-ishoralarni aniqlashda
esa vaqt ketma-ketligini tushunadigan LSTM yoki Transformer asosidagi yondashuvlardan
foydalanish mumkin. Real vaqt rejimida ishlaydigan tizimlar uchun ishlash tezligi va barqarorligi
asosiy mezonlardan biridir. Tizim foydalanuvchining kamerasi orqali uzatilayotgan tasvirlarni iloji
boricha tez qayta ishlashi, tanib olishda kechikishga yo‘l qo‘ymasligi zarur. Tajribalar shuni
ko‘rsatmoqdaki, optimal foydalanuvchi tajribasini ta’minlash uchun kadrlar soni sekundiga 15 dan
kam bo‘lmasligi va umumiy kechikish 100 millisekunddan oshmasligi kerak. Bunda modelning
yengil bo‘lishi, kodning optimallashtirilganligi va kompyuter resurslariga to‘g‘ri moslashganligi
katta ahamiyatga ega.
Tanib olish tizimini yanada kuchaytirish uchun e’tiborli segmentlarga yo‘naltirilgan
mexanizmlar — masalan, attention mechanism — orqali faqat muhim barmoqlar yoki holatlarga
ko‘proq e’tibor qaratiladi. Shu bilan birga, MediaPipe tomonidan aniqlangan qo‘l nuqtalari CNN
modeliga uzatilganda, harakatlarning fazoviy strukturasi asosida yanada aniqroq tasniflashga
erishiladi. Bu esa sun’iy intellekt asosida imo-ishoralarni aniqlash tizimlarining samaradorligini
yanada oshiradi. Imo-ishora tilini sun’iy intellekt yordamida tanib olish — bu jarayonning birinchi
bosqichi xolos. Tizimni foydalanuvchilar uchun haqiqiy kommunikatsiya vositasiga aylantirish
uchun tanib olingan imo-ishoralarni tabiiy tilga integratsiya qilish zarur[2]. Bunda imo-ishorani
matnga aylantirish (gesture-to-text), so‘ng matnni ovozga aylantirish (text-to-speech), hatto
kontekstga asoslangan muloqot (natural language understanding – NLU) kabi bir nechta texnologik
bosqichlar mavjud. Ushbu integratsiya foydalanuvchining imo-ishorasini olgan holda uni so‘zga
aylantirib, uni boshqa foydalanuvchi yoki tizimga yetkazishga imkon beradi. Bu ayniqsa eshitish
imkoniyati cheklangan insonlar bilan sog‘lom foydalanuvchilar o‘rtasida to‘g‘ridan-to‘g‘ri
muloqotni ta’minlashda muhim ahamiyatga ega[7]. Quyida bu bosqichlarni ifodalovchi
soddalashtirilgan blok-sxema ko‘rsatilgan:
191
Kamera orqali tasvir
olish
Qo‘l holatini va
imo-ishorani
aniqlash
(MediaPipe, CNN)
Matn shaklida aks
ettirish
Harfni yoki so‘zni
tanish
Text-to-Speech
orqali ovozlash
1-rasm. Integratsiya bosqichlari blok sxemasi.
Ko‘p tillilik (multilingual) imkoniyati bilan imo-ishora tilidan nafaqat o‘zbek, balki boshqa
tillarga tarjima qilish ham mumkin bo‘ladi. Bu yondashuvda imo-ishora → o‘zbekcha matn →
inglizcha matn → ovoz ko‘rinishida aks ettiriladi. O‘zbek imo-ishora tilini sun’iy intellekt
yordamida tanib olish va uni tabiiy tilga integratsiya qilish tizimini ishlab chiqish jarayonida bir
nechta texnologik komponentlar birgalikda ishlaydi. Ushbu komponentlar real vaqt rejimida
foydalanuvchining harakatlarini aniqlaydi, ularni matnga aylantiradi va natijani ovozli yoki vizual
shaklda qaytaradi. Tizim ish prinsipi quyidagicha:
1. Foydalanuvchi kamerani yoqadi va imo-ishorani ko‘rsatadi.
2. Kamera tasviri real vaqt rejimida brauzerga uzatiladi.
3. TensorFlow.js modeli MediaPipe orqali qo‘l nuqtalarini aniqlaydi.
4. Qo‘l pozitsiyasi asosida CNN model (yoki boshqa classifier) harfni tanib oladi.
5. Tanilgan harf matnga aylantiriladi.
6. Matn Text-to-Speech texnologiyasi yordamida ovoz chiqaradi.
Kamera (Webcam)
TensorFlow.js
(HandPose) /
MediaPipe Hands
Matnga aylantirish
(Gesture-to-Text)
CNN / KNN Model
(Classifier)
Text-to-Speech
(Ovoz chiqarish)
2-rasm. Tizim arxitekturasi blok-sxemasi
Ushbu sxemadan ko‘rinib turibdiki, tizim foydalanuvchining imo-ishorasini real vaqtda tahlil
qilib, u orqali to‘laqonli muloqot shaklini hosil qiladi[4]. Bu yondashuv mobil ilovalar, interaktiv
veb-saytlar, kiosklar va ta’lim platformalari uchun keng tatbiq etilishi mumkin. Sinovlar davomida
o‘zbek imo-ishora tilidagi 30 dan ortiq harflar va oddiy so‘zlar modelga uzatilib, ularning aniqlik
darajasi o‘lchab chiqildi. Turli yoritish sharoitlarida, fon turlicha bo‘lgan holatlarda model sinovdan
o‘tkazildi. Aniqlik darajasi MediaPipe + KNN modeli uchun o‘rtacha 90%, CNN modelida esa 94–
192
96% oralig‘ida qayd etildi. Real vaqt ishlashda modelning kechikish vaqti 50–80ms oralig‘ida
bo‘lib, foydalanuvchining sezilarli kutishiga olib kelmaydi.
Xulosa
Sun’iy intellekt texnologiyalarining jadal rivojlanishi inson va kompyuter o‘rtasidagi
muloqotni yangi bosqichga olib chiqmoqda. Ayniqsa, eshitish va nutq qobiliyati cheklangan
insonlar bilan samarali muloqotni ta’minlash yo‘lida o‘zbek imo-ishora tilini avtomatik tanib olish
va uni tabiiy tilga integratsiya qilish zamonaviy yondashuvlardan biridir. Mazkur maqolada imoishoralarni tanib olish jarayoni uchun qo‘llaniladigan asosiy sun’iy intellekt modellariga — CNN,
MediaPipe va TensorFlow.js kabi texnologiyalarga tayanilgan holda yondashuvlar tahlil qilindi.
Tizim foydalanuvchining kamerasi orqali qo‘l holatini aniqlab, imo-ishorani tanib oladi va uni matn
yoki ovozga aylantirish imkonini beradi. Amaliy tajriba natijalari shuni ko‘rsatadiki, turli modellar
yordamida o‘zbek imo-ishora harflarini 90–96% aniqlikda tanib olish mumkin. Imo-ishorani matn
ko‘rinishida aks ettirish, ovoz chiqarish texnologiyasi (Text-to-Speech) va kontekst asosida
integratsiyalashgan yondashuvlar yordamida bu tizimning foydalanuvchilar bilan tabiiy muloqot
olib borish imkoniyati kengayadi. Bu esa nafaqat nogironligi bo‘lgan insonlar uchun, balki
inklyuziv ta’lim, sog‘liqni saqlash, ijtimoiy xizmatlar kabi ko‘plab sohalarda qo‘llanishga imkon
yaratadi.
Adabiyotlar
1. Abdullaev, S. A. (2020). Sun’iy intellekt asoslari. Toshkent: Innovatsiya nashriyoti.
2. Nurullayev, M., & To‘xtayev, I. (2021). Kompyuter ko‘rish va tasvirni qayta ishlash asoslari.
Toshkent: Fan va texnologiya.
3. Cholponov, X. R. (2019). Imo-ishora tili va lingvistik aspektlar. O‘zbekiston Respublikasi
Fanlar Akademiyasi, Til va adabiyot instituti.
4. Kazemi, V., & Sullivan, J. (2014). One millisecond face alignment with an ensemble of
regression trees. IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR).
5. Zhang, Z., et al. (2020). Mediapipe Hands: On-device Real-time Hand Tracking. Google
Research Blog. https://google.github.io/mediapipe/solutions/hands
6. TensorFlow.js
Documentation.
(2024).
HandPose
Model
Guide.
https://www.tensorflow.org/js/models
7. OpenAI. (2023). Natural Language Understanding and Integration in Human-AI
Communication. OpenAI Technical Paper.
193
SUN’IY YO‘LDOSH ALOQA KANALLARI MODELLASHTIRISH USULLARI VA
SIMULYATSIYA TEXNOLOGIYALARI
Xudoyberdiyev Rahmatillo
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi Toshkent axborot texnologiyalari universiteti
e-mail: rfxudoyberdiyev24@gmail.com
Annotatsiya. Mazkur maqolada sun’iy yo‘ldosh aloqa kanallarining fizik va statistik
xususiyatlari, ularni modellashtirishga oid nazariy asoslar, texnik metodlar hamda amaliy dasturiy
vositalar tahlil qilinadi. Sun’iy yo'ldosh signallariga ta'sir etuvchi omillar, ularga nisbatan
modellashtirish yondashuvlari, zamonaviy simulyatsiya vositalarining funksional imkoniyatlari va
afzalliklari ko‘rib chiqiladi.
Kalit so‘zlar: sun’iy yo‘ldosh aloqa tizimlari, kanal modellashtirish, fading, MATLAB, NS3, AWGN, Rician, SNR.
Kirish
XXI asrda global kommunikatsiya tizimlarining asosiy tayanchi bo‘lib xizmat qilayotgan
sun’iy yo‘ldosh aloqa tizimlari turli sohalarda – telekommunikatsiya, mudofaa, metrologiya,
Internet xizmatlari va navigatsiya kabi yo‘nalishlarda keng qo‘llanilmoqda[1]. 2024 yilda sun’iy
yo‘ldosh xizmatlari bozori qiymati 110 mlrd AQSH dollaridan oshdi, faol sun’iy yo‘ldoshlar soni
esa 7000 tadan ortdi. Ayniqsa, LEO (Low Earth Orbit) yo‘ldoshlari asosida faoliyat yuritayotgan
Starlink, OneWeb kabi tizimlar orqali keng polosali Internet xizmatlari jadal kengaymoqda. Mazkur
tizimlarning uzluksiz ishlashini ta’minlashda ularning fizika-matematik asoslarini chuqur anglash
zarur[2]. Shu jumladan, aloqa kanalining turg‘unligi va sifatini bashorat qilishda uning
modellashtirilgan shaklini ishlab chiqish zarur.
Materiallar va usullar
Mazkur tadqiqotda sun’iy yo‘ldosh aloqa kanallarining fizik va statistik modellarini ishlab
chiqish va ularni turli dasturiy vositalar yordamida baholash uchun nazariy manbalar, xalqaro
tavsiyalar va amaliy simulyatsiya muhitlaridan foydalanildi.
Birinchidan, manbalar va normativ hujjatlar asos qilib olindi. Jumladan, ITU-R tavsiyalari
(P.618-13, P.838-3, P.840) kanal yo‘qotishlarini baholashda qo‘llanildi. Klassik darsliklar (Sklar,
Rappaport) orqali nazariy asoslar o‘rganildi, shuningdek IEEE Xplore va NASA materiallari
asosida zamonaviy ilmiy maqolalar tahlil qilindi.
Ikkinchidan, fizik muhit modellashtirish usullari tadqiq etildi. Erkin fazodagi yo‘qotish
(FSPL) Friis tenglamasi orqali hisoblandi, atmosfera va yomg‘ir yutilishi ITU-R modellari asosida
baholandi. Doppler siljishi, dispersiya va polarizatsiya yo‘qotishlari nazariy formulalar yordamida
hisobga olindi.
Uchinchidan, statistik modellar qo‘llanildi. AWGN (Additive White Gaussian Noise) modeli
oq Gauss shovqini ta’sirini baholash uchun, Rayleigh fading modeli ko‘p yo‘lli tarqalish sharoitida
signallarni modellashtirish uchun, Rician fading modeli esa asosiy (LOS) yo‘l mavjud bo‘lgan
sharoitlarda ishlatildi. Gibrid modellar yordamida AWGN va fading modellarini kombinatsiyalash
orqali yanada real sharoitga yaqin natijalar olindi.
To‘rtinchidan, dasturiy vositalar va simulyatsiya muhiti tanlandi. MATLAB/Simulink
AWGN, Rayleigh, Rician va gibrid modellarda BER–SNR tahlilini amalga oshirishda qo‘llanildi.
194
NS-3 paket darajasida TCP/IP trafik oqimlarini simulyatsiya qilish uchun, OMNeT++ esa modul
asosida yo‘ldosh tarmoqlari va marshrutlash jarayonlarini modellashtirishda ishlatildi. Python
kutubxonalari (NumPy, SciPy, CommPy, PySDR) qo‘shimcha signal ishlov berish va tahlil qilishda
qo‘llanildi. STK (Systems Tool Kit) dasturi orbitada yo‘ldosh trayektoriyasi, qamrov zonalari, SNR
va latency tahlili uchun ishlatildi.
Beshinchidan, tajriba o‘tkazish uslubi ishlab chiqildi. Har bir model bo‘yicha turli SNR (0
dB, 5 dB, 10 dB, 15 dB) qiymatlarida BER aniqlanib, grafiklar qurildi. MATLAB’da awgn(),
comm.RayleighChannel, comm.RicianChannel funksiyalari qo‘llanildi. STK orqali Toshkent
shahridagi er stansiyasi va GEO yo‘ldosh o‘rtasidagi aloqa simulyatsiya qilindi. Olingan natijalar
jadval, grafik va hisobot shakllarida hujjatlashtirildi.
Shunday qilib, mazkur bo‘limda qo‘llangan materiallar va usullar sun’iy yo‘ldosh aloqa
kanallarining modellashtirish jarayonida nazariy va amaliy yondashuvlarni uyg‘unlashtirish
imkonini berdi
Natijalar
Sun’iy yo‘ldosh aloqa kanallari orqali uzatiladigan elektromagnit signallar bir qancha fizik
muhitlardan o‘tadi va bu ularning sifatiga bevosita ta’sir qiladi. Kanaldagi har bir komponent
signalni zaiflashtirishi, buzishi yoki kechiktirishi mumkin. Quyida ushbu xususiyatlar batafsil
bayon etiladi:
- erkin fazoda yo‘qotish (FSPL): Bu yo‘qotish sun’iy yo‘ldosh bilan er stansiyasi orasidagi
masofa
va
signal
chastotasiga
bog‘liq.
Bu
quyidagi
tenglama
orqali
ifodalanadi:L=20log10(d)+20log10(f)+92.45 bu yerda L – yo‘qotish (dB), d – masofa (km), f –
chastota (MHz). Masofa ortgani sayin va yuqori chastotalarda signal zaiflashadi.
- atmosfera yutilishi: Signal kislorod, azot va suv bug‘lari bilan to‘qnashganida so‘riladi.
Ayniqsa yuqori chastotalarda (masalan, Ka-band) bu ta’sir sezilarli bo‘ladi.
- yomg‘ir orqali yutilish: Yomg‘ir zarralari signalni yutadi va sochadi[3]. Bu ayniqsa tropik
zonalarda va yuqori chastota diapazonlarida (Ku va Ka) sezilarli. ITU-R P.838-3 tavsiyasi orqali
yomg‘ir ta’sirini modellashtirish mumkin.
- bulut va qor ta’siri: Bulutlar va qor ham signalni yutilishiga olib keladi[4]. Bu xususiyatlar
ITU-R P.840 modeli bilan baholanadi.
- doppler siljishi: Past Yer orbitasidagi (LEO) yo‘ldoshlar harakatlanayotganligi sababli
signal chastotasi qabul qiluvchida o‘zgaradi[2]. Bu holat chastotaga bog‘liq sinxronizatsiya
muammolarini keltirib chiqaradi va mobil foydalanuvchilar uchun sezilarli bo‘lishi mumkin.
- faza burilishi: Signal o‘tgan muhitlarda turli kechikishlarga uchraydi, bu esa signalning
fazaviy komponentini buzadi. Fazaning o‘zgarishi sinxronizatsiyani buzishi yoki qabul qilingan
signalni noto‘g‘ri dekodlashga olib kelishi mumkin.
- dispersiya: Signalning turli spektr komponentlari bir-biridan farqli tezlikda yetib boradi, bu
esa impulsning cho‘zilishiga olib keladi. Bu ayniqsa keng polosali signal uzatishda muhim.
- polarizatsiya yo‘qotishlari: Qabul qiluvchi antenna signalning noto‘g‘ri polarizatsiyasiga
mos bo‘lmaganda yo‘qotishlar yuzaga keladi. Masofa va chastotaga qarab FSPL yo‘qotishlarining
tahlili 1-jadvalda keltirib o‘tilgan.
1-jadval. Masofa va chastotaga qarab FSPL yo‘qotishlari
Chastota diapazoni Masofa (km)
FSPL (dB)
Qo‘llanish sohasi
195
C-band (6 GHz)
36 000
196 dB
TV translatsiyasi
Ku-band (14 GHz)
36 000
206 dB
Internet, VSAT
Ka-band (30 GHz)
36 000
214 dB
Keng polosali
xizmatlar
Ka-band (30 GHz)
1 200 (LEO)
163 dB
Starlink, OneWeb
Ushbu fizik ta’sirlarni to‘g‘ri hisobga olish va modellashtirish orqali aloqa tizimining
ishonchliligi, uzatish sifati va turg‘unligi ta’minlanadi.
Kanal xususiyatlarini ifodalovchi modellar quyidagilarga bo‘linadi:
Deterministik yondashuvlar: Bu yondashuvlar real muhitdagi parametrlarni aniq o‘lchashga
asoslanadi. Masalan, erkin fazodagi yo‘qotish (FSPL) Friis tenglamasi orqali hisoblanadi[5].
Bundan tashqari, ITU-R tomonidan taklif etilgan modellar (P.618, P.838, P.676) signalning
atmosferadagi yutilishi, yomg‘ir ta’siri va boshqa sharoitlarni qat’iy parametrlar asosida hisoblaydi.
Misol: Ka-banddagi aloqa tizimlarida yomg‘ir yutilishini ITU-R P.838 modeli asosida 10 km
masofaga 35 mm/soat yog‘ingarchilik bo‘yicha aniqlash mumkin.
Statistik yondashuvlar: Signalning statistik xatti-harakatini modellashda qo‘llaniladi. Bu
yerda tasodifiy omillar muhim rol o‘ynaydi. Asosiy statistik modellar quyidagilardir:
AWGN (Additive White Gaussian Noise) modeli – bu eng oddiy kanal modeli bo‘lib, faqat
oq shovqinni hisobga oladi[6]. Har qanday signalga gauss taqsimotli shovqin qo‘shiladi. Masalan,
MATLAB’da awgn(signal, SNR) funksiyasi yordamida AWGN shovqini qo‘shilishi mumkin.
Rayleigh fading modeli – ko‘p yo‘lli tarqalishda (multipath) asosiy yo‘l mavjud bo‘lmagan
holatlarda qo‘llaniladi. Bu modelda signal amplitudasi Rayleigh taqsimoti bo‘yicha o‘zgaradi. Bu
model mobil qurilmalar yoki baland binolar bilan to‘silgan muhitlar uchun mos. Misol: Shahar
hududida, bino orqasida joylashgan antennalarda signal Rayleigh fadingga uchraydi.
Rician fading modeli – asosiy (LOS – Line of Sight) yo‘l mavjud bo‘lgan holatlarda
qo‘llaniladi[7]. Signal amplitudasi kuchli asosiy komponent va bir nechta tarqalgan
komponentlardan tashkil topadi. Masalan, ochiq hududda joylashgan er stansiyasi va GEO yo‘ldosh
orasidagi aloqa.
Ushbu modellar yordamida BER (Bit Error Rate) tahlili va SNR (Signal-to-Noise Ratio)
o‘zgarishini statistik baholash mumkin.
Gibrid modellar: Bu yondashuv fizik va statistik modellarni birlashtiradi. Masalan, signalga
bir vaqtning o‘zida AWGN va Rayleigh fadingni qo‘shish mumkin. MATLAB Simulink yoki
Python’da bu turdagi simulyatsiyalar orqali real muhitga yaqin modellashuvga erishiladi. Gibrid
yondashuv yordamida tarmoq optimallashtirish, kanal kodeklarini tanlash, modulyatsiya darajasini
moslash kabi funksiyalar tahlil qilinadi.
Masalan, gibrid modelda quyidagi holat modellashtiriladi: 8 km masofadagi GEO yo‘ldosh
bilan aloqa o‘rnatiladi. Signal 14 GHz chastotada uzatiladi. Modelda FSPL, AWGN, yomg‘ir
yutilishi va Rayleigh fading birgalikda hisoblanadi. Natijada, SNR darajasining vaqt bo‘yicha
o‘zgarishi grafik tarzda tahlil qilinadi. Bu esa tizimga avtomatik quvvat boshqaruvi (APC) kabi
algoritmlarni qo‘llash imkonini beradi.
196
Aloqa kanallarini modellashtirishda qo‘llaniladigan zamonaviy texnikalar va dasturiy
vositalar quyidagilarni o‘z ichiga oladi:
MATLAB va Simulink: Bu muhit kanal modelini vizual bloklar yordamida yaratish imkonini
beradi. MATLABda comm.AWGNChannel, comm.RayleighChannel kabi tayyor bloklar mavjud
bo‘lib, ular orqali signalni turli statistik sharoitlarda simulyatsiya qilish mumkin. Simulink esa
grafik interfeys yordamida murakkab tizimlarning real vaqtli modelini yaratishga yordam beradi.
NS-3 (Network Simulator 3): Bu ochiq manbali C++ asosidagi tarmoq simulyatori bo‘lib,
paket darajasida aloqa simulyatsiyasini bajaradi[8]. Sun’iy yo‘ldosh aloqalarining yuqori
qatlamdagi (TCP/IP) trafik oqimlarini modellashtirishda keng qo‘llaniladi. Foydalanuvchi NS-3
orqali mobil tugunlar harakati, signal kechikishi va yo‘qotishlarni baholay oladi.
OMNeT++: NS-3ga o‘xshash C++ asosida ishlab chiqilgan simulyator. Lekin OMNeT++
modulga asoslangan tuzilishi, grafik interfeysi va kengaytirilgan model kutubxonalari bilan ajralib
turadi. INET Framework yordamida sun’iy yo‘ldosh tarmoqlari, signal marshrutlash va trafik
oqimlari simulyatsiya qilinadi.
Python asosidagi kutubxonalar:
✓ SciPy va NumPy: Matematik hisob-kitoblar va statistik tahlil uchun.
✓ PySDR: Software Defined Radio uchun signalni qayta ishlash.
✓ CommPy: Raqamli aloqa tizimlari (BER, SNR, kanal modellar) bo‘yicha funktsiyalar. Bu
vositalar yordamida foydalanuvchi o‘zining maxsus kanal modelini yaratib, turli statistik ta’sirlar
ostida signalni tahlil qilishi mumkin.
STK (Systems Tool Kit): AGI tomonidan ishlab chiqilgan bu dastur sun’iy yo‘ldosh
trayektoriyasi, qamrov zonalari (footprint), signal kuchi, SNR tahlili va elektromagnit shovqin
muhitini baholashda foydali[9]. STK yordamida signalning orbitadagi harakati vaqtga bog‘liq
tarzda animatsion ko‘rinishda modellashtiriladi.
Mazkur texnik va dasturiy vositalarni birgalikda qo‘llash orqali real muhitga yaqin bo‘lgan
tahlillar olib boriladi. Bundan tashqari, har bir platforma o‘zining afzalliklariga ega bo‘lib, tadqiqot
maqsadiga qarab ulardan biri yoki bir nechtasini tanlash mumkin. 2-jadvalda dasturiy vositalarni
solishtirish tahlili keltirib o‘tilgan.
2-jadval. Dasturiy vositalarni solishtirish tahlili.
Dasturiy vosita
Asosiy vazifasi
Amaliy qo‘llanish sohasi Dasturiy vosita
MATLAB/Simulin
k
Signal
modellashtirish
Akademik tadqiqotlar
MATLAB/Simulink
NS-3
TCP/IP trafik
Internet xizmatlari, LEO
tarmoqlar
NS-3
OMNeT++
Modul asosida
tarmoq
Routing, yirik
simulyatsiyalar
OMNeT++
Python (CommPy,
PySDR)
Signal ishlov berish
Prototiplash, eksperiment
Python (CommPy,
PySDR)
STK (AGI)
Orbita va qamrov
tahlili
Kosmik loyihalar
STK (AGI)
197
Qo‘shimcha BER–SNR taqqoslash natijalari shuni ko‘rsatadiki, Rayleigh fading sharoitida
BER AWGN modeliga qaraganda sezilarli darajada yuqori. Shu sababli kodlash va modulyatsiya
usullarini tanlashda real muhit sharoitlari albatta inobatga olinishi kerak. Simulyatsiya natijalari,
tahlil va hisobot shakli quyidagi simulyatsiyalar MATLAB va STK dasturlari yordamida bajarildi
va sun’iy yo‘ldosh aloqa kanallarining xatti-harakatlari turli sharoitlarda baholandi. Har bir
eksperiment natijasi grafiklar, jadvallar va rasmiy hisobot shakllarida hujjatlashtirildi.
AWGN modelida: MATLAB muhitida awgn() funksiyasi orqali sun’iy sinusoidal signalga
turli darajadagi oq Gauss shovqini qo‘shildi. SNR darajalari 0 dB, 5 dB, 10 dB va 15 dB bo‘yicha
o‘zgartirilib, ularning BER (Bit Error Rate) ga ta’siri aniqlanib, quyidagi 1-rasmdagi grafikda
keltirildi.
1-rasm. BER vs. SNR(AWGN modeli bo‘yicha o‘zgarishlar.
Rayleigh fading modelida: comm.RayleighChannel yordamida harakatlanuvchi
foydalanuvchining 30 km/soat tezlikdagi holati modellashtirildi. Signal amplitudasining
o‘zgaruvchanligi grafik ko‘rinishda 2-rasmda keltirilgan. Grafikda signal amplitudasining vaqtga
bog‘liq ravishda o‘zgarishi, pasayish sohalari va signal yo‘qotilishi ko‘rsatildi.
2-rasm. Rayleigh fading ostida signal amplitudasi (30 km/soat tezlik).
Rician fading modelida: MATLAB’da comm.RicianChannel yordamida K-faktor 10 dB
bo‘lgan holatda LOS komponent mavjud bo‘lgan kanal tahlil qilindi. BER darajalari Rayleigh
modeliga nisbatan ancha past bo‘lgani 3-rasmda keltirilgan. STK orqali mos keltirilgan geografik
trayektoriya bilan taqqoslanib, ishonchlilik tahlil qilindi.
198
3-rasm. BER vs. SNR(Rician fading modelida, K=10 dB).
Gibrid simulyatsiya: AWGN va Rayleigh fadingni birgalikda qo‘llash orqali signalning
kompleks real modeldagi xatti-harakati baholandi. 4-rasmda kanal xususiyatlari (SNR, BER)
birgalikda keltirildi.
4-rasm. BER vs. SNR (Gibrid model: AWGN +Rayleigh).
Gibrid simulyatsiya: AWGN va Rayleigh fadingni birgalikda qo‘llash orqali signalning
kompleks real modeldagi xatti-harakati baholandi. Grafik 3’da kanal xususiyatlari (SNR, BER)
birgalikda chizildi. Grafik 4 esa BER va latency orasidagi bog‘liqlikni tasvirlaydi. Hisobotga
avtomatik kodlash strategiyalari asosida optimallashtirish tavsiyalari ilova qilindi.
STK (Systems Tool Kit) simulyatsiyasi: STK dasturi yordamida GEO orbitasidagi sun’iy
yo‘ldosh (masalan, Intelsat-22) va yer stansiyasi (Toshkent) o‘rtasidagi aloqa tizimi har tomonlama
modellashtirildi:
Trayektoriya va qamrov: 3D animatsiya orqali yo‘ldosh trayektoriyasi va signalning erga
tushuvchi qamrov zonasi (footprint) vizualizatsiya qilindi. Qamrov zonasi +35°/-35° azimut
oralig‘ida va 42 dBm signal kuchi asosida baholandi.
SNR va latency: STK Communication Link Budget yordamida har bir signal uzatish holati
uchun SNR qiymatlari hisoblandi. O‘rtacha SNR ≈ 19.7 dB bo‘lib, yomg‘ir zonalarida bu qiymat
11.3 dB gacha pasaydi. Latency 150 ms dan 60 ms oralig‘ida bo‘lib, bu natijalar 5-rasmda (SNR ga
nisbatan BER va Latency) aniq ifodalangan.
199