Исследование и оптимизация линейной оценки прогнозирования при случайных импульсных искажениях в данных

• Автор: Шкулев, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1. Линейная оценка прогнозирования и ее динамические свойства

1.1. Задача линейного прогнозирования. Синтез адаптивного алгоритма.

1.2. Анализ динамических свойств. Теоретикоинформационный подход

1.3. Результаты математического моделирования.

Выводы

2. Проблема случайных импульсных искажений в данных

2.1. О влиянии случайных импульсных искажений на точность и динамические свойства линейной оценки прогнозирования

2.2. Синтез оптимального алгоритма

2.3. Результаты математического моделирования.

Выводы
3. Обнаружение случайных импульсных искажений.
3.1. Задача обнаружения разладки случайного временного ряда
3.2. Синтез алгоритма.
3.3. Оптимизация порога обнаружения.
3.4. Результаты математического моделирования.
Выводы .
4. Разработка автоматизированной системы прогнозирования и
примеры ее практического применения
4.1. Разработка программного обеспечения
4.2. Разработка автоматизированной системы прогнозирования
4.3. Задача прогнозирования динамики рыночной конъюнктуры
4.4. Задача селекции движущихся радиолокационных целей на
фоне комбинированной помехи
4.5. Задача распознавания речевых сигналов при действии импульсных помех
4.6. Выводы
Заключение .
Список литературы


Пассивные помехи в общем случае нестационарны во времени и неоднородны в пространстве, их мощность может намного превышать мощность полезного сигнала. Также проблема импульсных помех стоит очень остро и в задаче распознавания речевых сигналов. Импульсные искажения здесь возникают в основном в аналоговых и цифровых системах передачи речи и могут иметь различную природу: ненадежная работа системы питания, помехи от системы зажигания в автомобиле и т. В этом случае также необходима защита от импульсных помех для обеспечения надежности работы подобных систем. Однако существует ряд методов, направленных на устранение импульсных помех. Вопросам построения систем, устойчивых к воздействию импульсной помехи, посвящено большое число работ [, и др. Многочисленные алгоритмы можно разделить на три группы []. К первой принадлежат способы борьбы, основанные на ограничении сигналов (схемы типа ШОУ, ШОС) или схемы с ключевыми АРУ. Однако, они применимы только к некоторым типам сигналов, приводят к их искажению, существенно уменьшают отношение сигнал/шум. Ко второй группе принадлежат алгоритмы, основанные на непарамстричсских методах статистики [], устойчивые к действию помех. Однако они требуют некоторой обучающей выборки из ансамбля помех, относительно которой формируется решающая статистика. Применение таких методов к типичной задаче обнаружения сигнала с неизвестным временным положением на интервале, содержащем много элементов разрешения по задержке на фоне коррелированных шумов, вызывает большие затруднения. К третьей группе принадлежат адаптивно-компенсационные алгоритмы. Они весьма сложны и работоспособны при очень большом отношении помеха/сигнал, из-за чего резко уменьшаются границы их применения. Также существует ряд алгоритмов сглаживания импульсных помех. Сглаживание импульсного шума, очевидно, требует обнаружения искаженных элементов сигнала и последующего оценивания их значений по значениям неискаженных элементов. Вообще говоря, алгоритмы сглаживания таких помех должны быть двухпроходовыми с разметкой искаженных элементов на первом проходе и оценкой их сглаженных значений на втором проходе. Но для упрощения можно сделать алгоритм однопроходовым, совместив операции обнаружения и оценивания в одном проходе. Разметка элементов изображения на искаженные шумом и не искаженные (обнаружение выбросов шума) может быть выполнена на основании проверки гипотезы о принадлежности центрального элемента некоторой локальной окрестности той же выборке, что и заданное большинство остальных элементов окрестности, или выпадения ее из этой выборки. Для решения этой задачи обычно используются алгоритмы, основанные на ранговых статистиках [6]. Мосле этапа обнаружения элементы изображения, отмеченные как выбросы импульсного шума, заменяются их оценкой. В качестве оценки здесь обычно используются значения, полученные тем или иным сглаживанием по окрестности этих элементов, причем из этой окрестности исключаются элементы, отмеченные при обнаружении выбросов шума. Характерными при сглаживании импульсных помех являются ошибки ложного обнаружения, которые приводят к нежелательному сглаживанию деталей изображения, и ошибки пропуска, из-за которых на изображении могут остаться несглаженные выбросы помех. Также надежность этих методов снижается также из-за возможного наличия в окрестности не одного, а нескольких выбросов помех. Наличие проблемы пораженных и недостоверных данных в выборке при отсутствии эффективных, а тем более универсальных методов их восстановления и обуславливает, в конечном итоге, актуальность данной работы. Целью работы являются исследование влияния импульсных помех на качество линейной оценки прогнозирования (ЛОП), а также разработка метода защиты Л1 от интенсивного потока импульсных помех. Анализ эффективности ЛОП с защитой от ИП в задаче прогнозирования социально-экономических процессов. Анализ эффективности разработанного алгоритма в задачах подавления комбинированных помех в радиотехнических системах и распознавания речевых сигналов методом обеляющего фильтра.