Інформаційна технологія та методи аналізу сумішей сигналів на основі лінійних за параметрами моделей

7. Забулонов Ю.Л., Лисиченко Г.В., Ревунова Е.Г. Повышение надежности идентификации радионуклидов при анализе низкоинтенсивных полей ионизирующего излучения // СНИЭиП: Сб. научн. тр. - Севастополь, 2005. - № 16. - С. 114-124.

8. Мисуно И.С., Рачковский Д.А., Ревунова Е.Г., Слипченко С.В., Соколов А.М., Тетерюк А. Модульный программный нейрокомпьютер SNC: реализация и применение // Управляющие системы и машины. - 2005. - № 2. - С. 1-12.

9. Ревунова Е.Г. Информационная технология анализа данных с помощью линейных моделей в условиях неопределенности // Адаптивные системы автоматического управления. - 2007. - № 11(31). - С.72-80.

10. Забулонов Ю.Л., Макаренко К.А., Ревунова О.Г., Зарицький В.Л. Портативна робоча станція для комплексного радіаційного моніторингу навколишнього середовища // XIV міжнар. симп. "Математичні методи й комп'ютерні технології при рішенні задач захисту навколишнього середовища в надзвичайних ситуаціях". - 1998. - C. 76-77.

11. Misuno I.S., Rachkovskij D.A., Revunova E.G., Sokolov A.M. SNC: the software neurocomputer with modular architecture // Междунар. конф. "Проблемы нейрокибернетики". - Ростов-на-Дону; Россия. - 2002. - Т. 2. - С. 109-113.

12. Revunova E.G., Rachkovskij D.A. Jamming cancellation based on a stable LSP solution // XI-th Intern. Conf. "Knowledge-Dialogue-Solution" KDS-2005. - FOI-Commerce, Sofia, Bulgaria, 2005. - V. 2. - P. 578-583.

13. Ревунова Е.Г., Рачковский Д.А. Построение линейной модели по спектру гамма-излучения при наличии шума // Международный семинар по индуктивному моделированию МСИМ-05 (IWIM-05). - Киев. - 2005. - Т. 1. - С. 250-254.

14. Revunova E.G. Application of ICA to jamming cancellation // 14-th Intern. Conf. "Problems of Neurocybernetics". - Rostov-on-Don, Russia. - 2005. - V. 2. - P. 230-234.

15. Рачковский Д.А., Мисуно И.С., Ревунова Е.Г., Слипченко С.В., Соколов А.М. Концепция и методы нейросетевого распределенного представления информации в задачах ИИ // 14 Междунар. конф. "Проблемы нейрокибернетики". - Ростов-на-Дону, Россия, 2005. - Т. 2. - С. 30-33.

16. Revunova E.G. Blind source separation based on minimum description length // Intern. Workshop on Inductive Modelling (IWIM-07). - Prague. - 2007. - V. 1. -P. 318-321.

АНОТАЦІЯ

Ревунова О.Г. Інформаційна технологія та методи аналізу сумішей сигналів на основі лінійних за параметрами моделей. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - інформаційні технології. - Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій та систем НАН України і МОН України, Київ, 2008.

Дисертація присвячена удосконаленню методів та розробці інформаційної технології аналізу сумішей сигналів, що містять шум, на основі стійкого оцінювання параметрів лінійних моделей при різних типах невизначеностей. Розроблені: рекурсивний метод розв'язання задачі найменших квадратів для роботи в ковзному робочому вікні на основі модифікації методу Гревіля; метод розв'язання задачі розрідженої апроксимації пошуком відповідностей з використанням для останову тесту Грібонваля, або критерію вибору моделі. Розроблена цільова функція для методу виділення прихованих джерел, що відрізняється використанням мінімальної довжини опису.

Інформаційна технологія реалізована як ряд програмних модулів. Ефективність використання інформаційної технології експериментально досліджена в задачах визначення вмісту радіонуклідів в об'єктах навколишнього середовища та пригнічення активних радіозавад.

Ключові слова: інформаційна технологія, лінійні за параметрами моделі, апроксимація, виділення прихованих джерел.

АННОТАЦИЯ

Ревунова Е.Г. Информационная технология и методы анализа смесей сигналов на основе линейных по параметрам моделей. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - информационные технологии. - Международный научно-учебный центр информационных технологий и систем НАН Украины и МОН Украины, Киев, 2008.

Диссертация посвящена усовершенствованию методов и разработке информационной технологии анализа смесей зашумленных сигналов на основе устойчивого оценивания параметров линейных моделей в условиях неопределенности, вызванной: аддитивным шумом в выходах и входах, малой размерностью выборки данных, неполнотой ранга матриц плана и смешивания, свойствами вектора сингулярных чисел матрицы входов.

Разработан рекурсивный метод решения линейной задачи наименьших квадратов путем модификации метода Гревиля, что обеспечило вычислительно эффективную обработку данных в скользящем рабочем окне для вырожденной и близкой к вырожденности матрицы входов. Разработан метод решения задачи разреженной аппроксимации поиском соответствий. Метод использует тест Грибонваля для построения линейной модели при малых уровнях шума и базисах, удовлетворяющих условию Грибонваля. В противном случае используются критерии выбора модели. При останове по тесту Грибонваля разработанный метод обеспечивает большую точность определения параметров, чем останов по критерию выбора модели для тех же входных данных. Разработана целевая функция для метода выделения скрытых источников из линейной смеси, устойчиво функционирующая в условиях аддитивного шума в выходах и малой длины обучающей выборки, которая использует минимальную длину описания и модифицированный метод поиска соответствия. В задаче выделения скрытых источников при малых значениях аддитивного шума разработанная целевая функция обеспечивает более высокое отношение сигнал-шум, чем анализ независимых компонент.

На основе систематизации известных и включения созданных в рамках диссертационной работы методов аппроксимации и выделения скрытых источников создана базовая информационная технология анализа смесей зашумленных сигналов. Создан ряд программных модулей, обеспечивающих практическую реализацию разработанной информационной технологии. Эффективность ее использования экспериментально исследована в задачах определения содержания радионуклидов в объектах окружающей среды и подавления активных радиопомех.

Применение информационной технологии анализа смесей зашумленных сигналов обеспечивает в каждом конкретном случае выбор наилучшего подхода и метода решения задачи. Так, использование усовершенствованного метода Гревиля в задаче подавления активных помех обеспечивает для неоднородной антенной системы в условиях матрицы входов, вырожденной и близкой к вырожденности, высокий и независящий от уровня активной помехи коэффициент подавления. В задаче определения содержания радионуклидов при фиксированной геометрии измерений выбор модели путем пошаговой регрессии с остановом по критерию Маллоуза обеспечил высокую точность оценивания параметров. При нефиксированной геометрии измерений модифицированный метод поиска соответствий обеспечил повышение точности выявления точечного источника гамма-излучения на фоне распределенного.

Ключевые слова: информационная технология, линейные по параметрам модели, аппроксимация, выделение скрытых источников.

ABSTRACT

Revunova E.G. Information technology and methods for analysis of signal mixtures based on the models linear with respect to parameters. - Manuscript.

Ph.D. thesis for acquiring scientific degree of Candidate of Technical Science on speciality 05.13.06 - Information Technologies. - International Research and Training Center for Information Technologies and System, National Academy of Sciences and Ministry of Science and Education of Ukraine, Kyiv, 2008.

Dissertation is devoted to the improvement of methods and to the development of information technology for analyzing noisy signal mixtures in the conditions of uncertainty. The methods are based on stable estimation of linear model parameters. We have elaborated the following methods: a recursive method for solving the least squares problem in a sliding window based on the modification of the Greville formula; the matching pursuit method using the Gribonval test or of model selection for solving sparse approximation problem; blind source separation method with the objective function based on the minimum description length. The basic information technology is implemented in software modules. The efficiency of the information technology is experimentally explored in the tasks of jamming cancellation and spectrometry.

Key words: information technology, linear models, approximation, blind source separation.

Размещено на Allbest.ru