Анотація
У тезі розглянуто сучасні тенденції розвитку інформаційно-вимірювальних систем, зокрема перехід від статичних до розподілених у просторі та часі вимірювань з подальшою централізованою обробкою. Актуальність зумовлена недостатнім розвитком загальної методології обробки розподіленої інформації. Робота становить теоретичну основу для обґрунтування вибору методів обробки в розподілених ІВС.
Ключові слова: інформаційно-вимірювальні системи, ІВС, метод, методологія, інформація, об’єкт.
Abstract
The thesis examines modern trends in the development of information-measuring systems, particularly the transition from static measurements to distributed measurements in space and time, followed by centralized processing. The relevance is driven by the insufficient development of a general methodology for processing distributed information. This work provides a theoretical foundation for justifying the selection of processing methods in distributed IMS.
Keywords: information-measuring systems, IMS, method, methodology, information, object.
Вступ
Інформація, це поняття, що характеризує внутрішню організованість матеріальної системи та тісно пов’язане з інформаційними системами й процесами [1, с. 398].
Сучасний розвиток інформаційно-вимірювальних систем (ІВС) характеризується збільшенням обсягів реєстрованої інформації та ускладненням методів її обробки. В свою чергу, це зумовлено прагненням до спрощення експлуатації, підвищення ефективності та розширення сфери застосування ІВС, а також постійним удосконаленням їхньої технічної бази. Тому розвиток відбувається у напрямку переходу від статичних вимірювань до реєстрації величин, що змінюються в часі та просторі, із подальшою централізованою обробкою. Незважаючи на значну кількість уже розроблених методів обробки вимірювальної інформації, загальна методологія моделювання ІВС орієнтованої саме на обробку розподіленої інформації, наразі не є достатньою. Ця прогалина в теоретичній базі визначає високу актуальність і наукову цінність дослідження.
Предметом цього дослідження є спосіб оцінювання стану об’єкта при багаторазових розподілених вимірюваннях сигналів.
Метою роботи є розв’язання проблем комбінування інформаційно-вимірювальних систем, зокрема обґрунтування раціонального вибору методу обробки результатів розподілених вимірювань, який, у свою чергу, ґрунтується на аналітичному описі інформаційних процесів в досліджуваних об’єктах та встановленні зв’язку цих процесів із характеристиками сигналів, що формуються об’єктом.
Огляд інформаційно-вимірювальних систем
До ІВС із розподіленими вимірюваннями належать різноманітні тепловізійні системи спостереження, радіолокаційні комплекси, системи сканування та багатокадрової обробки зображень, а також системи автоматичного розпізнавання мовлення. Незважаючи на відмінності у фізичній природі сигналів, усі вони виконують спільний процес формування оцінки стану об’єкта на основі сукупності вимірювань.
Розглядаючи ІВС з точки зору класичної теорії інформації [2, с. 360], можна вважати, що вона є засобом, який забезпечує зняття невизначеності для зовнішнього спостерігача, наприклад, людини або алгоритму, стосовно стану об’єкта, що спостерігається [3, с. 176] (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Оцінка стану як інформаційного процесу
Об’єкт спостереження виступає в ролі джерела інформації, яке може бути охарактеризоване внутрішнім станом S, що підлягає оцінюванню. Об’єкт взаємодіє із навколишнім середовищем різноманітними способами, при цьому його внутрішній стан S у середовищі проявляється у формі сигналів
які допускають спостереження та реєстрацію технічними засобами. Узагальнений аргумент η задає простір H, у якому відбувається генерація та реєстрація сигналів, і може включати в себе координати часу, метричний простір, діапазон оптичного спектра тощо. Надалі будемо вважати, що цей сигнальний простір має розмірність N(H), а аргумент η являє собою вектор
координат, які постійно змінюються або дискретно.
Фізична природа сигналів може бути різноманітною залежно від типу об’єкта спостереження. Це можуть бути акустичні, оптичні, теплові, електромагнітні випромінювальні, механічні впливи тощо.
Поряд із об’єктом навколишнє середовище, як правило, також формує сигнали аналогічної природи, які з точки зору ІВС виступають у ролі шумів (паразитні наводки, активні радіоперешкоди, тепловий шум тощо). Такі шуми є негативними факторами, боротьба із якими входить до завдань функціонування ІВС.
Практично завжди залежності fᵢ(S) є випадковими функціями, причому випадковість може виникати як власне за рахунок випадкових зовнішніх перешкод, шумів та інших похибок вимірювання, так і за рахунок внутрішніх властивостей об’єкта, що спостерігається. Однак, розглядаючи крайні випадки таких залежностей, можна виділити дві групи ІВС.
До першої групи належать ІВС, для яких характерна висока кореляція аж до функціонального зв’язку між оцінюваним станом і реєстрованими сигналами, а величини випадкових збурень є невеликими. ІВС цієї групи можна називати такими, що виконують пряме вимірювання стану. До другої групи належать ІВС, які формують оцінку стану об’єкта, що спостерігається, у випадках, коли зв’язок між оцінюваним і реєстрованим параметрами є неоднозначним, а величини зовнішніх та внутрішніх збурювальних факторів значними. Точна оцінка стану за одним параметром у таких випадках, як правило, виявляється ускладненою або неможливою. ІВС цієї групи можна назвати такими, що виконують непряме оцінювання стану.
Також окрім характеру зв'язку між сигналом і станом об'єкта, розрізняти за ступенем розподіленості вимірювань. За цим критерієм класифікують системи із зосередженими і розподіленими вимірюваннями. Поєднання двох критеріїв - прямого або непрямого оцінювання та зосередженого або розподіленого характеру вимірювань - надає можливість виділити одразу чотири класи ІВС. Найбільшу складність становлять системи непрямого оцінювання із розподіленими вимірюваннями, оскільки вони потребують аналізу доволі великих масивів даних для точного визначення стану об'єкта.
Розподілені вимірювання зазвичай застосовуються у випадках, коли параметри об'єкта змінюються в просторі або часі, а також коли момент появи інформативної події чи її просторове положення заздалегідь невідомі. На відміну від зосереджених вимірювань, які, у свою чергу, використовуються для визначення окремих параметрів (температури, тиску, напруги тощо), розподілені вимірювання дозволяють аналізувати динамічні процеси та більш складні об'єкти.
Висновок
Проведений аналіз показав, що сучасні ІВС все дедалі частіше застосовують розподілені вимірювання для оцінки стану складних об'єктів. Ефективність таких систем значною мірою визначається вибором методів обробки даних та врахуванням певних особливостей інформаційних процесів. Подальші дослідження можуть бути спрямовані на розроблення універсальних підходів до аналізу та обробки результатів розподілених вимірювань.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Shannon C.E. A mathematical theory of communication: The Bell System Technical Journal. 27 (Jul.), 1947. 398-403 pp.
2. Кузьмін І.В., Кедру В.А. Основи теорії інформації та кодування. Київ: Вища школа, 1986. 360 с.
3. Hamming R.W., Coding and Information Theory: Prentice-Hall, 1986. 176 p.
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter