Библиотека диссертаций Украины Полная информационная поддержка
по диссертациям Украины
  Подробная информация Каталог диссертаций Авторам Отзывы
Служба поддержки




Я ищу:
Головна / Фізико-математичні науки / Математичне моделювання та обчислювальні методи


Шевчук Богдан Михайлович. Ефективні методи та алгоритми оперативної багатофункціональної обробки інформації в комп’ютерних мережах тривалого моніторингу станів об’єктів : Дис... канд. наук: 01.05.02 - 2007.



Анотація до роботи:

Шевчук Б.М. Ефективні методи та алгоритми оперативної багатофункціональної обробки інформації в комп’ютерних мережах тривалого моніторингу станів об’єктів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи. – Інститут кібернетики

ім. В.М. Глушкова НАН України, Київ, 2007.

Дисертаційна робота присвячена розробці методологічних та алгоритмічних основ технології оперативного дистанційного моніторингу станів об’єктів. Основу технології утворюють ефективні за обчислювальною складністю, точністю і швидкодією методи та алгоритми оперативної багатофункціональної обробки інформації на об’єктах. Розроблені методи та алгоритми адаптивної фільтрації-стиску сигналів, швидкодіючі методи побудови математичних моделей станів об’єктів, методи захисту інформації з використанням шифрів з одноразовим ключем, а також методи маскування пакетів даних у каналі зв’язку моніторингових мереж на основі високоінформативного кодування двійкових послідовностей та формування псевдохаотичних інтервальних або шумоподібних сигналів, база яких вибирається з урахуванням визначеного рівня шумів у каналі зв’язку.

1. В дисертаційній роботі на основі дослідження взаємозв’язків і характеристик методів та засобів введення, обробки і передачі інформації запропоновані ефективні за точністю та швидкодією методи та алгоритми оперативної багатофукнціональної обробки інформації у місцях виникнення інформаційних потоків у моніторингових мережах. Реалізація об’єктними системами оперативних методів і алгоритмів компактного кодування даних моніторингу та криптографічного захисту і маскування пакетів даних, що передаються по каналах зв’язку є основою для суттєвого підвищення ефективності функціонування моніторингових мереж та їх широкого впровадження в промисловість, сільське господарство, охорону здоров’я і довкілля та інші галузі людської діяльності.

2. Досліджено, що сумарний потік інформації у моноканальних моніторингових мережах суттєво залежить від вибору частоти дискретизації сигналів, точності перетворення відліків сигналів, ступеню стиснення даних та від вибору методів формування і маскування пакетів даних, а також від вибору величини бази сигналів, що передаються по каналу зв’язку.

3. Дослідження за вибором необхідної частоти дискретизації сигналів показали, що при кількості достовірних біт АЦП коефіцієнт підвищення частоти дискретизації Котельникова досягає величини . Зменшення частоти дискретизації сигналів, що підлягають контролю, можливе в процесі фільтрації і стиску сигналів за рахунок адаптації цієї величини в залежності від поточних динамічних характеристик ділянок сигналів та рівня високочастотних шумів.

4. Досліджено, що для мінімізації потоків даних на об’єктах необхідно реалізувати адаптивну фільтрацію-стиск сигналів: окрім зміни величини доцільно змінювати кількість достовірних біт в залежності від поточної величини ; на ділянках з шумами доцільно виконувати прості та швидкодіючі алгоритми фільтрації-стиску, а на достовірних ділянках – більш точніші алгоритми (адаптивну медіанну фільтрацію, фільтрацію-стиск з використанням швидких ортогональних та вейвлет-перетворень) при підвищених величинах і .

5. Суттєве зменшення інформаційних потоків у моніторингових мережах досягається на основі визначення, класифікації ділянок сигналів з різними величинами , фільтрації-стиску сигналів з урахуванням поточної величини і динамічних характеристик сигналів та за рахунок оперативного визначення станів об’єктів і передачі в канал зв’язку різних за обсягом інформації компактних пакетів даних.

6. Розроблені методи та алгоритми адаптивної фільтрації–стиску сигналів, які при мінімальних обчислювальних витратах з допустимою точністю введення і обробки даних забезпечують компактне кодування відліків сигналів з урахуванням попередньо визначених опосередкованих даних про вхідне співвідношення сигнал/шум та локальних динамічних характеристик ділянок сигналів.

7. Удосконалено фільтрацію-стиск сигналів і зображень шляхом усічення спектральних коефіцієнтів швидких ортогональних та вейвлет-перетворень за рахунок кодування даних
про корекцію значень суттєвих відліків інформативних ділянок огинаючої сигналів
(відеосигналів).

8. Одержали подальший розвиток швидкодіючі методи побудови математичних моделей станів об’єктів тривалого моніторингу на основі визначення булевих змінних векторів логіко-статистичних інформаційних моделей станів (ЛСІМ) об’єктів шляхом апертурного та/або смугового контролю інтегральних та диференційних характеристик вибірок сигналів (статистичних, кореляційних, спектральних, ентропійних, хаотичних та ін.). Для оперативного відображення інформаційних образів динаміки станів об’єктів пропонується одночасно відображати в трьох- та двовимірних координатах (в площинах та графіках) характеристики сигналів та ЛСІМ, при цьому локальні фрагменти площин характеризуються відповідними графіками показників сигналів.

9. Вперше одержали подальший розвиток швидкодіючі методи криптографічного захисту інформації з використанням шифрів з одноразовим ключем та змінних секретних кодів об’єктних систем моніторингових мереж з урахуванням попередньо заданого ступеня захисту інформації, при цьому для оперативного захисту інформації від підміни запропоновано маскування перевіркових бітів у масиві даних інформаційного кадру пакету шляхом псевдохаотичного розміщення перевіркових бітів у масиві даних інформаційного кадру.

10. Вперше розроблені методи маскування пакетів даних у каналі зв’язку моніторингових мереж на основі високоінформативного кодування двійкових послідовностей та формування псевдохаотичних інтервальних або шумоподібних сигналів, база яких вибирається
з урахуванням визначеного стану рівня шумів у каналі зв’язку, при цьому для оптимізації
тривалості пакетів даних захищені масиви даних розбиваються на двійкові послідовності, які перетворюються в інтервальні сигнали, мінімізовані за тривалістю, а величина може
хаотично змінюватись у відповідності до псевдовипадкових кодів, згенерованих об’єктними системами.

11. Застосування розроблених методів та алгоритмів оперативної багатофункціональної обробки інформації дозволяє побудувати недорогі та ефективні програмно-апаратні засоби об’єктних систем моніторингових мереж в телемедицині, для моніторингу станів промислових об`єктів, екомоніторингу, для кодування і передачі даних в мікросупутникових мережах.