LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Часо-частотні методи та засоби математичного моделювання динамічних інформаційних об'єктів

26



Національний технічний університет України

“Київський політехнічний інститут“







Писаренко Леонід Дмитрович




УДК 621.391:519.27 (024)






ЧАСО-ЧАСТОТНІ МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ МАТЕМАТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ДИНАМІЧНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ ОБ‘ЄКТІВ




01.05.02 -математичне моделювання та обчислювальні методи






Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук











Київ-2006







Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут“ Міністерства освіти і науки України на кафедрі електронних приладів та пристроїв.


Науковий консультант

член-кореспондент НАН України, доктор технічних наук, професор Якименко Юрій Іванович, Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут“, перший проректор.


Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, професор

Козаченко Юрій Васильович,

Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, професор кафедри теорії імовірностей та математичної статистики;


доктор технічних наук, професор

Молчанов Олександр Артемович,

Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, завідувач кафедри прикладної математики;


доктор технічних наук, професор

Русин Богдан Павлович,

Фізико-механічний інститут ім. Г.В.Карпенка НАН України, завідувач відділом розпізнавання зображень динамічних об‘єктів.

Провідна установа

Інститут проблем моделювання в енергетиці НАН України, відділ спеціалізованих засобів моделювання,

м. Київ.


Захист відбудеться 20 лютого 2006 р. о 14-30 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.002.02 у НТУУ “Київський політехнічний інститут“ за адресою: 03056, м. Київ, проспект Перемоги 37, корп. 18, ауд. 306.

Відзиви на автореферат у двох примірниках, завірені печаткою установи, просимо надсилати на адресу: 03056, м. Київ, пр. Перемоги, 37, Вченому секретарю НТУУ ”КПІ”.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут“.

Автореферат розісланий “19“ січня 2006 р.


Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, к.т.н., доцент Орлова М.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми

Характерною ознакою нашого часу є перехід суспільства в новий інформаційний стан з новими інформаційними ресурсами. Тому одним з важливих і актуальних завдань сучасної науки і техніки є розробка та впровадження нових методів та моделей аналізу, синтезу, оптимізації в практику проектування складних електронних інформаційних систем (ЕІС), наприклад, автоматизованих систем наукових досліджень, систем автоматизованого проектування, систем зв’язку, автоматизованих систем обробки та зберігання інформації, тощо. Вирішенню цього завдання присвятили свою діяльність представники багатьох наукових шкіл та творчих колективів. Великий внесок в становлення, розвиток та застосування теорії математичного моделювання в актуальних галузях науки і техніки зробили провідні науковці: Н.П.Бусленко, Г.Є.Пухов, В.І.Скурихин, В.А.Веніков, Б.Я.Совєтов, С.А.Яковлєв, К.Г.Самофалов, В.Ф.Євдокимов, В.В.Петров, М.В.Сіньков, В.Г.Тоценко, В.П.Широчин, В.М.Ільїн, І.П.Норенков, інші фахівці.

Розвиток елементної бази проектування, ускладнення структури, функцій та сфер застосування ЕІС створили новий рівень вимог до математичного моделювання та аналізу динамічних інформаційних об’єктів (інформаційних каналів та інформаційних процесів) як головних складових таких систем. В розв’язанні багатьох задач, що складають зміст цього наукового напрямку досягнуто значних успіхів зусиллями школи професора В.П.Сігорського та його учнів: А.І.Петренка, Ю.М.Калніболотського, О.А.Молчанова, С.В.Денбновецького, В.Г.Абакумова, та багатьох інших.

Особлива складність та актуальність вирішення задач математичного моделювання, аналізу та автоматизованого проектування ЕІС полягає в необхідності врахування стохастичності динаміки зв’язків між її елементами, багатофакторності, імовірнісного характеру зміни параметрів динамічних інформаційних об’єктів, недетермінованості вхідної дії та впливу зовнішнього середовища, тощо. Відповідно, єдина математична модель стохастичного динамічного інформаційного об’єкту, яка вичерпно відповідає зазначеним вимогам – нестаціонарний випадковий процес (НВП).

Великий внесок в розвиток теорії випадкових процесів зробили В.С.Пугачев, А.А.Харкевич, Б.Р.Левін, А.М.Малахов, інші науковці. Спектрально-кореляційний розділ цієї теорії традиційно відіграє значну роль в технічних застосуваннях. Але В.С.Пугачев взагалі не користувався спектральним поданням НВП, а А.А.Харкевич в відомій книзі “Спектри та аналіз” (1957 р.) своїм визначенням спектра НВП, як перетворення Фур’є від усередненої за часом на нескінченному часовому інтервалі функції кореляції процесу виключив можливість врахування динаміки НВП, залежність від поточного часу якої є принциповою відмінною ознакою нестаціонарності. Під впливом такого визначення спектра НВП Б.Р.Левін та В.Шварц в книзі “Вероятностные модели и методы в системах связи и управления” (1985 р.) обмежились розглядом лише лінійних стохастичних систем та стаціонарних випадкових процесів, а провідний фахівець статистичної радіофізики А.М.Малахов в книзі “Кумулянтный анализ случайных негауссовых процессов и их преобразований” (1987 р.) змушений був взагалі заперечити можливість встановлення зв‘язку між спектрами відгуку та дії нелінійної системи. Навіть в 2004 р. В.І.Гадзиковський в книзі “Теоретические основы цифровой обработки сигналов” категорично запевнив, що в межах частотного підходу можна розглядати лише лінійні стаціонарні системи.

Останнім часом набувають поширення часо-частотні підходи до подання інформації, які відрізняються підвищеною інформативністю та ефективністю аналізу. Ці підходи надали можливість розв’язання окремих прикладних задач обробки сигналів. Але часо-частотна концепція не знайшла застосування при вирішенні широкого кола задач спектрального аналізу перетворень НВП інформаційними системами. На цей час не було створено часо-частотних методів та засобів математичного моделювання стохастичних ЕІС при узагальненій, тобто нестаціонарній випадковій моделі дії, що не дозволяло сформувати макротеорію інформаційних систем в завершеному вигляді. У відповідності з цим, дослідження і розробка часо-частотних методів та засобів математичного моделювання та аналізу стохастичних динамічних інформаційних об’єктів технічного призначення є актуальною науково-прикладною проблемою і важливою складовою загально-наукової проблеми розвитку та створення нових інформаційних технологій. Дисертаційна робота спрямована на вирішення вказаної науково-прикладної проблеми.

Концепція, узагальнення якої на нестаціонарні випадкові процеси покладено в основу досліджень, відкриває принципову можливість відслідковування динаміки спектральних портретів інформаційних об’єктів, що має вирішальне значення в багатьох прикладних задачах, наприклад, в широкому класі задач розпізнавання. Створення розрахунково-аналітичного апарату досліджень для найбільш загального випадку сполучення нестаціонарної випадкової моделі дії та нестаціонарних випадкових моделей різних класів інформаційних каналів в рамках макротеорії систем, аналітичною основою якої є моделі типу „вхід-вихід”, по суті завершує формування цієї теорії.

Звязок роботи з науковими програмами, планами,