Применение метода многопараметрического распознавания образов для диагностики технического состояния радиорелейного оборудования системы управления движением судов | Статья в сборнике международной научной конференции

Библиографическое описание:

Бузенков И. И., Тюфанова А. А., Чернышева Е. М. Применение метода многопараметрического распознавания образов для диагностики технического состояния радиорелейного оборудования системы управления движением судов [Текст] // Технические науки в России и за рубежом: материалы VII Междунар. науч. конф. (г. Москва, ноябрь 2017 г.). — М.: Буки-Веди, 2017. — С. 115-120. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/286/13067/ (дата обращения: 20.08.2018).



Рассмотрено применение метода многопараметрического распознавания образов для диагностики технического состояния радиорелейного оборудования «Ericsson MiniLink-7Е» системы управления движением судов.

Ключевые слова: радиорелейное оборудование, диагностика, техническое состояние, система управления движением судов

Сущность метода многопараметрического распознавания образов заключается в отнесении исходных данных к определенному классу с помощью выделения существенных признаков, характеризующих эти данные из общей массы несущественных данных, т. е. необходимо определить порог, характеризуемый определенной комбинацией показателей функционирования радиоэлектронного оборудования, определяющей его критическое состояние.

Основные задачи теории распознавания образов заключаются в следующем [1]:

  1. Математическое описание образов — векторное, когда каждому образу x ставится в соответствие некоторый вектор признаков x этого образа  элемент векторного пространства X, называемого пространством признаков.
  2. Выбор наиболее информативных признаков, описывающих данный образ  нахождение минимального количества признаков, которые наиболее информативно описывают образы в рассматриваемой задаче распознавания.
  3. Описание классов распознаваемых образов — определение границ классов, которые могут быть заданы на этапе разработки системы распознавания или система сама должна их найти в процессе своей работы.
  4. Нахождение оптимальных решающих процедур (методов классификации) — соотнесение вектора признаков образа некоторому классу.
  5. Оценка достоверности классификации образов, которая необходима, чтобы лицо (или техническая система), принимающее решение, связанное с отнесением образа тому или иному классу, могло оценить величину потерь, связанных с неправильной классификацией.

Выделим три основных типа характеристик-признаков:

  1. Физические характеристики (например, показания, снятые с датчиков) могут быть детерминированными и вероятностными. Их необходимо описывать с помощью векторов и обрабатывать как элементы векторного пространства.
  2. Качественные характеристики — эти характеристики можно описывать с помощью лингвистических переменных методами теории нечетких множеств.
  3. Структурные характеристики применяют для описания изображений сложных объектов. При описании структурных характеристик применяется некоторый формальный язык (например, теория графов).

Рассмотрим суть метода диагностики с помощью теории многомерного распознавания образов. Сформируем эталонные оценки многомерных условных плотностей вероятности, которые содержат всю информацию, присутствующую в наблюдениях и обо всех взаимосвязях между признаками . Оценка является случайной величиной. Для принятия решения применяется статистика отношения правдоподобия, представляющая неотрицательную случайную величину, которая получается функциональным преобразованием , которое отображает точки n-мерного пространства выборок на действительную полуось [2]:

.(1)

Для принятия решения достаточно использовать значение одной случайной величины — статистики отношения правдоподобия , а не значения каждого элемента выборки по отдельности, т. е. отношение правдоподобия несет всю статистическую информацию о классах, содержащуюся в данной выборке.

Пусть на вход распознающей системы поступают многомерные (векторные) наблюдения, принадлежащие одному из двух состояний S1 и S2, которые отличаются своими неизвестными векторами средних и и ковариационными матрицами А1 и А2. Оценки неизвестных векторов средних и определяются с помощью выражений [2]:

,(2)

. (3)

Оценки и неизвестных ковариационных матриц определяются с помощью выражений [1]:

,(4)

(5)

Решающее правило будет определяться выражением:

,(6)

где порог , т. к. С=1 (в связи с использованием алгоритма максимального правдоподобия) [3].

Вероятности ошибок многомерного распознавания состояний определяются с помощью выражения:

,(7)

где F(x) — табулированный интеграл Лапласа; и выражаются через объемы контрольных n и обучающих m выборок по формулам:

;(8)

.(9)

Рассмотрим применение данного метода на примере радиорелейного оборудования «Ericsson MiniLink-7Е», эксплуатируемого в системе управления движением судов (СУДС) порта Новороссийск.

В качестве основных параметров, характеризующих работу радиорелейного оборудования, выберем следующие показатели: рабочая частота, чувствительность приемника и мощность излучения.

Параметры надежно функционирующего радиооборудования обозначим . Реальные параметры исследуемого оборудования  x. Значения параметров приведены в таблице 1. Значения параметров, при которых наступает отказ оборудования приведены в таблице 2 [3].

Таблица 1

Параметры надежно функционирующего иисследуемого оборудования

Параметры

Параметры надежно функционирующего оборудования

Параметры исследуемого оборудования x

Рабочая частота, ГГц

7,1

7,3

7,4

7,5

7,6

7.3

Мощность излучения, дБВт

2

5

10

17

20

5

Чувствительность приемника, дБВт

78

79

80

78

79

78

Таблица 2

Параметры, при которых наступает отказ системы

Параметры

Параметры оборудования, вкотором произошел отказ

Рабочая частота, ГГц

8,1

7,8

7,7

7,9

7,8

Мощность излучения, дБВт

28

29

28

29

28

Чувствительность приемника, дБВт

82

83

84

82

84

Для решения задачи диагностики технического состояния радиорелейного оборудования «Ericsson MiniLink-7Е» составим программу в математическом редакторе MathCAD (рисунок 1).

Рис. 1. Программа диагностики технического состояния радиорелейного оборудования методом многопараметрического распознавания образов

Найдем параметр L, идентифицирующий принадлежность исследуемого оборудования к статистике правдоподобия (рисунок 2).

Рис. 2. Программа нахождения параметра L, идентифицирующего принадлежность исследуемого оборудования к статистике правдоподобия

Определим вероятность достоверности результатов (D) проведенной диагностики технического состояния радиорелейного оборудования (рисунок 3).

Рис. 3. Программа оопределения вероятности достоверности результатов (D) проведенной диагностики технического состояния радиорелейного оборудования

Результаты проведенных расчетов (параметр принадлежности ) показывают, что исследуемое радиорелейное оборудование «Ericsson MiniLink-7Е» относится к надежно функционирующим. При этом полученный результат справедлив с достоверностью .

Т.о., метод многопараметрического распознавания образов можно использовать для диагностики технического сотояния радиорелейного оборудования СУДС и на основании полученных результатов планировать сроки проведения технического обслуживания для корректировки параметров оборудования, достигших критических значений, что позволит предотвращать его отказы и повысить эксплуатационную надежность системы.

Литература:

  1. Стецюк, А. Е. Основы технической диагностики. Теория распознавания: учеб. пособие / А. Е. Стецюк, Я. Ю. Бобровников. — Хабаровск: ДВГУПС, 2012. — 69 с.
  2. Тюфанова, А. А. Составные состояния коэффициента готовности как количественного показателя эксплуатационной надежности технических средств системы управления движением судов//Транспортное дело России № 4(125). — М: Морские вести России, 2016.
  3. Тюфанова, А. А. Методика анализа эксплуатационной надежности технических средств системы управления движением судов на примере порта Новороссийск/ А. А. Тюфанова. — Казань: Изд-во «Бук», 2015. — 104 C.
Основные термины (генерируются автоматически): радиорелейное оборудование, техническое состояние, исследуемое оборудование, многопараметрическое распознавание образов, движение судов, система управления, рабочая частота, параметр, мощность излучения, чувствительность приемника.

Ключевые слова

диагностика, техническое состояние, система управления движением судов, радиорелейное оборудование

Похожие статьи

Техническое диагностирование и методы контроля механических...

Применение метода многопараметрического распознавания... Ключевые слова: радиорелейное оборудование, диагностика, техническое состояние, система управления движением судов.

Применение генератора колебаний с хаотической несущей...

Основными видами технических средств системы управления движением судов (СУДС)

В подсистеме применяются радиорелейные линии, однако в последние годы для этой цели все чаще используются и наземные линии связи, передающие цифровой сигнал.

Зависимость дальности обнаружения целей радиолокационных...

В статье на примере системы управления движения судов (СУДС) порта

Параметры оборудования СУДС, используемые при расчете дальности действия БРЛС, приведены в [2].

Чувствительность приемника по входу устройства сжатия сигнала Pрr.min = 110/112 дБ/Вт.

Распознавание объектов на основе видеосигнала, полученного...

Применение метода многопараметрического распознавания образов для диагностики технического состояния радиорелейного оборудования системы управления движением судов.

Критерии качества связи цифровых радиорелейных линий связи

 возможность быстрой установки оборудования при небольших капитальных затратах (малые габариты и масса радиорелейных систем

Таблица 1. Параметры перестройки рабочих волн РРЛ.

Мощность передатчика, dbm. Чувствительность приемника, dbm при BER = 10–3.

Классификация систем обнаружения утечек на магистральных...

Системы обнаружения утечек на магистральных трубопроводах нефти, газа и нефтепродуктов призваны решить, главным образом, следующие

1. активные (излучение в перекачиваемую среду ультразвуковых колебаний определенной частоты и прием в месте повреждения)

Автоматизация работы станции Находка-Восточная с целью...

Применение метода многопараметрического распознавания... Ключевые слова: радиорелейное оборудование, диагностика, техническое состояние, система управления движением судов.

Использование дискретных моделей для исследования...

Применение метода многопараметрического распознавания образов для диагностики технического состояния радиорелейного оборудования системы управления движением судов.

Функция распределения наработок на отказы всей совокупности...

Применение метода многопараметрического распознавания... Ключевые слова: радиорелейное оборудование, диагностика, техническое состояние, система управления движением судов.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Техническое диагностирование и методы контроля механических...

Применение метода многопараметрического распознавания... Ключевые слова: радиорелейное оборудование, диагностика, техническое состояние, система управления движением судов.

Применение генератора колебаний с хаотической несущей...

Основными видами технических средств системы управления движением судов (СУДС)

В подсистеме применяются радиорелейные линии, однако в последние годы для этой цели все чаще используются и наземные линии связи, передающие цифровой сигнал.

Зависимость дальности обнаружения целей радиолокационных...

В статье на примере системы управления движения судов (СУДС) порта

Параметры оборудования СУДС, используемые при расчете дальности действия БРЛС, приведены в [2].

Чувствительность приемника по входу устройства сжатия сигнала Pрr.min = 110/112 дБ/Вт.

Распознавание объектов на основе видеосигнала, полученного...

Применение метода многопараметрического распознавания образов для диагностики технического состояния радиорелейного оборудования системы управления движением судов.

Критерии качества связи цифровых радиорелейных линий связи

 возможность быстрой установки оборудования при небольших капитальных затратах (малые габариты и масса радиорелейных систем

Таблица 1. Параметры перестройки рабочих волн РРЛ.

Мощность передатчика, dbm. Чувствительность приемника, dbm при BER = 10–3.

Классификация систем обнаружения утечек на магистральных...

Системы обнаружения утечек на магистральных трубопроводах нефти, газа и нефтепродуктов призваны решить, главным образом, следующие

1. активные (излучение в перекачиваемую среду ультразвуковых колебаний определенной частоты и прием в месте повреждения)

Автоматизация работы станции Находка-Восточная с целью...

Применение метода многопараметрического распознавания... Ключевые слова: радиорелейное оборудование, диагностика, техническое состояние, система управления движением судов.

Использование дискретных моделей для исследования...

Применение метода многопараметрического распознавания образов для диагностики технического состояния радиорелейного оборудования системы управления движением судов.

Функция распределения наработок на отказы всей совокупности...

Применение метода многопараметрического распознавания... Ключевые слова: радиорелейное оборудование, диагностика, техническое состояние, система управления движением судов.

Задать вопрос