Оптоелектронні системи відображення даних на основі дискретно-аналогових інформаційних моделей
Институционный репозиторий Киевского университета имени Бориса Гринченко
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Relation |
http://elibrary.kubg.edu.ua/1140/
|
|
| Title |
Оптоелектронні системи відображення даних на основі дискретно-аналогових інформаційних моделей
Оптоэлектронные системы отображения данных на основе дис-кретно-аналоговых информационных моделей Optoelectronic systems for data visualization on the basis of discrete -analogous information models. |
|
| Creator |
Бушма, Олександр Володимирович
|
|
| Subject |
Спецради у інших ВНЗ
|
|
| Description |
Диссертация посвящена созданию высокоэффективных оптоэлектронных си-стем для достоверного и надежного отображения информации при жестких ограни-чениях времени на ее восприятие и расшифровку. С системной точки зрения про-анализировано построение средств вывода информации в дискретно-аналоговой форме. Определены элементы и функциональные связи, которые оказывают суще-ственное влияние на повышение уровня технико-экономических и эргономических параметров шкальных устройств визуализации. Классифицированы и проанализированы системные ограничения, которые определяют уровень эргономических параметров средств визуального вывода дан-ных на основе дискретно-аналоговых информационных моделей и требуют согла-сования физиологических возможностей оператора с техническими характеристи-ками устройств отображение сообщений. Установлено и численно подтверждено, что с ростом длины алфавита, избыточность шкальных моделей увеличивается, а знаковых – уменьшается, что отражает их различную природу и определяет целесо-образность преимущественного использования дискретно-аналогового представле-ния информации для повышения надежности оптоэлектронных систем в критиче-ских условиях эксплуатации. Предложено для классификации информационных моделей использовать ве-совую функцию возбуждаемого на шкале визуального образа, и на этой основе сформированы четыре группы семиотических информационных моделей, которые реализуют шкальное представление сообщений и используют позиционное, адди-тивное, специализированное и комбинированное визуальное кодирования данных. Разработаны и проанализированы новые специализированные позиционно-аддитивная и аддитивно-контурная информационные модели. Разработан, апроби-рован и использован для проведения исследований информационных моделей про-граммный комплекс имитационного моделирования шкальных индикаторов, кото-рый включает компьютерную программу, а также специализированную базу дан-ных, и обеспечивает сбор, накопление и эффективную обработку результатов экс-перимента. Разработаны практические рекомендации по эффективному примене-нию рассмотренных групп моделей. Представлены результаты изучения дискретно-аналогового индикатора как системного средства для реализации информационной модели. Установлены логи-ческие функции, которые проявляются при возбуждении элементов индикатора. Показано, что формирование изображения при матричном электрическом соедине-нии элементов информационного поля может быть аналитически описано на основе векторного произведения сигналов управления шинами строк и столбцов матрицы. Предложена топология, разработана конструкция и исследован ряд вариантов построения шкального индикатора для формирования аддитивно-контурного пред-ставления информации. Показана его энергетическая эффективность и высокий уровень эргономических параметров. Предложена, апробирована и применена для анализа информационных моде-лей геометрическая интерпретация формирования визуальных образов на дискрет-но-аналоговом индикаторе. Установлено, что такая форма представления возбужде-ния шкалы существенным образом упрощает получение аналитических описаний, необходимых для построения моделей функционирования аппаратурных решений. В результате теоретически подтверждено существование уже известной логической информационной модели и найдена новая модель двухтактного формирования ад-дитивных символов на индикаторе. Проанализировано многотактное формирование символов аддитивной ин-формационной модели на шкале, элементы которой электрически соединены дву-мерной матрицей. На этой основе реализованы и использованы в математических описаниях логические модели синтеза символов путем сканирования матрицы элемен-тов по старшим и младшим разрядам. Изучен процесс синтеза изображений симво-лов разных форм позиционного представления информации на шкале с линейным и матричным соединением элементов. Получены и представлены множественные,матричные и логико-временные варианты аналитического описания статического и динамического возбуждения индикатора для формирования символов этих моделей. Рассмотрены аппаратурные принципы реализации позиционного и аддитив-ного представления информации на дискретно-аналоговом индикаторе, и на этой основе предложены и апробированы алгоритмы и их аналитические описания, ко-торые решают задачу статического и мультиплексного двухтактного и многотакт-ного синтеза визуальных образов системных сообщений на шкале. Разработаны и реализованы в ряде оптимизированных индикаторных устройств эффективные ме-тоды обработки и формирования кодированных сигналов, которые используются для создания изображений на информационном поле с матричной организацией взаимных электрических соединений элементов. Предложены принципы построения и выполнена схемотехническая апробация минимизированных с учетом имеющейся серийной элементной базы и оптимизиро-ванных по эргономическим характеристиками технических решений индикаторных устройств, которые параллельно синтезируют сообщения в цифровом виде на зна-ковом индикаторе и в аддитивной форме на дискретно-аналоговой шкале в двух-тактном режиме. Разработан, аналитически обоснован и применен на практике метод неструк-турной минимизации шкальных устройств отображения данных за счет выбора оп-тимального соотношения числа шин в ортогональных группах матрицы элементов индикации. Предложена, математически обоснована и апробирована методика оценки, отбора и оптимизации аппаратурных решений оптоэлектронных шкальных индикаторных систем на основе их энергетической эффективности. Представлены практические рекомендации по выбору наилучшего варианта информационной мо-дели для проектируемой системы. Созданы и аналитически апробированы модели преобразования цифровых данных в арифметической форме как альтернатива традиционным логическим и множественным подходам при математическом описании функционирования устройств отображения информации. С использованием такого подхода получены аналитические выражения и предложены пути аппаратурной реализации эффек-тивных минимизированных технических средств, которые обеспечивают оператив-ное изменение информационной модели в эргатической системе, что в значитель-ной мере оптимизирует параметры канала связи с оператором в зависимости от те-кущих условий эксплуатации. Также разработана и практически применена уни-версальная арифметическая схема управления для шкал на светодиодных индика-торных элементах с общим электродом, которая адаптируется к полярности под-ключенных модулей электрооптического преобразователя. Предложены и реализованы методы и соответствующие статические и дина-мические устройства вывода данных на индикаторы с матричным и линейным со-единением элементов, которые при отказе блоков обеспечивают безошибочную расшифровку системных сообщений оператором. Разработана специализированная аппаратура для контроля функциональных параметров источников излучения, использующихся в оптоэлектронных системах отображения информации. This work deals with creation of high effective optoelectronic systems for authentic and reliable information display at rigid time restrictions on data perception and decoding. Developed are theoretical grounds for construction of the visual data channel to the opera-tor in the bar graph display systems using the offered family of semiotic and logic infor-mation models. The theoretical base for hardware realization of a bar graph data display that uses the created mathematical models of digital information processing in the logic and arithmetic forms are offered. The set of display devices optimized according to requirements of operation condi-tions and bar graph arrays with qualitatively new level of ergonomic and functional pa-rameters are developed and approved. Optimized is the choice of an information model for specific conditions of considered optoelectronic systems application, which is based on the results of display device computer simulation with attraction of group of operators. Practical recommendations on the basis of the offered methods of structural and paramet-rical minimization are created and applied for complex optimization of bar graph displays. Also developed are methods and displays that in block failure situation provide correct system messages decoded by the operator. Дисертація присвячена створенню високоефективних оптоелектронних систем для достовірного і надійного відображення інформації при жорстких обмеженнях часу на її сприйняття та розшифровку. Розроблено теоретичні основи побудови візуального каналу передачі даних оператору в системах відображення повідомлень у дискретно-аналоговій формі на основі запропонованого сімейства семіотичних і логічних інформаційних моделей. Сформовано теоретичні основи апаратурної реалізації виводу даних на шкальний індикатор з використанням створених математичних моделей логічної й арифметичної обробки цифрової інформації. Розроблено та апробовано гаму пристроїв індикації, оптимізованих відповідно до умов експлуатації, та модулі шкали з якісно новим рівнем ергономічних і функціональних параметрів. Запропоновано принципи вибору інформаційної моделі для специфічних умов застосування розглянутих оптоелектронних систем на основі результатів комп'ютерного імітаційного моделювання індикаторних пристроїв із залученням групи операторів. Розроблено та застосовано практичні рекомендації для комплексної оптимізації шкальних засобів візуалізації з використанням запропонованих методів структурної та параметричної мінімізації. Створено методи та пристрої виводу даних, які у випадку відмови блоків забезпечують безпомилкову розшифровку системних повідомлень оператором. |
|
| Date |
2007
|
|
| Type |
Автореферат дисертації
NonPeerReviewed |
|
| Format |
text
|
|
| Language |
uk
|
|
| Identifier |
http://elibrary.kubg.edu.ua/1140/1/A_Bushma_avtoref_Dr-Sci_IS.pdf
Бушма, Олександр Володимирович (2007) Оптоелектронні системи відображення даних на основі дискретно-аналогових інформаційних моделей Доктор thesis, Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій. |
|