Методи комп’ютерного розпізнавання стану бездротових мереж із швидкозмінною структурою

Abstract

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.13.23 – Системы и средства искусственного интеллекта. – Одесский национальный политехнический университет, Одесса, 2016. Диссертация посвящена повышению оперативности при сохранении приемлемого качества (достоверности) распознавания структуры повреждаемых беспроводных компьютерных сетей, работающих в условиях внешних разрушающих воздействий, путем совершенствования и внедрения интеллектуальных методов Data Mining на основе математической теории поля направлений. Проанализированы проблемы и методы распознавания структуры частично недоступных для мониторинга беспроводных компьютерных сетей. Разработана вероятностная скрытая марковская модель состояния сети и метод ее получения на основе сигналов от работоспособной части элементов сети. Разработана математическая модель состояния элементов общей структуры повреждаемой беспроводной компьютерной сети в виде трехмерных полей направлений и пространственных частот. Разработана система интеллектуальной поддержки принятия решений при распознавании структуры повреждаемых беспроводных компьютерных сетей с частично недоступными элементами «OBMIN». Объектом исследования являются процессы интеллектуального распознавания текущего состояния структуры повреждаемых беспроводных компьютерных сетей с частично недоступными элементами, действующих в опасных для их работоспособности условиях. Предметом исследования являются вероятностные математические модели структуры повреждаемых частично недоступных беспроводных компьютерных сетей и методы их преобразования для дальнейшей структурной идентификации. Для математического моделирования структуры повреждаемых частично недоступных для мониторинга беспроводных компьютерных сетей по сигналам, приходящим от работоспособной части элементов сети, использовали скрытые марковские модели, а также модели в виде трехмерного поля интенсивностей, трехмерного поля направлений и пространственных частот. Для структурных и параметрических расчетов процессов восстановления поврежденных беспроводных компьютерных сетей использовали метод много-целевой многоэкстремальной оптимизации систем со слабосвязанными элемен-тами. Для верификации созданных моделей и численной оценки качества (досто-верности) предложенных методов распознавания состояния быстроизменяю-щейся структуры повреждаемых частично недоступных для мониторинга беспроводных компьютерных сетей использовали теорию взаимной энтропии. Для обоснования возможностей практического внедрения разработанных моделей и методов использовалось оборудование Разведывательного управления штаба Командования Сухопутных войск Вооруженных Сил Украины. Получила дальнейшее развитие математическая модель структуры повреждаемых беспроводных компьютерных сетей, в которой матрица вероятностей работоспособности отдельных элементов, полученная с помощью скрытых марковских моделей, преобразована в морфологически подобное ей поле интенсивностей, что позволило, рассматривая поле интенсивности как зрительный образ, выявить квазипериодическую структуру последнего в виде совокупности контурных линий на виртуальном изображении, порождающую большую информационную избыточность, и применить для снижения избыточности этой модели математический метод поля направлений. Впервые предложена математическая модель переменной структуры по-вреждаемых беспроводных компьютерных сетей, в которой элементы временной последовательности полей интенсивностей подчиняются некоторому достаточно сложному порядку, а именно многоконтурной упорядоченности текстуры с выраженной ориентацией полос и их плотности в каждой точке, представленная в виде трехмерных полей направлений и пространственных частот, что позволило, в итоге, применить эту модель в методе распознавания состояния структуры повреждаемых беспроводных компьютерных сетей. Получил дальнейшее развитие интеллектуальный метод структурной идентификации переменного состояния беспроводных компьютерных сетей, заключающийся в выявлении глобальных и локальных особенностей моделей таких сетей в виде трехмерных полей направлений и пространственных частот, и метод классификации состояния структуры сети на основе этих особенностей, что позволило повысить быстродействие распознавания структуры повреждаемых беспроводных компьютерных сетей и ликвидировать противоречие между оперативностью и качеством (достоверностью) работы системы распознавания. Получил дальнейшее развитие метод оценки качества (достоверности) классификации, который заключается в представлении скрытой части беспро-водной компьютерной сети в виде цепочки «передатчик – канал связи – прием-ник» и применении к нему математического аппарата взаимной энтропии, что позволило оценивать качество предложенного метода по значению этой энтро-пии. Практическим результатом исследования являются составляющие интел-лектуальной системы «OBMIN» компьютерного распознавания структуры сложных повреждаемых объектов с частично недоступными для мониторинга элементами, к которым, в частности, относили беспроводные компьютерные сети, работающие в условиях, опасных для их работоспособности. Практика подтвердила возможность за счет оперативного распознавания повреждений и своевременного восстановления поврежденных элементов сети повышения общего уровня структурной полноты последней на 22,3 – 26,3 %.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.23 – Системи та засоби штучного інтелекту. – Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2016. Дисертація присвячена підвищенню оперативності при збереженні прийнятної якості (достовірності) розпізнавання структури пошкоджуваних бездротових комп’ютерних мереж, які працюють в умовах зовнішніх руйнуючих впливів, шляхом вдосконалення та впровадження інтелектуальних методів Data Mining на основі математичної теорії поля напрямків. Проаналізовані проблеми і методи розпізнавання структури частково недоступних для моніторингу бездротових комп’ютерних мереж. Розроблено ймовірнісну приховану марковську модель стану мережі та метод її отримання на основі сигналів від працездатної частини елементів мережі. Розроблено математичну модель стану елементів загальної структури пошкоджуваної бездротової комп’ютерної мережі у вигляді тривимірних полів напрямків та просторових частот. Розроблено систему інтелектуальної підтримки прийняття рішень при розпізнаванні структури пошкоджуваних бездротових комп’ютерних мереж із частково недоступними елементами «OBMIN».

The dissertation seeking scientific degree of the candidate of technical science in specialty 05.13.23 – The systems and facilities of artificial intelligence. – Odessa na-tional polytechnic university, Odessa, 2016. Dissertation is sanctified to the increase of operationability at maintenance of acceptable quality (authenticity) of the damaged wireless computer networks, that work in the conditions of external destroying influences, structures recognition, by perfection and introduction of Data Mining intellectual methods on the basis of math-ematical theory of the fields directions. The problems and methods of structure partly inaccessible for monitoring wire-less computer networks recognition where analyzed. The probabilistic hidden Mar-kov model of the network state and method of her receipt are worked out on the basis of signals from capable of network elements working part. The mathematical model of the elements state of general damaged wireless computer network structure is worked out as the three-dimensional fields directions and spatial frequencies. The system of making decision intellectual support at recognition of the damaged wireless computer networks with the partly inaccessible elements structure "OBMIN" is worked out.