Устройство сбора и обработки информации в системах управления беспилотными аппаратами и социально-экономических системах Российский патент 2025 года по МПК G09B9/00 G06F17/00 G06F11/00 

Устройство относится к системам управления беспилотными аппаратами и может быть использовано в области профотбора, а также социально-экономических исследований, для сбора и обработки информации, предназначенной для анализа, принятия решений и управления процессами в социально-экономических системах.

В процессе управления беспилотными аппаратами или сбора информации и принятия решений в социально-экономических системах, широко применяется способ экспертной оценки. Когда человек оператор (эксперт) на основе своего опыта и знаний осуществляет процедуру измерения и управления процессом движения беспилотного аппарата или получения социально-экономический информации. Этот способ обладает как преимуществами (простотой сбора информации), так и недостатком (невысокой точностью измерения, а также требующий высокого профессионализма и навыка). Это часто приводит к неверному построению тренда и в результате к неправильному принятию решения при управлении социально-экономическими процессами.

Процесс измерения человеком производится с помощью ощущений объективной реальности. Локализация объекта осуществляется в первую очередь с помощью зрительных восприятий. Измерение - это придание объектам численных значений по определенным правилам. Числовые значения придают определенные взаимосвязи между признаками объекта и их числовыми выражениями. В каждом конкретном случае необходимо найти множество чисел пригодное для распределения по признакам основного множества, чтобы каждому рассматриваемому элементу соответствовало определенное число. Такое множество является шкалой измерения.

Везде, где используется человеческий фактор в системах управления, возникают субъективные погрешности в процессе измерения параметров управления. Результат измерения имеет конечную точность, это означает, что число, которое согласно методике измерения соответствует признаку элемента основного множества и может быть указано только как принадлежащее к определенной области значений. (Блауэрт Й. Пространственный слух: Пер. с нем.- М: Энергия, 1979. - 224 с.)

Человек - оператор (эксперт) дает показания по интересующему признаку в виде чисел, либо описывает свои ощущения так, что по ним можно получить числовые значения. Таким образом эксперт одновременно служит и объектом исследования и выполняет функцию психофизиологического измерительного прибора. Если проанализировать такое измерение в отношении точности и повторяемости результатов, то окажется, что погрешность измерения состоит из двух составляющих: 1. Погрешность присущая физическому прибору 2. Погрешность психофизиологических измерений. (Ульман Ш. Принципы восприятия подвижных объектов: Пер. с англ. - М.: Радио и связь. 1983 - 168 с. )

Для повышения точности результатов измерения широко используется тестовые методы обработки данных. (Бромберг Э.М., Куликовский К.Л. Тестовые методы повышения точности измерений. - М: Энергия, 1978 - 176 с. )

При измерении физическими методами предполагается, что полученные результаты независимы от эксперта, и, следовательно, верны и объективны. Однако эти показания людей сугубо индивидуальны. Отсюда можно сделать вывод, что физические и психофизические измерения не отличаются тем, что первые являются объективными, а вторые - субъективны. Различие между ними состоит лишь в степени совпадений результатов, даваемых разными экспертами.

Одной из основных задач эксперта это установить соответствие измеряемого объекта с выбранной им шкалой измерения. Нахождение области определения и области значения функции. Основой, составляющей это множество являются опорные элементы (тесты), относительно которых идет сравнение измеряемого процесса. Бромберг Э.М., Куликовский К.Л. Тестовые методы повышения точности измерений. - М: Энергия, 1978 - 176 с.

Подход к задачам построения соответствия объекта и процесса его измерения заключается в том, что процесс установления соответствия построен на организации исходных интенсивностей отдельные точки, связанные между собой на основе сходства их интенсивностей. Опорные точки (тесты) берут на себя корректировки процесса измерения для повышения его точности. Считается, что подходящими кандидатами на роль опорных точек соответствия являются точки в близи нижнего уровня шкалы измерения.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существующих признаков и достигаемому результату является устройство для повышения точности результатов измерений содержащее блоки: сложения, умножения и... (см. Бромберг Э.М., Куликовский К.Л. Тестовые методы повышения точности измерений. - М: Энергия, 1978 - 176 с. )

Однако в известном устройстве обеспечивается компенсация только части погрешности измерения.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является увеличение точности и упрощение процедуры измерения.

Указанная задача решается за счет того, что в существующее устройство для компенсации погрешностей измерения, состоящего из блоков памяти, блоков деления и т.д., характеризующееся тем, что в устройство дополнительно введен пульт оператора и формула изобретения.

Известно что обобщенную характеристику измерительного процесса можно представить в виде

где Х_измер - экспертная оценка измеряемой величины; х - измеряемая величина; α… в- параметры измеряемой величины.

Под действием внешних и внутренних факторов на измерительный процесс, параметры а... в изменяют свое значение, что приводит к погрешности измерения.

Для уменьшения погрешностей измерения широко используются тестовые методы повышения точности. Процесс измерения с помощью тестового метода осуществляется с помощью нескольких операций. В самом начале осуществляется операция оценки основного параметра с учетом погрешности измерения. Далее в процедуру измерения вводится высокоточный тест. Потом с помощью специально разработанного алгоритма осуществляется операция компенсации погрешности измерения.

Пример конкретного выполнения устройства повышения точности результатов измерения

На фиг. 1 схематически изображено устройство повышения точности результатов измерения.

Устройство содержит:

1 - Пульт оператора (ПО), состоящий из:

2 - Блока измерения входного сигнала (БИ 1);

3 - Блока памяти входного сигнала (БП 1);

4 - Устройства отображения информации (УОИ);

5 - Блока измерения теста с учетом аддитивной погрешности У₂(t) (БИ 3);

6 - Блока памяти теста с учетом аддитивной погрешности У₂(t) (БП 3);

7 - Блока памяти теста У₁ (t) (БП 2);

8 - Блока измерения теста У₁ (t) (БИ 2);

9 - Блока формирования теста Х₀ (t) (БФТ);

10 - Блока управления (БУ);

11 - Вычислительное устройство (ВУ), состоящее из:

12 - Блока вычитания (БВ);

13- Блока деления (БД);

14 - Блока умножения (БУ);

15 - Блока сложения (БС);

16 - Блока памяти расчетного значения измеряемого сигнала (компенсированного от мультипликативной и аддитивной погрешностей) X _r (t) (БП 4);

Предлагаемое устройство работает следующим образом

Первый этап На вход блока измерения БИ 1 поступает реальное значение входного сигнала

где с - угол координаты движения (измеряемого тренда) измеряемого объекта, t - время.

Оператор управления объектом (исследователь тренда параметров социально-экономической системы) с помощью блока измерения БИ 1 измеряет реальное значение входного сигнала и запоминается его в блоке памяти входного сигнала БП 1в виде

где α - ошибка по углу измерения (мультипликативная погрешность);

b - ошибка по координате (аддитивная погрешность).

и передается на устройство отображения информации УОИ.

В процессе измерения оператор допускает ошибки по координате - b и углу отклонения α.

Второй этап В блоке формирования теста БФТ формируется тест X₀ (t), опорное значение которого являются единицы расположенные вблизи нижнего уровня иерархии информационного процесса (см. Ульман Ш. Принципы восприятия подвижных объектов: Пер. с англ. - М.: Радио исвязь. 1983 - 168 с). Оператор осуществляет измерение теста X₀ (t) (фиг. 2) в блоке измерения теста БИТ, внося в процедуру измерения свою субъективную мультипликативную погрешность измерения а, запоминая его в блоке памяти БП 2 и предает на экран УОИ.

Третий этап На экране монитора, с помощью блока управления БУ, оператор совмещает траекторию У₁ (t) с траекторией У (t) по координате в точке b (рис. 2). Измеряет в блоке измерения теста с учетом аддитивной погрешности БИ 3 внося в тренд измерения аддитивную погрешность виде

и записывает в блок памяти БП 3.

Четвертый этап В блоке вычитания БВ осуществляется операция вида

где компенсируется аддитивная погрешность измерения b.

Пятый этап В блоке деления БД осуществляется операция деления, где компенсируется мультипликативная погрешность измерения α.

Шестой этап В блоке умножения осуществляется операция умножения вида

Седьмой этап В блоке сложения БС осуществляется операция сложения вида

И получение расчетного X_r (t) значения измеряемого параметра с учетом компенсации аддитивной и мультипликативной погрешностей измерения. Которое поступает на устройство отображения информации УОИ в виде измеряемого параметра без погрешностей.

Проверка компенсации мультипликативной и аддитивной погрешностей измерения

Для проверки компенсации мультипликативной погрешности измерения была построена имитационная модель с помощью программы Mathcad. Было проведено сравнение измерение реальной характеристики измерения с учетом мультипликативной и аддитивной погрешностей измерения (2) и расчетного значения характеристики измерения (8) с реальной характеристикой процесса измерения (1) фиг. 3.

Методическая погрешность измерения находится как

На фиг. 4 приведены сравнительные характеристики без компенсации q(t) (сплошная кривая линия) и с компенсацией q1(t) (штрих пунктирная линия на уровне нуля) погрешностей измерения.

Выводы: таким образом, предложенное устройство для повышения точности результатов измерения различного рода процессов позволяет компенсировать как аддитивную, так и мультипликативную составляющую погрешностей.

Устройство сбора и обработки информации в системах управления беспилотными аппаратами и социально-экономических системах содержит пульт оператора (ПО), включающий блок измерения входного сигнала (БИ 1), блок памяти входного сигнала (БП 1), устройство отображения информации (УОИ), блок измерения теста с учетом аддитивной погрешности (БИ 3), блок памяти теста с учетом аддитивной погрешности (БП 3), блок памяти теста (БП 2), блок измерения теста (БИ 2); и вычислительное устройство (ВУ), включающее блок вычитания (БВ), блок деления (БД), блок умножения (БУ), блок сложения (БС), блок памяти расчетного значения измеряемого сигнала (БП 4). Обеспечивается увеличение точности и упрощение процедуры измерения. 4 ил.

Устройство сбора и обработки информации в системах управления беспилотными аппаратами и социально-экономических системах, состоящее из блока измерения, блока памяти, блока формирования теста и блока управления, характеризующееся тем, что в устройство дополнительно введен пульт оператора, состоящий из блока измерения теста, блока памяти теста, блока измерения теста с учетом аддитивной погрешности и блока памяти теста с учетом аддитивной погрешности, измеряемый сигнал поступает на вход блока измерения входного сигнала, выход которого подключен на вход блока памяти входного сигнала, один выход которого подключен на вход устройства отображения информации, второй выход подключен на вход блока измерения теста с учетом аддитивной погрешности, а третий на первый вход блока вычитания, первый выход блока формирования теста подключен ко входу блока измерения теста, выход которого подключен ко входу блока памяти теста, один выход которого подключен на вход устройства отображения информации, а второй выход подключен на второй вход блока измерения теста с учетом аддитивной погрешности, выход которого подключен на вход блока памяти теста с учетом аддитивной погрешности, один выход которого подключен на третий вход устройства отображения информации, а второй выход на второй вход блока вычитания, выход которого подключен на первый вход блока деления, на второй вход которого подключен второй выход блока памяти теста, выход блока деления подключен на первый вход блока умножения, на второй вход которого подключен второй выход блока формирования теста, выход блока умножения подключен на первый вход блока сложения, на второй вход которого подключен третий выход блока формирования теста, выход блока сложения подключен на вход блока памяти расчетного значения сигнала, выход которого подключен на четвертый вход устройства отображения информации.