Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из важнейших задач физичес-:их исследований океана является дистанционный мониторинг (конт-)оль состояния) океанической среды для оперативного обнаружения і идентификации аномальных отклонений параметров среды от фоно-шх значений.
Необходимость обработки больших объёмов случайных потоков данных в реальном масштабе времени предопределяет высокую насы-ценносгь современных автоматизированных систем мониторинга океана средствами вычислительной техники.
Ограниченность ресурсов памяти, быстродействия и энергетики вычислительных устройств делает весьма актуальной проблему разработки статистических методов, моделей и алгоритмов океако-инфоргатики, позволяющих оптимизировать процессы обработки информации в автоматизированных системах физических исследований океанической среды.
Её решение позволяет повысить эффективность обработки данных натурных океанологических экспериментов и производить обнаружение и идентификацию аномальных явлений в океане на ранней стадии их зарождения.
Цель работы - разработка и исследование статистических последовательного, трансекх-спектрального и спектрально-стереологи-ческого методов анализа в задачах автоматизации океанологических исследований.
Научная новизна работы состоит в том, что сделано обобщение асимптотической теории одноканального и многоканального статистического последовательного анализа зависишх и нестационарных экспериментальных данных. Впервые получены:
асимптотические аналитические и эмпирические неасимптотические оценки эффективности многоканального статистического последовательного анализа, учитывающие явление затягивания анализа в отдельных каналах;
получено выражение для дисперсии случайного времени-последовательного анализа при выборе между двумя гипотезами об интенсивности авторегрессионного процесса и показано, что она не зависит от корреляции наблюдений;
сделано обобщение условий асимптотической оптимальности алгоритмов проверки статистических гипотез, использующих вместо неизвестных параметров их выборочные оценки на случай векторно-
го мешающего параметра;
разработаны алгоритмы последовательного анализа сильнокоррелированных данных с неизвестным или относящимся к широкому классу распределением вероятности и исследованы их характеристики,"
разработан алгоритм и исследованы характеристики последовательного обнаружения подвижных аномалий в условиях, когда фон флуктуирует во времени и перемещается в пространстве для авто-регрессионной модели комплексных наблюдений произвольного порядка .
Впервые:
разработаны математические основы трансект-спектрального анализа случайных процессов; получено прямое и обратное преобразование, алгебраически связывающее плотность вероятности трансект-характеристик процесса с его спектральной плотностью, и исследована сходимость их оценок;
разработаны математические основы спектрально-стереологическо-го метода реконструкции пространственных характеристик неоднородных физических сред по спектральным плотностям их линейных компонент;
аналитически показано, что распределение диаметров неоднород-ностей в гидрофизических полях океана может относиться к экспоненциальному или релеевскиы;типам;
разработан алгоритм имитационного моделирования случайных полей с существенно асфероидныии неоднородносїями по заданным спектральным плотностям их линейных сечений.
Практическое значение работы состоит в том, что её результаты могут быть использованы для повышения эффективности автоматизированных систем сбора и обработки данных в задачах физических исследований океанической среды:
алгоритмы и оценки эффективности последовательного анализа позволяют оптимизировать характеристики автоматизированных систем мониторинга океана;
алгоритмы трансект-спектрального анализа позволяют изучать пятнистость гидрофизических полей океана по спектральным плотностям линейных наблюдаемых процессов, что открывает, в частности, новые возможности в экспериментальной океанологии;
методы и алгоритмы спектрально-стереологического анализа открывают новое направление в задачах автоматизации реконструкции
плоских и объёмных структур случайных неоднородных сред по спектральным характеристикам их линейных компонент; они могут найти применение, в частности, при экспериментальном исследовании и машинном моделировании крупномасштабных массовых явлений в физике океана;
- кроме того, трансект-спектральные методы могут быть использо
ваны в задачах имитационного моделирования случаикых полей с
требуемыми характеристиками объёмных структур по спектральным
плотностям процессов в линейных сечениях.
На защиту выносятся:
методы и алгоритмы статистического последовательного анализа в задачах автоматизации физических исследований океанической среды;
методы и алгоритмы статистического трансект-спегстрального анализа в задачах автоматизации физических исследований океана;
методы и алгоритмы статистического спектрально-стереологическо-го анализа в задачах автоматизации океанологических исследований .
Аппробация работы. Результаты работы докладывались на Московской научно-технической конференции, посвященной Дна радио (Москва, 1981, 1988); ІЗсесовзной научном сессии, посвященной Дню радио (Москва, 1982, 1983, 1988, 1992); Всесоюзном научно-техническом совещании (Горький, 1989); Международном симпозиуме "Иняенерная экология - 91" (Звенигород, 1991'); Международном симпозиуме "Проблемы экоинформатаки" (Звенигород, 1992); Международном форуме информатизации "МФИ-92" (Москва, 1992).
На основе проведённых исследований были прочитаны лекции на инженерно-экологическом факультете при секции "Кибернетики и инженерной экологии" Центрального Совета Российского научно-технического общества Радиотехники, Электроники и Связи им.Л.С.Попова (Москва, 1989-90) и на Школе-семинаре "Практика проектирования систем инженерного оборудования населённых пунктов" (Москва, 1991).
За разработку элементов систем мониторинга автор награждён Почётными грамотами Научно-технического общества Радиотехники, Электроники и Связи им.А.С.Попова и серебрянкой медалью ВДНХ.
- б -
Полнота публикация по теме диссертации.
По теме диссертации автором лично или в соавторстве опубликовано в центральных: "Радиотехника", "Радиотехника и электроника", "Изв.В/3-ов - Радиоэлектроника", "Электричество", "Изв.ВУЗ-ов - Электромеханика", "Водоснабжение и санитарная техника"; а іакхе отраслевых изданиях,в виде научных докладов и депонировано свыше пятидесяти научных работ, из них пять изобретений и монография.
Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения, изложенных на 67 страницах. Содержит 19 рисунков- и перечень литературы из 51 наименования цигированных источников, а также основных работ автора по теме диссертации. В совместных публикациях автору принадлежит постановка задачи и основные результаты её решения. Соавторы принимали участие в обсуждении и проверке полученных результатов. Вклад соискателя в опубликованные по теме диссертации совместные работы является основным.
