Информационная технология анализа и обработки данных космических систем наблюдения на основе системной интеграции мультимасштабных концепций

Информационная технология анализа и обработки данных космических систем наблюдения на основе системной интеграции мультимасштабных концепций

Автор: Багманов, Валерий Хусаинович

Количество страниц: 238 с. ил.

Артикул: 3319539

Автор: Багманов, Валерий Хусаинович

Шифр специальности: 05.13.01

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2006

Место защиты: Уфа

Стоимость: 250 руб.

Информационная технология анализа и обработки данных космических систем наблюдения на основе системной интеграции мультимасштабных концепций  Информационная технология анализа и обработки данных космических систем наблюдения на основе системной интеграции мультимасштабных концепций 

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ И ЗАДАЧ РАЗРАБОТКИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХИ0Л ИЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ НАБЛЮДЕНИЯ
1.1. Анализ факторов стимулирующих исследование и развитие технологий в области обработки данных 1.
1.2. Концептуальная структура разрабатываемой информационной технологии. Цели и задачи исследований
ГЛАВА 2. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ, МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ НАБЛЮДЕНИЯ
2.1. Системная интеграция мультимасштабпмх концепций, как основа методологического подхода для разработки информационной технологии обработки данных
2.2. Концепция рекурсивных разверток многомерных пространств и се использование в редукции размерности данных КС
2.3. Описание структуры и моделирование данных II па основе концепции фрактальных множеств
2.4. Непрерывный вейвлетанализ и его применение в исследовании масштабноинвариантной структуры данных 1.
2.5. Техника мультимасштабиого кратноразрешающего анализа на основе ортогональных дискретных вейвлетнреобразоваиий и се применение для синтеза алгоритмов цифровой обработки данных КСИ.
Выводы.
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МАСШТЛЫЮИНВЛРИАМТПОЙ
СТРУКТУРЫ ДАННЫХ II
3.1. Теоретические предпосылки для обоснования
масштабноинвариантной структуры данных КСП.
3.2. Фрактальные характеристики данных 1.
3.2.1. Методы определения фрактальных характеристик космических изображений
3.2.2. Анализ вычислительных экспериментов по исследованию фрактального статистического самоподобия данных КСП
Выводы.
ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И ЯВЛЕНИЙ ПРИ ОБРАБОТКЕ ДАННЫХ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ НАБЛЮДЕНИЯ.
4.1. Математические модели физических процессов формирования сигналов в космических системах наблюдения.
4.1.1. Математическая модель формирования изображений в космических системах наблюдения.
4.1.2. Влияние неоднородной структуры атмосферы па процесс форм и рова I ия изображен i и й
4.1.3. Модификация параболического уравнения на основе метода стохастической эквивалентности
4.2. Математическое моделирование данных КСН как стохастических
фрактальных процессов.
ГЛАВА 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МУЛЬТИМАСШТАЫ ЮГО ПОДХОДА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
ОБРАБОТКИ ДАШ 1ЫХ КСН.
5.1. Параметрические методы обнаружения и оценки сигналов па фоне помех с фрактальной структурой
5.1.1. Оптимальные и квазиоптимальпыс статистические оценки сигналов на фоне помех с фрактальной структурой
5.1.2. Оптимальная оценка сигналов на основе дискретных вейвлетпреобразований.1
5.2. Испарамстричсскос УТоцспиванис функционалов от функций распределений для решения задач обнаружения и оценки сигналов.1 3
5.2.1. Функционально статистический подход к решению классических задач обнаружения, фильтрации, интерполяции, прогноза, кластеризации проверки гипотез.1 3
5.2.2. Методика пспарамстричсского оценивания функционалов па основе XV Г.
5.3. Мультимасштабная селекция и мулыимасштабное обнаружение сигналов неизвестной формы на основе всйвлстпрсобразований
5.3.1. Мультимасштабюс обнаружение сигналов па основе дискретных УТ.
5.3.2. Мультимасштабпос обнаружение сигналов на основе непрерывных УТ.
5.4. Метод мультимасштабиой экстраполяции, оптимальная оценка субникссльных сигналов на основе
вейвлетпреобразований
5.5. Экспериментальная проверка информационной технологии при решении задач мониторинга окружающей
Выводы
ГЛАВА 6. СИНТЕЗ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ, АНАЛИЗА И ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДАННЫХ КСН ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ МОНИТОРИНГА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.
6.1. Проектирование систем обработки данных на концептуальном уровне
6.2. Реализации информационной технологии при разработке систем спутникового мониторинга.
6.2.1. Организация системы мониторинга чрезвычайных ситуаций па примере центра оперативною приема и обработки космических данных МЧС Р1.
6.2.2. Автоматизированная гсоипформационпая система спутникового мониторинга паводковых ситуаций
6.2.3. Автоматизированная система оперативного контроля и
прогнозирования взрывопожарной обстановки на территории РЬ
6.2.4 Автоматизированная система мониторинга экологических
процессов
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Информационная технология совокупность алгоритмов, методов, концепций и парадигм обработки данных. Конечной целыо информационных технологий обработки и анализа данных космических систем наблюдения КСП является получение тематической информации из цифровых данных, полученных с помощью приборов дистанционного зондирования, которые характеризуются избирательной чувствительностью в определенных зонах электромагнитного спектра и пространственной разрешающей способностью.
Мультисисктральнмс полученные в различных спектральных диапазонах и мультимасштабныс имеющие различное пространственное разрешение данные КСИ по своей математической природе являются многомерными случайными нолями.
В настоящее время существуют разнообразные подход,I к анализу такого сорта данных мультиснсктральных изображений. Математическая суть анализа состоит в решении задач фильтрации, интерполяции, экстраполяции, кластеризации, автоматической классификации, обнаружения и статистической оценке аномальных сигналов на случайном фоне.
Анализ исходных конструктивных принципов, лежащих в основе информационных технологий обработки и анализа данных, показывает, что существуют некоторые универсальные системообразующие идеи, возникающие в математике и физике, из которых в областях информатики и системного анализа складываются парадигмы господствующие в течении определенных промежутков времени концепции. Среди наиболее значимых и долго живущих информационных парадигм можно выделить энтропийную парадигму К. Шсппола, в основе которой лежат термодинамические идеи Л.Нольцмана и Д. Гиббса, из которых возникла статистическая физика парадигму преобразования Фурье и целого класса ортогональных преобразований функциональных пространств Хаара,
Уолша, вейвлетпреобразований парадигму фильтра Калмаиа, возникшую из теории стохастических дифференциальных уравнений парадигму статистических оценок на основе байесовского подхода в теории вероятности парадигму непарамстричсских методов ПарзенаРозенблата в статистике.
Большой вклад в решение проблем разработки информационных технологий обработки и анализа изображений внесли работы У.К. Прэтта общесистемное направление, i.i. Ярославского 2 адаптивные методы фильтрации и ранговые алгоритмы, Г.И. Василенко 3 регуляризация обратных задач восстановления сигналов,
Харалика 4 текстурное направление, Д.С. Лебедева 5, Васильева К.К. 6 математические модели , В.В. Александрова 7 рекурсивный подход на основе квазипспрерывных разверток многомерных сигналов, .И. Журавлева 8 алгебраическое направление, работы самарской школы В.А. Сойфера Сергеев В.В., Храмов А.Г., Чернов В.М., Фурсов В.А. 9 алгебраическое и вычислительнокомпьютерное направление, I отапова 0 фрактальное направление.
Каждое из направлений, обладая достаточной универсальностью, наиболее эффективно при решении определенного класса задач на определенном классе изображений.
Одним из классов являются задачи обнаружения и оценки сигналов в шумах с фрактальной масштабноинвариантной структурой. К этому классу относятся, в частности, данные I, включая данные дистанционного зондирования земли, планет солнечной системы и астрофизических с труктур.
Работа посвящена разработке концептуальных, методологических и теоретических основ информационной технологии обработки данных I, ориентированной на обработку сигналов в условиях относительной априорной неопределенности знаний об обнаруживаемом сигнале, когда
известен диаиозон масштабов явлений, неоднородности фоиоцслевой обстановки и малом отношении сигналшум.
Основная идея разрабатываемой информационной технологии ,,1 основывается на использование фрактального самоподобия структуры космических изображений, связанного со статистической однородностью их строения на различных пространственных масштабах, и применение в обработке методов мультимаештабпого анализа на основе всйвлетирсобразоваиий и квазииепрерывных рекурсивных разверток. Информационная технология базируется на инвариантных по отношению пространственным масштабам методах и алгоритмах обнаружения и оценки параметров сигналов, связанных с аномальными структурными образованиями точечными, диффузными, рсчулярпыми, случайными, возникающими под воздействием аномальных процессов различной природы.
Актуальность


Р. Дуда, . Харт , К. Фу , К. Фуганага , Дж. Ту, Р. Гонсалес на основе статистической кластеризации . И. Журавлевым 8, В. Лапко на основе иснарамстричсских методов Л. Е. Назаровым , А. Забаниным , Г. Р.В. Алесандровым 7, В. В. Сергеевым па основе рекурсивных квазипеприрывныз разверток типа ПсаноГильберта А. Г. Храмовым на основе анализа ноля направлений структурноизбыточных квазинсриодичсских изображений Потаповым на основе фрактальных сигнатур. Анализ конкретных задач, связанных с обнаружением и оценкой сигналов на случайном фоне ,,0,6,7,8 показывает, что основные пс решенные проблемы связаны со следующими факторами Рис. Рис. Факторы, стимулирующие исследования и разви тие технологий в области обработки данных КС1. С учетом вышеизложенного, целью диссертационной работы является разработка концептуальных, методологических и теоретических основ информационной технологии анализа и обработки данных космических систем наблюдения для обнаружения, оценки и интерпретации аномальных образований в атмосфере и подстилающей поверхности на основе системной интеграции мультимасштабных концепций непрерывного вейвлетанализа, дискретных вейвлетнреобразований, фрактальных множеств, рекурсивных разверток и приложение полученных результатов в системах спутникового мониторинга для решения экологических задач и задач оценки, предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций регионального и локального масштабов. Разработка концептуальных, методологических и теоретических основы информационной технологии анализа и обработки данных КС I па основе системной интеграции мультимасштабных концепций непрерывного вейвлетаиализа, дискретных вейвлетнреобразоваиий, фрактальных множеств и рекурсивных квазинеирерывных разверток многомерных пространс тв. Экспериментальное исследование масштабноинвариантной структуры данных космических систем наблюдения и их систематизация на основе характеристик размерности фрактальносамоподобных множеств. Разработка математических моделей данных космических систем наблюдения, как стохастических процессов с фрактальной стркутурой. Разработка на основе методологического подхода мультимасштабпой селекции постановок задач, методов и алгоритмов анализа и обработки данных КСП для обнаружения и оценки сигналов неизвестной формы в нестационарных шумах с фрактальной масштабносамоподобной структурой. Концептуальное проектирование информационных систем обработки, анализа и интерпретации данных КСП для решения задач спутникового мониторинга окружающей среды. Апробация информационной технологии для синтеза информационных систем предназначенных для решения экологических задач и задач предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций па базе Центра оперативного приема и обработки космической информации НИИБЖД МЧС РБ. Концептуальная структура информационной технологии обработки данных космических систем наблюдения на основе системной интеграции мультимасштабных подходов представлена на Рис. Информационная технология является системной интеграцией 4х концепций связанных с понятием мультимасштабности и мультимасштабного представления сигналов. Каждая из концепций траст определенную доминирующую роль в системной иптсфации. С помошыо концепции фрактальных множеств осуществляется моделирование фоиоцслсвой обстановки, определяется размерность фрактального многообразия и производится экстраполяционные оценки статистических флуктуаций фопоцелевой обстановки. На основе концепции непрерывного вейвлетанализа осуществляется детальный структурный анализ сигналов по оси масштабов. На основе концепции дискретных ортогональных вейвлетпреобразований осуществляется синтез быстрых алгоритмов мультимасштабного обнаружения и оценки параметров сигналов в грубом приближении. Системный синергетический эффект мультимасштабпой селекции дает возможность преодоления проблем обработки данных КСН, связанных с неполнотой знаний о сигналах, исстациоиарностыо, исмарковостыо и сингулярностью шумов, но основе предварительных сведений о пространственных масштабах обнаруживаемых сигналов.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.237, запросов: 244