CC BY
16
2. При отклонении от модельных предположений взвешенное голосование в расширенном множестве решений позволяет обеспечить меньшую вероятность ошибки распознавания сигналов по сравнению с известными способами голосования.
Практическая значимость работы определяется тем, что разработанные методы построения коллективов правил могут быть использованы при распознавании объектов различной природы в условиях их неполного и неточного априорного описания.
Дальнейшая перспектива исследований состоит в применении разработанных правил распознавания для решения прикладных задач, в частности для задачи идентификации дикторов.
Список литературы: 1. Барабаш Ю.Л. Коллективные статистические решения при распознавании. М.: Радио и связь, 1983. 244 с. 2.ХьюберДж. П. Робастность в статистике. М.: Мир, 1984. 304 с. 3. Фомин Я.А., ТарловскийГ.Р. Статистическая теория распознавания образов. М.: Радио и связь, 1986. 264 с.
Поступила в редколлегию 23.09.2006 Омельченко Анатолий Васильевич, канд. техн. наук, доцент кафедры «Сети связи» ХНУ-РЭ. Научные интересы: методы обработки сигналов и распознавания образов. Адрес: Украина, 61075, Харьков, ул. 3-го Интернационала, 7, кв. 38.
УДК 681.32:515.682.1
Н.И. СЛИПЧЕНКО, В.А. ПИСЬМЕНЕЦКИЙ, С.В. ПЕРЕЯСЛОВЕЦ, А.В. ФРОЛОВ, С.К. НОВОСЕЛОВА
АНАЛИЗ ПРИОРИТЕТНОСТИ ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ О РЕЖИМАХ РАБОТЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
Рассматривается задача приоритетного вывода на монитор страниц информации о режимах работы различных узлов и систем транспортного средства. Анализируется механизм возможной потери информации при ее последовательном постраничном выводе. Показывается целесообразность введения динамического приоритета и его оптимального назначения на базе динамического программирования с применением уравнения Беллма-на и минимизируемой функции риска. Для приближенного аналитического решения используется представление функции Беллмана и функции риска с помощью полиномов второго порядка. По результатам вычисления приоритета предлагается структура устройства приоритетного постраничного вывода информации на экран.
1. Актуальность
При управлении различными видами транспорта (наземного, воздушного и морского) необходима оперативная информация о текущем состоянии всех его устройств и систем. В настоящее время десятки информационных потоков передаются от датчиков (сенсоров) на приборный пульт (поле) с помощью сотен (а иногда и нескольких тысяч) соединительных проводов и кабелей.
Большой объем одновременно индицируемой информации в пределах рабочего пульта (поля, пространства) затрудняет работу по управлению транспортом. С учетом зарубежного опыта для более компактного отображения поступающей информации целесообразно использовать монитор.
В соответствии с принятой в практике процедурой отображения информации необходим показ на дисплее одной из нескольких страниц, состоящих из заданного числа строк.
Существенной особенностью такого представления информации является то обстоятельство, что при появлении нового изменения отдельного параметра оно замещает в соответствующей строке предыдущее значение, которое может быть так и не выведено на экран из-за задержки в показе нужной страницы. Это крайне нежелательно, так как в этом случае кроме задержки возможна потеря информации.
Может возникнуть ситуация, когда в некоторых строках непоказанных и хранящихся в памяти ЭВМ страниц появятся новые сообщения о возникновении опасных режимов работы и параметров движения, превышающих критические. При увеличении числа выводимых на один экран страниц различной важности такой способ становится неэффективным.
2. Постановка задачи
Целью данного исследования является улучшение характеристик системы отображения информации на экране на основе процедуры оптимального предъявления страниц с помощью назначения приоритетов.
Рассмотрим решение задачи отображения информации при следующих условиях. Объектом контроля является сложная техническая система, состоящая из заданного количества n конструктивных узлов; каждый из узлов контролируется датчиками, число которых равно N.
Динамику изменения этих параметров можно описать следующим образом. С учетом разницы в скорости изменения фазовых координат предъявленной j-й страницы и непредъ-явленных в данный момент i-х страниц можно записать:
[ai + bix; при i Ф j;
x i = 1 n • • (!)
[ 0 при i = j. v 7
Выражение (1) показывает, что если j-я страница не попала на экран, т.е. i ф j, то количество непредъявленных сообщений растет пропорционально заданной скорости (ai + b i x i ), а если она выведена на экран за время At чтения страницы, то скорость непредъявленных сообщений x j становится равной нулю. Аналогичным образом можно объяснить смысл выражения для скорости изменения времени ti задержки:
. = [ 1 при i Ф j;
i [- tj / At при i = j, (2)
где At - заданное время чтения показанной страницы. Это означает, что при показе страницы время t j задержки обнуляется, в противном случае растет пропорционально реальному времени т .
Формулы (1) и (2) демонстрируют, что все непоказанные страницы имеют одинаковую динамику, а предъявленная j -я страница как элемент N-мерного вектора имеет отличие при i = j. При сформулированных условиях требуется свести к минимуму время предъявления критических (аварийных) показаний датчиков.
3. Решение задачи
В качестве критерия оптимальности режима отображения можно взять условие минимума общего по всем страницам количества сообщений, «потерянных» вследствие задержек в их предъявлении оператору за время измерений тк [1]:
тк
J = min{ J f0 (Xn, tn, т)дт},
0
где fo (Xn, t n, т) - средняя скорость сообщений, потерянных на текущем этапе контроля.
Существуют различные оценки потерь информации вследствие ее старения из-за временной задержки, среди которых приемлемой может быть экспоненциальная модель [2]:
foi = x i (1 - e Diti ),
здесь foi - средняя скорость потерь сообщений на i-й непредъявленной странице; D i -величина, близкая к обратному значению периода полустарения, после которого количество непотерянных сообщений уменьшается вдвое.
Считая среднее количество f0 всех сообщений, потерянных в единицу времени, равным аддитивной сумме потерь на каждой непредъявленной странице, с учетом малости произведений D111 получим
n
f0 = Z Dix i (T)ti(т). (3)
i=1
В рассматриваемом случае процесс старения информации у каждой страницы можно считать однотипным, т.е. их относительный статический приоритет одинаков. Поэтому величина D; и const, т.е. значение D; можно опустить, приняв его равным единице. В дальнейшем будет показана целесообразность введения так называемого динамического приоритета D;. При выбранном критерии необходимо найти процедуру приоритетного отображения страниц на экран.
Поставленная задача оптимального назначения динамических приоритетов в предъявлении информации может быть решена на базе динамического программирования [3]. При этом выбор номера j показа любой страницы проводится на отдельном шаге измерения, но при условии оптимизации всего процесса в целом как на текущем, так и на всех последующих шагах.
Для этого используем в нашем случае согласно [3] уравнение Беллмана:
5s . Г n n ^
- — = min 1 X D itix i + Z—:x i + дт Li=1 i* jdx i
ds . Д ds • 5s • , . „
j +Z"5T"ti ti}=m j ( t n), (4)
где s - функция Беллмана; Fj - стоящая в правой части уравнения минимизируемая функция риска.
Для получения приближенного аналитического решения возможно применение подхода, основанного на представлении функции Беллмана s в виде степенного ряда, в частности, степенного полинома второго порядка [4], что позволяет применительно к задачам управления и контроля получить решение в квадратурах:
n
s = a + X i=1
( x2 ^
Plixi +Yli "y
n
+ Z i=1
( t2 ^ P2iti +Y2i ~2~
V
n
+ XV ix iti +...
i=1
n
или s = a + Z j=1
( 2 ^ x t
P1ixi +Y1i + P2iti + Y2i "22" + Vixiti
, где P1i, P 2i, Y1i, Y 2i, V i - искомые
коэффициенты аппроксимации.
При этом можно допустить, что в силу возрастания функции риска в зависимости от х1 дв дв
и все производные-и-положительны:
дх; дт;
дв дв
— = Р11 +У11Х1 ; = в21 +у21 х 1 111 . (5)
После преобразований получим
дв п * - ¥ = Ш1П{1Е1 Р1 - П(Х^,tJ)}. (6) Из выражения (6) видно, что минимум функции риска будет тогда, когда слагаемые в фигурных скобках со знаком «минус» достигнут максимума. Значит, они определяют
максимальный приоритет страницы Пj.
Для нахождения искомых коэффициентов аппроксимации необходимо записать систему соответствующих уравнений, для чего приоритет П j страницы должен быть представлен следующим образом:
П j = max
Vj (bj + ^jx JtJ + (Y1jaj +Vj +P1jbj)x j +
(
Р 2] 1
+ а^ j +у 2] +
2 "21?
^ + ? +-^2 + (в11а1 + р )}, (7)
V
что определяет необходимость нахождения искомых коэффициентов аппроксимации
в1], , У11, в2], у 2], которые могут быть найдены согласно известному методу рабочей точки [1, 5] из условия равенства взятых в ее окрестности ординат риска С; для отдельных рассмотренных ниже ситуаций:
где знак минус означает отклонение влево от рабочей точки на величину Дх для координат х;, либо на величину Д1 для координат 1;; знак плюс означает соответствующее отклонение вправо, индекс 11 соответствует номеру координаты х 1, индекс 21 - номеру координаты 11.
Для вычисления необходимых коэффициентов [5] независимо от значений исходных данных решаемой задачи функции риска Fj (хп, т) представляются степенными полиномами того же порядка, что и функция Беллмана е(хп, т), а ординаты риска
С- = тт{Р] (хр - Дх;)}, С+ = тт^ (хр +Дх;)} , С++ = тт^ (хр +Дх; +Дх 1)}
и коэффициенты вычисляются в предположении очевидного предпочтения одной альтернативы перед другими в отдельных точках пространства состояния, например, в середине
хр;, а также на левой и правой границах интервала возможных значений переменных х;.
Знание всех коэффициентов аппроксимации позволяет вернуться к формуле (7) назначения приоритетов, которую упрощенно можно представить мультипликативной сверткой трех сомножителей:
где А1, В], D1 легко определяются с помощью известных параметров системы а], в] и
найденных коэффициентов Р^ Р2], Уф У2j, Vследующим образом. Сравнивая первые три члена в формуле приоритета с соответствующими членами в формуле (7) при одинаковых степенях по ^ и х ], можно получить:
Проведем некоторые упрощения при вычислении А] и В], считая 1 + Д1 / Т и 1; Дх и а] Д! Тогда получим А] и 3а]Д1; В] и Дг(1 + (п -1) / 3). Если принять, что Дх = а]Д1 = Ш], то можно получить
где D ] - динамический коэффициент относительной важности.
Полученный приближенный ответ можно объяснить следующим образом. Чем больше ожидаемая интенсивность Ш] появления критических значений параметров и выше скорость их развития (чем меньше постоянная времени Т = 1/Ь]), тем выше приоритет опасности и необходимости наблюдения этого параметра наряду с важностью текущего числа х ] новых изменений и времени ^ задержки их непоказа.
Реализация режима приоритетного вывода страницы на экран возможна с помощью схемы управления контролем (рисунок).
П] = Б](х] + А])(1] + В) = Б]х+ Б1В1х] + Б]А+ Б]А1В1,
Б] = (Ь] +1/Д1)у] = 1+ Д1/Т]; А] = ^ + У2] + Р2]/Д1; AjBjDj = Р1]а] +Р2].
(8)
Блок-схема приоритетного предъявления страниц на экран системы отображения информации
Заключение
Найдена зависимость динамических приоритетов каждой страницы от ее относительной важности или числа вновь появившихся опасных показаний датчиков, а также времени задержки подачи страницы на монитор.
Предлагается следующая структура устройства (см. рисунок) автоматизации процессов управления контролем параметров, функционирующая в три этапа. На первом этапе после очередного цикла контроля блок формирования страниц обеспечивает обновление в памяти ЭВМ информации, контролируемой с помощью счетчиков числа новых сообщений и времени их непоказа. Блок вычисления приоритетов выбирает первоочередную страницу и автоматически выводит ее на экран как наиболее важную. После этого на втором этапе проверяется соответствие данных этой страницы штатному режиму. Устройство должно автоматически оценить, меняется ли состояние определенной системы в пределах нормы либо оно выходит в критический режим. Наконец, на третьем этапе принимается решение о возможности внешнего вмешательства в управление транспортным средством.
Этапы управления выводом данных для контроля, вторичного анализа и управления транспортным средством должны выполняться за минимальное время, и поэтому полностью автоматизированы. Моделирование на ЭВМ первого этапа управления показало, что с помощью приоритетного предъявления страниц можно сократить время задержки в показе новых изменений, по крайней мере, в 3.. .5 раз по сравнению с последовательным перелистыванием страниц.
Практическая значимость данной работы состоит в повышении безопасности движения транспортных средств за счет приоритетности контроля параметров систем.
Научная новизна исследования заключается в применении методов динамического программирования для практической оценки приоритетности вывода страниц информации для визуального контроля режимов работы транспортного средства.
Список литературы: 1. Лебедев Г.Н. Методы принятия оперативных решений в задачах управления и контроля. М.: МАИ, 1992. 237 с. 2. Горькова В.И. и др. Закономерности роста и старения научно-технической информации и их использование в работе информационных органов. Наука, информация, производство. М.: ВИНИТИ, 1978. 57 с. 3. Беллман Р. Динамическое программирование. М.: Изд-во иностр.лит., 1960. 379 с. 4. Лебедев Г.Н., ГришанинЮ.С., Липатов А.В., Степаньянц Г.А. Теория оптимальных систем. М.: Изд. МАИ, 1999. 103 с. 5. Боголюбов А.А., Галютин В.Б., Лебедев Г.Н. Проблема управления полетом с помощью искусственного интеллекта // Авиакосмическое приборостроение. 2002. №>1. С. 38 - 44.
Поступила в редколлегию 29.08.2006 Слипченко Николай Иванович, канд. техн. наук, профессор, проректор по научной работе ХНУРЭ. Научные интересы: радиофизика и электроника. Адрес: Украина, 61166, Харьков, пр. Ленина, 14, тел. (057) 702-10-20.
Письменецкий Виктор Александрович, канд. техн. наук, профессор ХНУРЭ. Научные интересы: разработка устройств обработки сигналов. Адрес: Украина, 61166, Харьков, пр. Ленина, 14, тел. (057) 702-13-43.
Переясловец Сергей Васильевич, аспирант ХНУРЭ. Научные интересы: микроминиатюризация электроники транспортных средств. Адрес: Украина, 61166, Харьков, пр. Ленина, 14, тел. (057) 702-13-43.
Фролов Андрей Витальевич, аспирант кафедры МЭПУ ХНУРЭ. Научные интересы: исследование характеристик фоточувствительных структур. Адрес: Украина, 61166, Харьков, пр. Ленина, 14, тел.702-16-59.
Новоселова Светлана Кузьминична, зав. лаб. ЦНТМ, ХНУРЭ. Научные интересы: алгоритмы оптимизации и визуализации информации. Адрес: Украина, 61166, Харьков, пр. Ленина, 14, тел. (057) 702-13-43.
УДК 621.395:004.77
В.И. ХАХАНОВ, И.В. ФИЛИППЕНКО
СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ RFID И ПРОБЛЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ
Рассматриваются современные системы RFID. Приводится классификация, обзор различных принципов работы систем RFID и сфера их применения. Также рассматриваются достоинства и недостатки этих систем и проблемы надежности идентификации.
Введение
Стремительное развитие информационных технологий привело к формированию глобальной информационной среды. Глобальная информатизация сопровождается активной компьютеризацией и автоматизацией процессов управления предприятиями и учреждениями. Важнейшей проблемой информатизации является обеспечение точной и безопасной информацией. Одна из основных задач, решаемых в процессе информатизации, это задача электронной бесконтактной идентификации.
В настоящее время наиболее перспективной технологией является радиочастотная идентификация, или RFID (Radio Frequency IDeentification). Данная технология, используя радиоканал, позволяет получить информацию о предмете или человеке автоматически, без необходимости непосредственного контакта.
Обзор систем RFID
Система RFID состоит из трех основных компонентов: считывателя (ридера), транспон-дера (радиочастотная метка, тег) и компьютерной системы обработки информации. Общая схема системы радиочастотной идентификации приведена на рис. 1.
