Введение к работе
':uiJ .
Актуальность темы. В последние годы все большее значение
приобретают задачи экологического мониторинга окружающей среды,
предупреждения чрезвычайных ситуаций. Важное место в комплексных
системах экологического контроля занимают микроэвм и весь комплекс
методов, алгоритмов и программного обеспечения. Особую важность
приобретают методы, которые позволяют быстро обрабатывать большие
массивы информации для раннего обнаружения возможных отклонений и
аварий. В частности, нефтяные пленки н другие загрязнения изменяют
спектральный состав волнения водной поверхности и корреляционные
зависимости различных параметров водной среды. Такие аномалии мож
но обнаруживать при дистанционном лазерном зондировании или радио
локационном исследовании. В этих задачах очень важен вопрос об
обработке поступающей информации с целью обнаружения аномалий во
время эксперимента. Например, при локации с борта самолета водной
поверхности необходимо вовремя обнаружить аномальные участки
измерений для изменения курса самолета или фиксации местоположения
аномалии. Известные спектральные и корреляционные методы обработки
информации для таких задач требуют, как правило, много машинного
времени и достаточно больших выборок из массива измерений, что не
позволяет'эффективно использовать их в реальном времени, особенно
на бортовых ЭВМ. Кроме того, часто существенными являются ограни
чения на объем памяти для записи результатов измерений. В этих
условиях стоит проблема быстрой предварительной обработки и фильт
рации поступающей информации с целью отбора для записи наиболее
информативной части. »
В данной работе предлагается и исследуется быстрый метод статистической обработки информации, который позволяет обнаруживать корреляционные аномалии реализаций случайных процессов и полей по малым выборкам. Поскольку основой метода в наиболее простом варианте является вычисление полной вариации экспериментальной функции, он был назван методом полюй вариации.
Еще одной обширной областью задач, в которых может быть полезен предлагаемый метод, является обработка результатов космических исследований, когда из больших массивов информации о земле, атмосфере и гидросфере требуется отобрать автоматически небольшую часть, наиболее ценную для дальнейших исследований.
Цель работы состоит в разработке и обосновании метода обнаружения корреляциошшх аномалии случаШшх процессов и полей, в построении на ого основе бистрих алгоритмов предварительной обработки стохастической информации и их аппробация на тестовых моделях и в реальных физических экспериментах.
Методи исследования віслючают метода теории вероятностей, статистической теории распознавания образов, математического моделирования и вычислительной математики.
Научная новизна работазаключается в построении метода обработки стохастической информации, суть которого заключается в использовании предложенной в работе статистики Ф в качестве признака для процедур обнаружения, распознавания и "классификации. Получены аналитические выражения для моментних характеристик статистики фк, построенной на выборке из гауссовского случайного процесса с произвольной корреляционной Функцией. Исследована применимость предложенного метода полной вариации для задач распозиаваїшл и обнаружения аномалій в гидрофизической среде. Проведено численное исследование эффективности метода полной вариации в сравнении с методом локального структурного признака. Разработано несколько алгоритмов данного метода для различных типов задач и проведена их аппробация на тестовой и реальной экспериментальной информации.
Практическая ценность. Предложенный метод и построенные на его основе алгоритмы имеют широкую область применения для задач обнаружения и распознавания спектральных и корреляционных аномалий в стохастической информации. Разработанное программное обеспечение было внедрено в НПО "ЭЛАС", с его помощью была проведена обработка результатов трех экспериментов по лазерному и радиолокационному исследованию гидросреды. Это позволило значительно сократить трудоемкость и затраты машинного времени на обработку экспериментальной информации, а также получить новые научные результаты.
Аппробация работ. Материалы, включенные в диссертацию, обсуждались на научных конференциях МФТИ и научных конференциях молодых ученых и специалистов МФТИ (І989-І99І гг.), научных семинарах кафедры МОУ МФТИ, научных семинарах отд. 711 НЖМП НПО "ЭЛАС".
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 печатные работы. Результати исследований включены в научно - технические отчета отд.711 НШМП НПО "ЭЛАС".
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введении, семи глав, заключения, приложения и списка літератури ( 22 наименования ). К диссертации прилагается акт о внедрении. Объем работы ІОО страниц.
