СПОСОБ ЦВЕТОКОДОВОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И АНАЛИЗА ХАРАКТЕРИСТИК КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ Российский патент 2000 года по МПК G06T11/00 G06F17/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в различных автоматизированных и экспертных системах распознавания (диагностики) и идентификации технического и функционального состояния изделий авиационной и космической промышленности, в радиолокации, в системах медицинской диагностики, а также при исследовании колебательных процессов любой физической природы.

Известны способы для ввода считываемых автоматически цифровых данных в полутоновые изображения (ЕВП/EP/, N-0493053, G 06 K 1/12, 19/06, 15/00, 1992 г.), для обработки данных (ЕВП/EP/, N-0493105, A1, G 06 F 15/17, 1992 г.), а также для отображения телеметрической информации (Патент РФ 2060465 от 4.2.1992 г. , G 01 D 7/02), заключающийся в одновременном выводе на экран одного многоцветного видеотерминала всего множества графиков телеметрической информации, каждый из которых представляют в виде тонкой полосы цветового спектра, определенный цвет шкалы которого соответствует определенной амплитуде сигнала измеряемого значения параметра.

Предлагаемые способы не позволяют визуально представлять основные характеристики (свойства) колебательного процесса (частоты колебания, длины волны, скорости распространения волны, амплитуды) по большому множеству измерительных параметров, несущих информацию о тех или иных характеристиках исследуемого колебательного процесса.

Наиболее близким по технической сущности является способ оперативной диагностики состояний многопараметрического объекта по данным измерительной информации (патент по заявке на изобретение N 2099792).

Однако рассматриваемый способ (прототип) не позволяет проводить представление и анализ основных характеристик колебательных процессов по их совокупности.

Для визуального представления колебательных процессов используются различные приборы и устройства, при этом чем больше частота колебаний, тем сложнее осуществить наблюдение и анализ. Например, для представления электромагнитных колебаний традиционно применяется электронный осциллограф. Вместе с тем, при исследовании сложных многопараметрических объектов возникает необходимость представления и анализа текущих значений характеристик не одного колебательного процесса, а совокупности колебаний, которые могут находиться как в функциональной, так и в корреляционной зависимости между собой. Возможности существующих традиционных методов представления и анализа в этом плане крайне ограничены и сводятся, как правило, к решению задач интуитивным "ручным" способом.

Физическая природа исследуемых величин, которые подвержены колебательным процессам, может быть самой разнообразной, например механической, биологической, электромагнитной. Вместе с тем, характер изменения этих величин различной природы является одинаковым, что объясняется наличием аналогии в условиях, при которых порождаются механические, биологические, электромагнитные и другие колебания. На основе использования этого важного факта предлагается универсальный нетрадиционный способ цветокодового представления и анализа характеристик любых колебательных процессов, который базируется на применении нового метода цветокодового описания и представления состояний сложных многопараметрических объектов [Омельченко В.В. Теоретические основы классификации нечетких ситуаций при испытаниях сложных технических комплексов. М.: МО РФ, 1998, с. 328-351].

Цель изобретения - оперативное представление и анализ текущих значений характеристик колебательных процессов, отображаемых множеством динамических параметров с определением последовательности и характера изменений колебательных процессов по их упорядоченной совокупности.

Цель достигается реализацией заявляемого способа цветокодового представления и анализа основных характеристик колебательных процессов за счет одновременной обработки и наглядного визуального представления всей информации или определенной ее части в виде когнитивной цветокодовой матрицы-диаграммы состояний колебательных процессов для оператора-аналитика, который является элементом соответствующей автоматизированной (экспертной) системы анализа (распознавания, диагностики, идентификации, кластер-анализа) состояния сложного многопараметрического объекта исследования.

Способ, таким образом, позволяет обеспечить наглядное визуальное представление текущих изменений характеристик колебательных процессов на экране многоцветного видеомонитора и оперативно (в реальном масштабе времени) определять направления и характер изменения свойств колебательных процессов. Все это в комплексе обеспечивает сокращение сроков представления и анализа характеристик колебательных процессов в различных прикладных областях деятельности и используемых технических средств их отображения.

Сущность способа состоит в том, что с целью обеспечения оперативного цветокодового представления и анализа текущих значений выбранной обработчиком-аналитиком той или иной характеристики рассматриваемых колебательных процессов многопараметрического объекта исследования, идентифицированные текущие значения выбранной характеристики, представляют в соответствующие информационные цветокодовые сигналы видимого спектра последовательно во времени с обобщением по всему множеству колебательных процессов в заданном временном интервале. При этом операцию преобразования осуществляют путем формирования информационного цветокодового сигнала видимого спектра в зависимости от результатов оценки текущего значения характеристики колебательного процесса, отображают информационные цветокодовые сигналы посредством матрицы-диаграммы состояний колебательных процессов, столбцы которой соответствуют идентифицированному значению рассматриваемой характеристики колебательных процессов, строки - заданным временным интервалам, определяют последовательность и характер изменения характеристики колебательного процесса с обобщением по всему упорядоченному множеству рассматриваемых колебательных процессов МПО в целом.

Новизна предлагаемого способа по сравнению с прототипом и известными способами представления и анализа состояния многопараметрического объекта исследования заключается в том, что разработана логическая последовательность действий по представлению и анализу характеристик колебательных процессов, которая приводит к достижению поставленной цели изобретения. В основе такого подхода предлагается использовать в качестве результатов оценки идентифицированные текущие значения выбранной характеристики колебательных процессов (частота колебания, длина волны и т.п.), а операцию преобразования результатов оценки состояний измерительных параметров осуществляют путем формирования соответствующего информационного цветокодового сигнала в зависимости от результатов оценки текущего значения характеристики колебательного процесса с отображением информационных цветокодовых сигналов посредством матрицы-диаграммы, столбцы которой соответствуют идентифицированному значению рассматриваемых характеристик колебательных процессов, строки - заданным временным интервалам. Такое представление позволяет оперативно определять последовательность и характер изменения рассматриваемой характеристики колебательного процесса с обобщением по всему их упорядоченному множеству в целом, что значительно облегчает восприятие данных о свойствах рассматриваемых колебательных процессов оператором-аналитиком, который является элементом системы распознавания (диагностики) состояния МПО.

Таким образом, совокупность существенных признаков, приводящая к требуемому результату в патентной и научно-технической литературе, не обнаружена, что говорит об "изобретательском уровне" предлагаемого технического решения.

Сущность предложенного способа проиллюстрируем для двух- и многопараметрических пространств состояний МПО (фиг. 1 и 2), где каждый динамический параметр отображает в относительной величине одну из важнейших характеристик колебательного процесса - частоту колебаний. На фиг. 1 а), б) приведено традиционное представление графиков изменения частоты динамических параметров МПО, с установленными на нем измерительными датчиками частоты n = 1, 2, которые формируют соответствующие динамические параметры. На фиг. 1 в) приведено наглядное представление двух, а на фиг. 2 соответственно N колебательных процессов в виде цветокодовой матрицы-диаграммы [Fⁿ(t_i)•t_i], где Fⁿ(t_i) - упорядоченная совокупность информационных полей динамических параметров (частоты колебаний), на каждом из которых представляется последовательно во времени цветокодовая информация видимого спектра, соответствующая определенному текущему значению частоты колебания (фиг. 1) или частотному диапазону (фиг. 2), t_i - характерные временные или пространственные координаты.

Выбор характеристики колебательного процесса, диапазонов ее представления, шкалы цветокодирования и задание нужной гаммы цветов осуществляется оператором-аналитиком по его желанию в зависимости от характера и особенностей решаемой задачи. При этом выбранный диапазон представления рассматриваемой характеристики колебательного процесса должен однозначно соответствовать (автоматически подстраиваться) выбранной шкале цветокодирования таким образом, чтобы каждому значению характеристики колебательного процесса соответствовал определенный цвет шкалы цветокодирования.

Анализ рассматриваемых представлений (фиг. 1 в) и фиг. 2), раскрывающих суть предлагаемого способа, позволяет оперативно определять последовательность и характер изменения частоты колебательного процесса, наблюдаемого по каждому динамическому параметру и в МПО в целом по всему множеству динамических параметров, в том числе:
оценить последовательность изменения частоты по каждому динамическому параметру или по любой группе динамических параметров МПО в целом на исследуемых временных интервалах. Например, с t_i-го момента времени (фиг. 1) наблюдаем одновременное понижение частоты по всем динамическим параметрам (в данном случае N=2). На фиг. 2 по динамическому параметру N 6 наблюдаем отсутствие колебаний, по динамическому параметру N 5 - колебательный процесс с постоянной частотой, соответствующей частотному диапазону Δ f₅, т.е. f ∈ Δ f₅, по динамическому параметру N 7 наблюдаем сложный колебательный процесс с последовательным изменением частоты, что наглядно представляется чередованием соответствующих цветов;
оценить характер изменения частоты (переменный, неизменный) по каждому динамическому параметру или по любой группе динамических параметров МПО в целом на рассматриваемом интервале времени. Например, для n-го динамического параметра (фиг. 1) наблюдаем повторяющееся (с некоторым интервалом) изменение частоты, для m-го динамического параметра на каждый оцениваемый t_i-й момент времени наблюдаем неповторяющееся изменение частоты;
оценить взаимовлияние колебательных процессов, отображаемых динамическими параметрами во времени (по мере появления колебаний и их частотных составляющих, а также изменения текущей частоты f_i) и в пространстве (с учетом топологии распределения датчиков частоты на МПО).

Таким образом, способ позволяет обеспечить оперативное представление и анализ текущих значений характеристик колебательных процессов в МПО с определением последовательности и характера изменения как характеристик частных колебательных процессов (подпроцессов), так и обобщенного состояния МПО в целом по всему множеству динамических параметров (колебательных процессов). Все это в комплексе обеспечивает сокращение сроков обработки и анализа информации и используемых технических средств ее отображения для информационной поддержки принятия решений обработчиком-аналитиком.

Необходимо отметить, что предлагаемый способ применим для представления и анализа основных характеристик колебательных процессов любой физической природы, в том числе для механических, биологических и электромагнитных колебательных процессов.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при исследовании колебательных процессов любой физической природы. Техническим результатом является оперативное представление и анализ текущих значений характеристик колебательных процессов многопараметрического объекта. Способ заключается в представлении значений характеристик процесса в виде соответствующих информационных цветокодовых сигналов видимого спектра последовательно во времени с обобщением по всему множеству колебательных процессов в заданном временном интервале, операцию преобразования осуществляют путем формирования информационного цветокодового сигнала в зависимости от результатов оценки текущего значения характеристики колебательного процесса и отображают информационные цветокодовые сигналы посредством матрицы-диаграммы состояний колебательных процессов. 2 ил.

Способ цветокодового представления и анализа характеристик колебательных процессов, заключающийся в оперативном преобразовании динамических параметров датчиков и представлении на экране многоцветного видеомонитора результатов оценки состояний параметров по амплитуде в виде соответствующих информационных цветокодовых сигналов видимого спектра с обобщением по всему множеству параметров в заданном временном интервале, отличающийся тем, что в качестве результатов оценки используют идентифицированные текущие значения выбранной обработчиком - аналитиком характеристики колебательных процессов (частота колебания, длина волны и т.п.), отображаемых динамическими параметрами многопараметрического объекта исследования, операцию преобразования осуществляют путем формирования информационного цветокодового сигнала в зависимости от результатов оценки текущего значения характеристики колебательного процесса, при упомянутом представлении отображают информационные цветокодовые сигналы посредством матрицы-диаграммы состояний колебательных процессов, столбцы которой соответствуют идентифицированному значению рассматриваемых характеристик колебательных процессов, строки - заданным временным интервалам, определяют последовательность изменения колебательных процессов (частоты изменения параметров) во времени, оценивают характер изменения колебательных процессов (неизменное значение частоты, повторяющееся или неповторяющееся изменение частоты и т.п.) во времени по группе динамических параметров, оценивают взаимовлияние колебательных процессов во времени по мере появления колебаний и в пространстве с учетом топологии распределения датчиков частоты на объекте.