Устройство различения гипотез

Авторы патента:

G06F7/00 - Способы и устройства для обработки данных с воздействием на порядок их расположения или на содержание обрабатываемых данных (логические схемы H03K 19/00)

G06F17/00 - Устройства или методы цифровых вычислений или обработки данных, специально предназначенные для специфических функций

Владельцы патента RU 2688253:

Крылов Виктор Юрьевич (RU)
Чудновская Ирина Николаевна (RU)
Чудновский Леонид Семенович (RU)
Агеев Вячеслав Михайлович (RU)

Изобретение относится к устройству различения гипотез. Технический результат заключается в автоматизации различения гипотез. Устройство содержит нелинейные дискретные преобразователи входного потока сигналов, перестановщики символов, генератор гипотез, перемножитель столбца перестановленных символов, устройство выбора гипотезы по максимуму правдоподобия, высокоразрядные аналого-цифровые преобразователи, блок хранения информации, устройство формирования границ нелинейных дискретных преобразователей в процессе обучения. 2 ил.

Изобретение относится к области статического различения гипотез. Различение гипотез осуществляется по принципу максимума отношения правдоподобия. Распознавание ведется по статистикам, уточненным в процессе обучения.

Известен простейший способ различения гипотез по значению минимума среднеквадратической ошибки уклонения от заданных эталонов каждой гипотезы (Винцюк Т.К. Анализ, распознавание и интерпретация речевых сигналов, Киев: Наук. думка, 1987). Недостаток данного метода заключается в невозможности влияния вариативности параметров на эффективность различения.

Известен способ различения гипотез по принципу максимума отношения правдоподобия (М. Де Гроут Оптимальные статистические решения, М, Мир, 1974, с. 491), когда для каждой гипотезы строится отношение правдоподобия и выбор гипотезы осуществляется по максимальному значению. Недостаток данного способа отсутствие рекомендаций по корректному построению распределений вероятностей параметров, по которым осуществляется процесс различения.

Известен оптимальный обнаружитель случайного гауссового сигнала на фоне аддитивного гауссового шума (L. Chudnovskiy, V. Ivanov Noise Signal Self-Synchronization in Optimal Detection Systems // AIS-2016 «ATMOSPHERE, IONOSPHERE, SAFETY», Kaliningrad, 2016, ISBN 978-5-9971-0412-2, P. 316-319), где приведена структурная схема устройства. Приведенная схема соответствует решению задачи канонического разложения случайного сигнала, предложенного К. Хелстромом. Входная реализация расфильтровывается системой фильтров f_n(ω) с весовыми множителями [λ_n/(2λ_n+1)]^1/2, соответствующими спектральному отношению сигнал/шум, а затем возводятся в квадрат квадратичными детекторами и суммируются. На выходе сумматора регистрируется статистика испытаний, по значению которой принимается решение о наличии полезного сигнала или его отсутствии. К недостатку такого способа следует отнести невозможность его функционирования для плотностей распределения вероятностей отличных от распределения Гаусса.

Наиболее близкими к предлагаемому способу являются алгоритм различения гипотез (И.Н. Чудновская, Л.С. Чудновский Индивид в информационно-коммуникативном пространстве: многоуровневая модель функционирования, Lambert Press. 2012. С. 125). Алгоритм включает нелинейные дискретные преобразователи входного потока сигналов, перестановщики символов, управляемые генератором гипотез, перемножитель столбца перестановленных символов и устройство выбора гипотезы по максимуму правдоподобия. Недостатком данного способа является отсутствие алгоритма самообучения для установки границ нелинейных дискретных преобразователей и подготовки данных для генератора гипотез.

Технический результат предлагаемого изобретения - автоматизация выбора границ нелинейных дискретных преобразователей в процессе обучения.

Технический результат достигается тем, что нелинейные дискретные преобразователи входного потока сигналов, перестановщики символов, управляемые генератором гипотез, перемножитель столбца перестановленных символов и генератор гипотез, устройство выбора гипотезы по максимуму правдоподобия настраиваются в режиме самообучения с использованием новых устройств: высокоразрядных аналого-цифровых преобразователей, блока хранения информации и устройства формирования границ нелинейных дискретных преобразователей в процессе обучения.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства различения гипотез.

1. Высокоразрядные аналого-цифровые преобразователи

2. Блок хранения информации

3. Устройство формирования границы нелинейных дискретных преобразователей

4. Нелинейные дискретные преобразователи входного потока сигналов

5. Перестановщики символов

6. Перемножитель столбца перестановленных символов

7. Генератор гипотез

8. Устройство выбора гипотезы по максимуму правдоподобия

Устройство имеет следующие функциональные связи (Фиг. 1).

Входной поток данных s(t) в режиме обучения поступает на входы высокоразрядных аналого-цифровых преобразователей (1), оцифрованные сигналы с выходов которого поступают на вход блока хранения информации (2), выход которого соединен с входами устройства формирования границы нелинейных дискретных преобразователей (3), выходы которых подсоединены ко второму входу нелинейных дискретных преобразователей входного потока сигналов (4) и ко второму входу генератора гипотез (7), в режиме различения гипотез входной поток данных поступает на первые входы нелинейных дискретных преобразователей входного потока сигналов (4), выходы которого соединены с входами перестановщика символов (5), выходы которого через перемножитель столбца перестановленных символов (6) соединены с входом устройства выбора гипотезы по максимуму правдоподобия (8), являющегося выходом устройства различения гипотез, вторые входы перестановщика символов (5) соединены с выходами генератора гипотез (7).

Устройство различения гипотез работает следующим образом.

Задача различения М образов (в терминах статистических решений, М гипотез) решается методу максимального отношения правдоподобия. Для решения задачи необходимо найти плотность распределения вероятностей многомерного параметра п для всех М образов, которую мы обозначим как нулевую гипотезу Р₀(п). Размерность вектора параметров п (1, 2, … I). Будем считать, что выбранные составляющие вектора параметров п; статистически независимы, поэтому Р₀(п)=ПР_о(п_i). Выборку общее число реализаций нулевой гипотезы обозначим как С₀. Максимальная точность построения гистограммы P₀(п_i) достигается для дискретной разрядности параметра п_i, равной к_i=[С₀/2]^1/3 [4]. При этом минимальная погрешность Р₀(п_i) в квантилях к_i достигается для таких границ, когда вероятность попадания в каждую квантиль одинакова и равна к^-1. Для м-ой гипотезы вероятность P_м(к_i) не будет равномерной. При любой перестановке к_i распределение Р₀(к_i) не меняется. Для распределений Р_м(к_i) такое свойство не соблюдается. Перестановкой к_iм для распределения P_м(к_i) можно выставить свойство P_м(к_iм)>P_м(к_iм-1). Отношение правдоподобия для принятия решения об м-ой гипотезе достигается для sup(Λ_м)=[П Р_м(к_iм)]/[П P₀(к_iм)].

Для большинства практических задач можно использовать метод асимптотической оценки величины Λ_m(п). Для большинства практических задач распределение вероятностей P_м(к_iм) можно представить следующим образом:

где: τ_iм некоторая постоянная компактности распределения в предположении, что I→∞.

Выражение (1) является довольно часто употребляемым, удобным и физически обоснованным распределением. Предположим, что величина τ_iм не зависит от i равна τ_м. Теперь можно найти плотности распределения вероятностей, см. Фиг. 2.

Устройство различения гипотез, содержащее

нелинейные дискретные преобразователи входного потока сигналов,

перестановщики символов,

генератор гипотез,

перемножитель столбца перестановленных символов,

устройство выбора гипотезы по максимуму правдоподобия,

при этом устройство различения гипотез дополнительно имеет:

высокоразрядные аналого-цифровые преобразователи,

блок хранения информации,

устройство формирования границ нелинейных дискретных преобразователей в процессе обучения,

причем входной поток данных в режиме обучения поступает на входы высокоразрядных аналого-цифровых преобразователей, оцифрованные сигналы с выходов которых поступают на вход блока хранения информации, выход которого соединен с входами устройства формирования границы нелинейных дискретных преобразователей, выходы которого подсоединены ко второму входу нелинейных дискретных преобразователей входного потока сигналов и ко второму входу генератора гипотез,

в режиме различения гипотез входной поток данных поступает на первые входы нелинейных дискретных преобразователей входного потока сигналов, выходы которого соединены с входами перестановщика символов, выходы которого через перемножитель столбца перестановленных символов соединены с входом устройства выбора гипотезы по максимуму правдоподобия, являющегося выходом устройства различения гипотез, вторые входы перестановщика символов соединены с выходами генератора гипотез.

Изобретение относится к устройствам обработки цифровых данных. Техническим результатом является упрощение конструкции и повышение быстродействия при асинхронном обмене данными.

Ситуативный интерфейс транспортного средства // 2685998

Изобретение относится к системе интерфейса транспортного средства, в частности к прогнозированию использования ситуативного интерфейса транспортного средства. Технический результат заключается в обеспечении гибкой системы отображения функций транспортного средства пользователю для предотвращения отвлечения водителя во время управления транспортным средством на ненужные опции.

Устройство для моделирования графика работы сотрудников учреждения // 2685980

Изобретение относится к области моделирования оптимальных графиков работы сотрудников. Технический результат заключается в уменьшении времени определения оптимальных графиков работы сотрудников.

Способ совмещения цифровых изображений различных спектральных диапазонов // 2684749

Изобретение относится к вычислительной технике для определения и приведения к заданным значениям параметров видеокамер. Техническим результатом является обеспечение возможности совмещения изображений камер видимого и инфракрасного диапазонов, не требующего механической юстировки.

Асинхронное устройство векторного поворота // 2683182

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифросигнальных процессорах. Техническим результатом является снижение потребляемой мощности, упрощение конструкции и повышение быстродействия.

Система адаптивного интерфейса транспортного средства (варианты) // 2682102

Группа изобретений относится к вариантам системы адаптивного интерфейса транспортного средства. Система интерфейса транспортного средства может включать в себя интерфейс, выполненный с возможностью представления выбираемых функций, и контроллер.

Способ построения физической структуры абонентского терминала инфокоммуникационной системы // 2681694

Изобретение относится к области электросвязи. Технический результат направлен на расширение арсенала средств того же назначения.

Устройство групповой структуры для детектирования групп нулевых и единичных бит и определение их количества // 2680762

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей.

Устройство последовательного типа для детектирования групп нулевых и единичных бит и определение их количества // 2680759

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в расширении арсенала средств того же назначения.

Генератор гиперхаотических колебаний // 2680346

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника гиперхаотических электромагнитных колебаний. Технический результат заключается в расширении возможностей регулирования параметров генерируемого гиперхаотического сигнала.

Устройство для подсчета минимального значения интенсивности размещения в многопроцессорных кубических циклических системах при однонаправленной передаче информации // 2688236

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники и предназначено для моделирования комбинаторных задач при проектировании вычислительных систем. Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств.

Способ и система компьютерной стратификации пациентов на основе сложности случаев заболеваний // 2687760

Группа изобретений относятся к медицинской технике, а именно к средствам медицинской диагностики, реализуемым с помощью компьютеров. Способ ранжирования случаев заболеваний пациентов в соответствии с уровнями сложности диагностирования содержит: извлечение из базы данных визуализирующего исследования пациента, установление патологии на изображении, анализ демографических и клинических данных, расчет показателя компьютерной стратификации для каждого случая заболевания в зависимости от установленной патологии и демографических и клинических данных и выдачу ранжированного списка случаев заболеваний пациентов согласно соответствующим оценкам стратификации, присвоенным каждому случаю заболевания, хранение ранее диагностированных случаев заболеваний в базе данных, оценку точности ранее установленного диагноза, выполнение классификатора, который генерирует показатель точности, указывающий на точность диагноза, прием информации о типе каждого случая заболевания и генерацию показателя стратификации.

Способ создания декоративного украшения транспортного средства // 2687376

Изобретение относится к декоративному украшению транспортного средства. Способ включает в себя представление модели автоматизированного проектирования, включающей в себя модель панели и модель декоративного украшения.

Способ и система для быстрого измерения интервалов времени переноса сигнала между подвижными объектами и центром ретрансляции сообщений // 2687222

Изобретение относится к разделу вычислительной техники. Техническим результатом способа является уменьшение времени определения максимальной удаленности объектов Tmax.

Программно-технический комплекс автоматизации системы каталогизации предметов снабжения вооруженных сил российской федерации // 2687216

Изобретение относится к области информационных технологий. Технический результат направлен на расширение арсенала средств того же назначения.

Способ ввода символов и устройство отображения // 2687029

Изобретение относится к устройствам отображения. Технический результат заключается в повышении точности ввода.

Расширяемая последовательность панелей вдоль направления сдвигаемого холста // 2686822

Изобретение относится к пользовательскому интерфейсу, который включает в себя холст, расширяющийся в одном направлении. Технический результат заключается в снижении времязатрат при навигации в пользовательском интерфейсе.

Система информационного обеспечения скрытного наведения летательных аппаратов в зоне обнаружения импульсно-доплеровской рлс // 2686802

Система информационного обеспечения метода скрытного наведения летательных аппаратов (ЛА) в зоне обнаружения импульсно-доплеровской РЛС (ИД РЛС) содержит формирователь косвенных измерений, формирователь оценок, регулятор.

Программно-аппаратный комплекс поддержки принятия решения начальника связи оперативно-стратегического (оперативного) командования // 2686638

Изобретение относится к области информационных технологий. Технический результат заключается в автоматизации процесса принятия решения на организацию связи в операциях, боевых действиях объединений Вооруженных Сил РФ.

Автоматическое создание ориентированной на показатели продольной области для просмотра показателей пациента // 2686627

Изобретение относится к автоматическому созданию ориентированной на показатели продольной области для просмотра показателей пациента. Технический результат заключается в обеспечении возможности учитывать количественные параметры.

Способ контроля телеметрической информации // 2688754

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат - повышение оперативности и надежности контроля телеметрической информации. Способ контроля телеметрической информации включает: получение межкадровой разности последовательных кадров изображения, причем сигнал межкадровой разности для изображений с наложенными символами формируют с максимально возможной частотой, сравнивают уровень сигнала межкадровой разности с пороговым значением, задаваемым с учетом требований к чувствительности и помехоустойчивости, усиливают сигнал при превышении порогового значения для получения максимально высокого уровня сигнала символов и допустимого уровня сигнала помех, запоминают и вычитают полученный усиленный сигнал из сигнала текущего изображения с частотой и продолжительностью, задаваемыми с учетом требований эргономики, отображают результирующий сигнал для оперативного контроля изменений телеметрической информации. 5 ил.