Розробка програмного засобу для статистичного аналізу сигналу в режимі реального часу

Abstract

Виконано аналіз способів опису інформаційного сигналу. Наведено математичні залежності, що традиційно застосовуються в моделюванні інформаційних сигналів різних типів. Розглянуто загальні питання алгоритмізації обробки, прийому, аналізу, фільтрації і візуалізації вхідного сигналу з пристрою на персональний комп'ютер. Охарактеризовані методи математичного опису та моделювання детермінованого інформаційного сигналу з використанням рядів Фур'є. Охарактеризовані способи фільтрації інформаційного детермінованого сигналу. Наведено теоретичний базис фільтрування сигналу на основі фільтра Калмана. Наведено математичний опис процедури реалізації фільтрації сигналу по Калману. Охарактеризовано загальний алгоритм статистичної обробки масиву вхідних даних через наведення блок сзем окремих алгоритмів та загальний опис принципу реалізації іншх. Наведено алгоритм збору інформації про поточний сигналі програмними засобами за допомогою дискретного циклічного стекового введення-виключення елементів інформаційного пакета. Наведено алгоритм статистичної обробки вхідного інформаційного пакета даних в системі пристрій-персональний комп'ютер. Наведено алгоритмічні рішення для імплементації фільтра Калмана для подальшої візуальної оцінки обробленого інформаційного пакета даних. Представлений алгоритм комплексної візуалізації інформаційного, відфільтрованого сигналу і виявлених перевищень сигналом встановленого граничного рівня. Наведено реалізація програмного засобу для комплексної обробки вхідного сигналу, його візуалізації засобами Windows GDI і OpenGL, статистичної пакетної обробки готівкового блоку даних для вхідного сигналу, відсіву шуму на базі моделі вихідного сигналу і уточнюючої фільтрації за алгоритмом Калмана. Охарактеризовані функціональні можливості і інтерфейс розробленого додатка. Наведено оцінку можливості обробки вхідних сигналів.

The analysis of the information signal description was performed. Mathematical dependences traditionally used in modeling information signals of various types are given. The general issues of algorithmization of processing, receiving, analyzing, filtering and visualizing the input signal from the device to a personal computer are considered. The ways of mathematical description and modeling of a deterministic information signal using Fourier series are characterized. The ways of filtering informational deterministic signal are characterized. The theoretical basis for filtering the signal based on the Kalman filter is given. A mathematical description of the procedure for implement ing signal filtering according to Kalman is given. The general algorithm of statistical processing of the array of input data is characterized. An algorithm for collecting information abou t the current signal using software is given by means of discrete cyclic stack input-exclusion of information package elements. An algorithm for statistical processing of the input information data packet in the device-personal computer system is given. Algorithmic solutions for the implementation of the Kalman filter for the subsequent visual assessment of the processed information data packet are presented. An algorithm for complex visualization of the information, filtered signal and the detected signal exceedances of the set limit level is presented. An implementation of software for complex processing of the input signal, its visualization by means of Windows GDI and OpenGL, statistical batch processing of the available data block for the input signal, noise elimination based on the original signal model and refinement filtering using the Kalman algorithm is given. The functionality and interface of the developed application are characterized. The evaluation of the possibility of processing input signals is given.