Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Системный анализ, управление и обработка информации

Диссертационная работа:

Шер Арнольд Петрович. Исследование тестовых методов диагностики и разработка на их основе алгоритмов обработки океанологической информации для задач рыбопромыслового прогнозирования : ил РГБ ОД 61:85-5/3601

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА I. НЕКОТОРЫЕ ЗАДАЧИ АНАЛИЗА ЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ОБЪЕКТОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ, ОПИСАННЫХ КАЧЕСТВЕННЫМИ И КОЛИЧЕСТВЕННЫМИ ПРИЗНАКАМИ 12

1.1. Структура задач технической диагностики 12

1.2. Минимизация диагностической информации 22

1.3. Задачи обработки океанологической информации на основе нечетких тестов 36

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИИ НЕЧЕТКИХ ТЕСТОВ 43

2.1. Построение множества всех нечетких тупиковых тестов..43

2.2. Построение нечетких тестов с ограничениями на длину и степень различимости объектов по признакам ...54

2.3. Построение теста, близкого к минимальному, с использованием операции на метках разбиения таблицы объектов 64

2.4. Выводы 79

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ЗАДАЧАХ ПРОМЫСЛОВОЙ ОКЕАНОГРАФИ 80

3.1. Алгоритмические методы описания объектов промысловой океанографии 80

3.2. Метод построения нечетких логических моделей непрерывных объектов на основе судовых сообщений 93

3.3. Предикаты сравнения температурных полей океана ЮЗ

3.4. Выводы 112

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАШ ПОСТРОЕНИЯ И АНАЛИЗА ОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДИАГНОСТИКИ В ЗАДАЧАХ ИССЛЕДОВАНИЯ ОКЕАНА ИЗ

4.1. Программы построения нечетких тестов ...; 113

4.2. Программы представления диагностической информации по данным судовых измерений и факсимильных карт различной периодичности 118

4.3. Программы анализа гидрологических ситуаций .131

4.4. Выводы 143

ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММ ПОСТРОЕНИЯ И АНАЛИЗА ЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДИАГНОСТИКИ В ЗАДАЧАХ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОМЫСЛА В ОКЕАНЕ 144

5.1. Система приема и обработки на ЭВМ оперативных гидрологических данных промысловых судов 144

5.2. Поиск зависимости промысла сайры от температуры поверхности океана по данным судовых измерений 145

5.3. Определение информативных районов океана в задачах прогноза промысла по гидрологическим картам 148

5.4. Выводы 157

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 158

ЛИТЕРАТУРА 160

Приложение I 175

Приложение 2 .177

Приложение 3 179

Приложение 4 .181

Приложение 5 .183

Приложение 6 190

Приложение 7 194

Приложение 8 197

Приложение 9 206

Приложение 10 217

Приложение II 256

Акты внедрения 266 

Введение к работе:

Актуальность проблемы. В процессе научных исследований в различных областях техники и естествознания накапливаются большие массивы экспериментальных данных. Необходимость их эффективного анализа стимулирует разработку математических методов и программных средств с целью классификации данных, поиска закономерностей с использованием современных средств вычислительной техники. Для решения этих задач широко применяются методы технической диагностики, распознавания образов, машинного обнаружения закономерностей. При этом возникает необходимость в создании и исследовании различных математических моделей объектов, среди которых можно выделить логические модели.

В течение ряда лет в лаборатории диагностики природных ресурсов Института автоматики и процессов управления ДШЦ АН СССР при непосредственном участии автора проводятся работы по решению задач океанологии, прогнозирования рыбного промысла в океане на основе логических моделей.

Задачи исследования океана являются новой сферой приложения логических методов. Для этих задач характерны большая размерность, наличие количественной и качественной информации, использование различных ее видов (гидрологической, биологической,метеорологической, визуальной и др.) и форм представления (числовой, графической,вербальной), характерны также нерегулярность и погрешности наблюдений и измерений и нечеткость границ между понятиями.

Для того чтобы алгоритмически использовать такие описания, введено понятие нечеткого теста. Нечеткие тесты представляют собой подмножества признаков,с определенной степенью различающих объекты разных классов. Если в качестве признаков выступают районы океана, то тесты представляют собой информативные районы, значения океанологических параметров в которых различны для объектов разных классов.

Необходимость выделения информативных районов океана обусловлена тем, что реальные возможности судовых, буйковых, авиационных измерений океанологических параметров ограничены сравнительно небольшими участками акватории. Поэтому локализация акватории, в которой необходимо проводить измерения и наблюдения с целью диагностирования и прогнозирования гидрологических ситуаций и промысла в океане, представляется важным не только с чисто научной точки зрения, но и экономически значимо, поскольку позволяет уменьшить непроизводительные затраты на измерения параметров на большой акватории и сконцентрировать имеющиеся ресурсы на наблюдениях в информативных районах океана.

В связи с этим важной задачей является разработка методов и алгоритмов построения логических моделей диагностики на основе нечетких тестов, учитывающих указанные особенности объектов, для задач диагностирования и прогнозирования гидрологических ситуаций и промысла в океане.

Цель и направление исследований. Целью диссертационной работы является исследование методов построения нечетких тестов, разработка на их основе алгоритмов обработки океанологической информации для задач рыбопромыслового прогнозирования.

Исследования проводились в следующих направлениях:

- разработка методов и алгоритмов построения нечетких тестов и минимизации диагностической информации на основе нечетких тестов;

- построение логических моделей дискретных и непрерывных объектов, описанных качественными и количественными признаками, с учетом погрешности и нечеткости исходных описаний объектов;

- разработка алгоритмов и программ представления:и анализа диагностической информации, получаемой в ходе рыбного промысла;

- экспериментальное исследование логических методов анализа данных в задачах прогнозирования гидрологических ситуаций и промысла в океане.

Методы исследований. В работе применялись методы технической диагностики, распознавания образов с использованием теории множеств и теории нечетких множеств, алгебры логики и нечеткой логики, теории неравенств, исчисления предикатов, теории отношений. Разработанные методы и алгоритмы реализованы в виде программ. Экспериментальное исследование разработанных алгоритмов и программ проводилось при анализе данных, полученных в ходе промысла сайры в северо-западной части Тихого океана.

Новые научные результаты и основные положения, выносимые на защиту. В работе осуществлена разработка и проведено исследование методов и алгоритмов построения общих логических моделей диагностики объектов, описанных качественными и количественными признаками, на основе нечетких тестов с учетом особенностей океанологической информации, получаемой в ходе промысла в океане.

В работе:

I. Проведено исследование задач и разработаны точный и приближенный методы анализа логических моделей диагностики на основе нечетких тестов с учетом структурных свойств диагностической информации в океанографии:

- разработан алгоритм построения множества всех нечетких тупиковых тестов;

- исследованы предельные возможности нечетких тестов по различимости объектов и доказано утверждение, позволяющее определить максимальную нижнюю границу различимости объектов по всем входящим в тест признакам и всем тестам;

- сформулированы задачи и разработаны алгоритмы построения нечеткого теста, близкого к минимальному по длине, с максимальной нижней границей различимости объектов по всем признакам и нечеткого теста с максимальной различимостью объектов по каждому вошедшему в тест признаку;

- разработан алгоритм построения теста, близкого к минимальному, для бинарной таблицы объектов, разбитой на произвольное число классов.

2. Разработаны методы построения логических моделей дискретных и непрерывных объектов, описанных качественными и количественными признаками, с учетом особенностей объектов промысловой океанографии:

- разработаны алгоритмические методы представления диагностической информации, получаемой в ходе рыбного промысла в океане;

- разработан метод и алгоритмы построения логических моделей непрерывных объектов диагностирования;

- исследованы вопросы выбора предикатов различимости объектов для различных форм их описания.

3. Разработаны алгоритмы и программы представления и анализа логических моделей диагностики на основе нечетких тестов.

4. Проведено экспериментальное исследование разработанных методов при обработке данных, получаемых в ходе рыбного промысла в северо-западной части Тихого океана.

Практическая ценность работы. Разработаны методы и алгоритмы построения логических моделей диагностики объектов, описанных качественными и количественными признаками, на основе нечетких те стов для задач рыбопромыслового прогнозирования.

Разработана технологическая схема и программные средства для сбора, регистрации, контроля и формирования на внешних носителях ЭВМ архива судовых измерений, проводимых в ходе рыбного промысла.

Применение этих методов в экспедиционных исследованиях на промысле сайры позволило:

- проводить анализ в реальном масштабе времени больших массивов оперативных судовых гидрологических данных с использованием архива многолетних наблюдений;

- выявить ряд закономерностей влияния на промысел температуры поверхности океана;

- определять районы океана, перспективные для ведения поиска, что снижает непроизводительные затраты промыслового времени на поиск рыбных скоплений;

- определять информативные районы океана, по значениям параметров которых прогнозируются различные промысловые ситуации.

Реализация результатов работы. Разработанные методы и алгоритмы реализованы в виде программ для мини- и микро-ЭВМ (М-400, Электроника-60) и использовались для анализа температурных полей океана в ходе промысла сайры, скумбрии, иваси в северо-западной части Тихого океана в период 1975-1983 годов и на промысле мойвы в Баренцевом море в 1983 году. Большая часть программ разработана для ЭВМ серии ЕС.

На магнитных дисках ЭВМ с использованием разработанных программ создан архив, включающий более 60 тысяч судовых измерений температуры, проведенных в ходе промысла в районе Курильских островов в период 1964-1983 годов и более тысячи 2-10-дневных карт изотерм северо-западной части Тихого океана за 1960-1983 годы.

В течение 1975-1983 годов результаты работы использовались в экспедиционных исследованиях сотрудников НАЛУ ДШЦ АН СССР при личном участии автора в Южно-Курильском районе и при выполнении госбюджетных тем № гос.регистрации 75049554 и 81055374.

Девять алгоритмов и программ, связанных с разработкой методов представления и анализа судовых гидрологических данных, построением НеЧеТКИХ ЛОГИЧеСКИХ МОДелеЙ Непрерывных ОбъеКТОВ, ОПТИМИ зацией в нечетких ограничениях и выделением информативных признаков, прошли экспертизу на новизну и приняты в Государственный фонд алгоритмов и программ СССР.

Разработанные методы, алгоритмы и программы внедрены в Дальневосточном региональном научно-исследовательском гидрометеорологическом институте Госкомгидромета, в Тихоокеанском океанологическом институте ДШЦ АН СССР и Центральном проектно-конструктор-ском и технологическом бюро Всесоюзного рыбопромышленного объединения "Севрыба" с экономическим эффектом более 312 тыс. рублей.

МОЙзция_аботы. Научные и практические результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, школах, семинарах:

- УІ Всесоюзной школе-семинаре "Управление большими системами" (Тбилиси, 1979);

- У Всесоюзной школе по автоматизации научных исследований морей и океанов (Севастополь, 1980);

- I Всесоюзном совещании "Проблемы краткосрочного рыбопромыслового прогнозирования и управления" (Владивосток, 1982);

- ІУ Всесоюзной конференции "Проблемы научных исследований в области изучения и освоения Мирового океана"(Владивосток,1983);

- УІІ Всесоюзной конференции "Планирование и автоматизация эксперимента в научных исследованиях" (Москва, 1983);

- I Всесоюзной конференции "Методы и средства обработки сложно структурированных, семантически насыщенных графических документов" (Горький, 1983);

- научно-практической конференции по методам промыслового прогнозирования (Мурманск, 1983);

- совещании пользователей океанографической информацией (Обнинск, 1983);

- семинаре "Многомерный статистический анализ и вероятностное моделирование реальных процессов" Научного совета по комплексной проблеме "Оптимальное управление и планирование народным хозяйством" (Москва, 1980);

- ШУ и ХОТ конференциях-конкурсах работ молодых ученых Института проблем управления АН СССР (Москва, 1978, 1980);

- краевой научно-технической конференции "Наука и технический прогресс в рыбной промышленности" (Владивосток, 1979);

- ІУ школе-семинаре по логико-комбинаторным методам распознавания образов (Владивосток, 1981);

других региональных конференциях и семинарах.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 34 работы. Все основные результаты диссертационной работы получены автором самостоятельно и изложены в 5 отчетах по НИР (№ гос.регистрации 75049554 1979,1980 гг. и № гос.регистрации 81055374 1981-1983гг.).

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, изложенных на 156 страницах, включая 31 рисунок; имеет II приложений на 80 страницах и содержит 149 наименований отечественной и зарубежной литературы.

Структура диссертации. Во введении показана актуальность работы и дана краткая характеристика работы.

В первой главе рассмотрены задачи анализа логических моделей объектов диагностирования, поставлена задача диссертационной работы.

Во второй главе разработаны методы и алгоритмы построения нечетких тестов.

В третьей главе исследованы способы получения диагностической информации в задачах промысловой океанографии. Разработаны методы построения логических моделей дискретных и непрерывных объектов.

В четвертой главе разработаны алгоритмы и программы построения и анализа логических моделей диагностики в задачах исследования океана.

В пятой главе проведено экспериментальное исследование алгоритмов и программ построения и анализа логических моделей диагностики при обработке океанологических данных в задачах прогнозирования промысла в океане.

В приложениях приведены результаты работы программ и акты внедрения.

Подобные работы
Коцарь Александр Геннадьевич
Разработка и исследование методов и средств управления процессами прогнозирования, диагностики, профилактики и лечения хронического простатита
Черных Елена Сергеевна
Разработка методов и средств для автоматизации диагностики анемий на основе нечеткой логики принятия решений и алгоритмов генетического типа
Поленова Юлия Евгеньевна
Разработка методов и алгоритмов обработки информации на основе совместного использования пространственных, временных и частотных параметров сигналов
Марухина Ольга Владимировна
Алгоритмы обработки информации в задачах оценивания качества обучения студентов вуза на основе экспертно-статистических методов
Усенко Ольга Александровна
Разработка и исследование методов статистической диагностики технологических объектов
Мятенко Наталья Ивановна
Разработка и исследование методов и средств управления процессами диагностики и комбинированной терапии акне
Уварова Анна Георгиевна
Разработка методов и средств комплексной диагностики шизофрении на основе нечеткой логики принятия решений
Брежнев Алексей Викторович
Разработка методов и средств диагностики психической напряженности на основе вейвлет-анализа сигнала голоса и нечеткой логики принятия решений
Ефремов Михаил Александрович
Разработка методов и средств прогнозирования и дифференциальной диагностики остеохондрозов поясничного отдела позвоночника на основе нечетких моделей принятия решений
Николаев Александр Васильевич
Разработка методов описания районов океана по гидроакустической информации для задач прогнозирования промысла на основе логических моделей диагностики

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net