Методы и модели оперативного контроля состояния сложных динамических объектов на основе измерительной информации с использованием алгоритмов интеллектуального анализа данных
Диссертация
Внедрение результатов работы заключается в использовании разработанных моделей и методов при проведении в Научно-инженерном центре СПбГЭТУ (г. Санкт-Петербург) 4 НИР и 1 ОКР, в рамках которых разработано 3 макета и 1 программный комплекс. Созданные программные продукты успешно используются для решения практических задач. Работа поддержана персональным грантом ректора СПбГЭТУ среди студентов… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Анализ современного состояния, тенденций и перспектив развития систем оперативного контроля состояния сложных динамических объектов
- 1. 1. Основные понятия и определения
- 1. 2. Анализ современных подходов к построению систем оперативного контроля состояния сложных динамических объектов на основе анализа ТМИ
- 1. 2. 1. Основные требования к современным системам ОКССДО на основе ТМИ
- 1. 2. 2. Типовая структура систем ОКССДО на основе ТМИ
- 1. 2. 3. Методы анализа ТМИ на этапе вторичной обработки
- 1. 2. 4. Оценка современных систем ОКССДО на основе ТМИ
- 1. 3. Интеллектуальные системы ОКССДО
- 1. 3. 1. Понятие интеллектуальной системы ОКССДО
- 1. 3. 2. Обобщенная структура интеллектуальной системы ОКССДО
- 1. 4. Сравнительный анализ алгоритмов интеллектуального анализа, используемых для обработки данных
- 1. 4. 1. Алгоритмы сегментации
- 1. 4. 2. Алгоритмы кластерного анализа
- 1. 4. 3. Алгоритмы классификации
- 1. 4. 4. Алгоритмы ассоциации
- 1. 4. 5. Алгоритмы секвенциального анализа
- 1. 5. Цель и задачи исследования
- 1. 6. Выводы по главе 1
- Глава 2. Разработка обобщенного подхода, моделей и алгоритмов анализа ТМИ, используемых в интеллектуальных системах ОКССДО
- 2. 1. Разработка обобщенного подхода к решению задачи ОКССДО на основе ТМИ
- 2. 2. Разработка моделей сигналов
- 2. 2. 1. Типы используемых моделей
- 2. 2. 2. Структурная модель сигнала нулевого уровня
- 2. 2. 3. Структурная модель сигнала первого уровня
- 2. 2. 4. Структурная модель сигнала второго уровня
- 2. 2. 5. Структурная модель сигнала третьего уровня
- 2. 3. Разработка методов выделения сегментов в ТМ сигналах
- 2. 3. 1. Постановка задачи сегментации
- 2. 3. 2. Особенности ТМ сигналов
- 2. 3. 3. Обобщенная схема построения модели первого уровня
- 2. 3. 4. Метод сегментации ММС
- 2. 3. 5. Метод сегментации БМС
- 2. 3. 6. Метод улучшения качества сегментации БМС на основе алгоритмов совместной сегментации коррелированных сигналов
- 2. 4. Разработка алгоритмов кластерного анализа для формирования классов состояний БМС
- 2. 4. 1. Постановка задачи кластеризации
- 2. 4. 2. Алгоритм кластерного анализа для ТМ сигналов
- 2. 4. 3. Определение принадлежности к сформированным классам сегментов контролируемых сигналов
- 2. 5. Разработка алгоритмов секвенциального анализа для обработки ТМ сигналов
- 2. 5. 1. Постановка задачи секвенциального анализа
- 2. 5. 2. Алгоритм построения шаблонов ТМ сигналов
- 2. 5. 3. Алгоритм выявления аномальных и преданомальных ситуаций в новых данных на основе сфолрмированных шаблонов
- 2. 6. Выводы по главе 2
- Глава 3. Разработка алгоритмов, ориентированных на использование в интеллектуальных системах ОКССДО
- 3. 1. Разработка метода сокращения размерности набора анализируемых признаков
- 3. 1. 1. Постановка задачи сокращения размерности набора анализируемых признаков
- 3. 1. 2. Разработка алгоритмов ассоциации для сокращения набора анализируемых признаков
- 3. 1. 2. 2. Схема применения алгоритмов ассоциации при обработке ТМИ
- 3. 1. 2. 3. Формирование компактных групп объектов на основе алгоритмов кластерного анализа
- 3. 1. 2. 4. Модификация алгоритма Aprior
- 3. 1. 2. 5. Модификация алгоритма PredictiveAprior
- 3. 1. 2. 6. Особенности применения алгоритмов ассоциации при обработке ТМИ
- 3. 1. Разработка метода сокращения размерности набора анализируемых признаков
- 3. 2. Разработка метода визуализации телеметрических параметров с использованием решеток понятий
- 3. 2. 1. Постановка задачи визуализации
- 3. 2. 2. Метод анализа формальных понятий
- 3. 2. 3. Вычислительная модель решетки понятий
- 3. 2. 4. Метод упрощения вычислительной модели решетки понятий
- 3. 2. 5. Дополнение вычислительной модели решетки понятий
- 3. 2. 6. Пример анализа параметров СДО на основе дополненной модели
- 3. 3. Выводы по главе 3
- 4. 1. Обобщенная модель функционирования интеллектуальных систем ОКССДО
- 4. 2. Варианты организации хранения и использования данных и знаний в системах ОКССДО
- 4. 2. 1. Принципы построения систем ОКССДО на основе баз данных
- 4. 2. 2. Принципы построения систем ОКССДО на базе экспертных систем
- 4. 2. 3. Принципы построения систем ОКССДО с использованием онтологического подхода
- 4. 4. 2. Оценка вариантов организации хранения и использования данных и знаний в системах ОКССДО
- 4. 3. Архитектура системы ОКССДО на основе онтологического подхода
- 4. 4. Реализация прототипного варианта системы ОКССДО
- 4. 4. 1. Описание основных пользовательских интерфейсов прототипного варианта системы
- 4. 4. 2. Экспериментальные исследования на реальных сигналах
- 4. 5. Выводы по главе 4
Список литературы
- Айвазян, С. А. Классификация многомерных наблюдений Текст. / С. А. Айвазян, 3. И. Бежаева, О. В. Староверов — М.: Статистика, 1974. 240 с.
- Айфичер, Э.С. Цифровая обработка сигналов: практический подход Текст. / Э. С. Айфичер, Б.У. Джервис- 2-е изд.: Пер. с англ. М.: Вильяме, 2004.-992 с.
- Балтрашевич В.Э. Интеллектуальная обработка телеметрической информации / В. Э. Балтрашевич, Н. А. Жукова // Технологии Microsoft в теории и практике программирования: Сб. науч. трудов- СПб., 1−2 марта 2005 г. СПб., 2005. -С.165−166.
- Белицкий, В. И. Телеметрия Текст. / В. И. Белицкий, В. И. Зверев, В. М. Морозов. Л.: МО СССР, 1984. -465 с.
- Вапник, В.Н. Теория распознавания образов. Статистические проблемы обучения Текст. / В. Н. Вапник, А. Я. Червоненкинс. — М.: Наука, 1974. 415 с.
- Геппенер В. В. Об одном подходе к задачам классификации / В. В. Геппенер, Г. М. Емельянов // Известия ЛЭТИ (Известия Ленинградского электротехнического института). СПб., 1969, — № 85. — С. 29−33.
- Геппенер В.В. Система интеллектуальной обработки телеметрической информации / В. В. Геппенер, Д. В. Тихонов, Н. А. Жукова // Девятая междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям: Сб. докл.- СПб., 27−29 июня, 2006 г. СПб., 2006. — С.151−155.
- Горелик, А. Л. Методы распознавания Текст.: учеб. пособие для вузов / А. Л. Горелик, В. А. Скрипкин. Изд. 3-е, перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 1989. -232 с.
- Дуда, Р. Распознавания образов и анализ сцен Текст. / Р. Дуда, П. Харт — М.: Мир, 1978. 510 с.
- Жукова Н.А. Система контроля состояния сложных динамических объектов / Н. А. Жукова // Десятая международная конференция по мягким вычислениям и измерениям: Сб. докл.- СПб., 25−27 июнь, 2007 г. СПб., 2007.- Т. 2. — С.80−83.
- Зверев, Р.И. Основы радиотелеметрии Текст.: учеб. пособие. В 2 ч. Ч. 1. / Р. И. Зверев, И. В. Шитов. Л.: МО СССР, 1978. — 0000 с.
- Кузнецов С. Алгоритмы построения множества всех понятий формального контекста и его диаграммы Хассе / С. Кузнецов, С. Объедков // Известия Академии наук. Сер. Теория и системы управления. 2001. — Вып. 1. — С. 120- 129.
- Кузнецов С.О. Интерпретация на графах и сложностные характеристики задач поиска закономерностей определенного вида Текст. / С. О. Кузнецов // НТИ, Сер. 2, 1889-С. 23−28.
- Лольер, Ж.-Л. Системы искусственного интеллекта Текст. / Ж.-Л. Лольер: пер. сфр.-М.:Мир, 1991.-586 с.
- Люгер, Д.Ф. Искусственный интеллект Текст. / Д. Ф. Люгер: пер. с англ. -М.: Вильяме, 2003 863 с.
- Малла, С. Вейвлеты в цифровой обработке сигналов Текст. / С. Малла. -М.: Мир, 2005.-671 с.
- Мандель, И.Д. Кластерный анализ Текст. / И. Д. Мандель. М.: Финансы и статистика, 1988. — 176 с.
- Марпл.-мл., C.JI. Цифровой спектральный анализ и его приложения Текст. / C. J1. Марпл.-мл.: пер. с англ. М.: Мир, 1990. — 547 с.
- Методы и модели интеллектуальнго анализа сигналов геофизических полей. / В. В. Геппенер, Н. А. Жукова, А. Б. Тристанов, А. В. Экало // Нейрокомпьютеры: разработка и применение М.: Радиотехника, 2007. — Вып. 6. — С. 49−54.
- Методы кластеризации в обработке геофизических данных / В. В. Геппенер, Н. А. Жукова, А. Б. Тристанов, П. П. Фирстов // Десятая междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям: Сб. докл.- СПб., 25−27 июнь, 2007 г. СПб., 2007.- Т. 2. -С.186−188.
- Назаров, А.В. Современная телеметрия в теории и на практике. Уч. курс Текст. / А. В. Назаров, Г. И. Козырев, И. В. Шитов и др. СПб.: Наука и техника, 2007. — 672 с.
- Рассел, С. Искусственный интеллект. Современный подход Текст. / С. Рассел, П. Норвиг. М.: Вильяме, 2006.
- Сафарав, Р.Т. Телеметрия Текст. / Р. Т. Сафарав, Н. Н. Буга, Р. И. Зверев, И. В. Шитов. М.: Мин. обороны СССР, 1983.
- Agrawal, R. Fast algorithms for mining association rules in large databases Текст. / R. Agrawal, R. Srikant // Proceedings of the 20th International Conference on Very Large Databases. San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers, 1994. — P. 487199. [42]
- Allen, J.F. Maintaining knowledge about temporal intervals Текст. / J.F. Allen // Communications of the ACM 26, 11, November 1983. 1983. — P. 823−843. [43] [44] [45]
- Basseville, M. Detection of Abrupt Changes: Theory and Application Текст. / M. Basseville, I. Nikiforov. Prentice-Hall, NJ, US, 2005. — P. 447
- Birkhoff, G.D. Lattice Theory Текст. / Birkhoff G.D. Amer. Math. Soc., 1979.49.
- Bramer, M. Principles of Data Mining Текст. / Bramer M. Springer, 2007 [50]
- Brickley D., Guha R. «RDF Vocabulary Description Language 1.0: RDF Schema.» W3C Working Draft. April 30, 2002. (http://www.w3.org/TR/rdf-schema/.)
- Carpineto, C. A lattice conceptual clustering system and its application to browsing retrieval / C. Carpineto, G. Romano //Machine Learning. -1996. № 24, pp. 95 122.
- Carroll J., Roo J. «Web Ontology Language (OWL) Test Cases.» W3C Working Draft. October 24, 2002. (http://ww.w3.org/TR/2002/WD-owl-test-20 021 024/., http://www.w3.org/2001/sw/web0nt/ for more recent versions.).
- Casey, M. Semantic Web Methodologies for Spatial Decision Support. Текст. / M. Casey, M. Austin. University of Maryland, Institute for Systems Research and Department of Civil and Environmental Engineering. November, 2001.
- Chaudri, V. Open Knowledge Base Connectivity Specification. Текст. / V. Chaudri, A. Farquhar, R. Fikes, P. Karp, J. Rice. Specification V. 2.0.31. SRI and Knowledge Systems Laboratory. Stanford University, 1998.
- Chengqi, Z. Association rule mining: models and algorithms. Текст. / Z. Chengqi, Z. Shichao. Springer, 2002.
- Daconta, M. The Semantic Web: A Guide to the Future of XML, Web Services, and Knowledge Management Текст. / M. Daconta, L. Obrst, K. Smith.- Indiana: Wiley, 2003.
- Data mining and knowledge discovery approaches based on rule induction techniques Текст. / Edited by Triantaphyllou E., Felici G. Springer, 2007.
- Data mining and knowledge discovery handbook Текст. / Edited by Maimon O., Rokach L. Springer, 2005.
- Ganter, B. Formal Concept Analysis: Mathematical Foundations Текст. /В. Ganter, R. Wille. Heidelberg: Springer, 1999.
- Ganter, B. Formalizing hypotheses with concepts / B. Ganter, S. Kuznetsov // Proceedings, 8th International Conference on Conceptual Structures, ICCS 2000, Lecture Notes in Artificial Intelligence, 1867. Darmstadt, Germany, 2000 — P. 342−356.
- Guarino, N. Ontologies and Knowledge Bases: Towards a Terminological Clarification Текст. / N. Guarino, P. Giaretta // In Towards Very Large Knowledge Bases: Knowledge Building and Knowledge Sharing, edited by N. Mars. Amsterdam: IOS Press, P. 25−32.
- Halgamuge, S., Wang L. Classification and Clustering for Knowledge Discovery Текст. / S. Halgamuge, L. Wang/ Springer, Germany, 2005.
- Han, J. Data Mining: concepts and techniques Текст. / J. Han, M. Kamber. -Morgan Kaufman Publishers, 2005.
- Holschneider, M. Wavelets, Time-Frequency Methods and Phase Space Текст. / M. Holschneider, R. Kronland-Martinet, J. Morlet, and P. Tchamitchian. Springer, Berlin, 1989.
- Keogh, E. An Online Algorithm for Segmenting Time Series / E. Keogh, S. Chu, D. Hart, M. Pazzani // In Proceedings of IEEE International Conference on Data Mining -2001.-P 289−296.
- Larsen, R. An Introduction to Mathematical Statistics and Its Applications / R. Larsen, M. Marx. Prentice Hall, Englewood, Cliffs, N.J. 2nd Edition. 1986.
- Lindeberg T. Scale-Space Theory in Computer Vision ./ T. Lindeberg // Int. Series in Engineering and Computer Science, Robotics: Vision, Manipulation and Sensors. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht, 1994.
- Morrison, D. Multivariate Statistical Methods Текст. / D. Morrison. — New York: McGraw-Hill, 1990.
- Moxon, B. Defining Data Mining Текст. / В. Moxon. DBMS Data Warehouse Supplement, 1996.
- Murthy S. Automatic construction of decision trees from data: A Multi-disciplinary survey Текст. / S. Murthy // Data Mining and Knowledge Discovery, 1998. -1998. Vol. 2, № 4. P. 345−389.
- Pensky, M. Bayesian decision theoretic scale-adaptive estimation of log-spectral density / M. Pensky, B. Vidakovic // Georgia Inst Techn. Technical Report No 1. 2003. (http://www.isye.gatech. edu/ -brani/isyestat/).
- Povinelli, R. Time Series Data Mining: Identifying temporal Patterns for Characterization and Prediction of Time Series Events Текст. / R. Povinelli Milwaukee, Wsconsin, December, 1999.
- Ross, Q. C4.5: Programs for Machine learning Текст. / Q. Ross New York: Morgan Kaufmann Publishers, 1993.
- Theodoridis, S. Koutroumbas K. Pattern Recognition Текст. / S. Theodoridis.191
- Academic Press, New York, 1999.
- Vapnik, V. Statistical learning theoryTeKCT. / V. Vapnik. Wiley, 1998.
- Visual Data Mining: Techniques and tools for data visualization and mining Текст. Wiley, 2002.
- Wille, R. Restructuring lattice theory: an approach based on hierarchies of concepts / R. Wille // In I. Rival (ed) Ordered Sets. Dordrecht-Boston: Reidel, 1982. — pp. 445—470.