РАЗДЕЛ 2
ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ - ОСНОВА ОПТОЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
Высокий уровень информационных технологий и функциональных решений в современных оптоэлектронных системах радиолокации и связи определяет повышенное внимание к наиболее узкому звену - каналу передачи данных оператору. Способ кодирования сообщений, которые передаются техническими средствами человеку в ИИС, определяет эргономические параметры эргатической системы. Минимальное время поиска информации, ее оперативное восприятие и расшифровка гарантируют минимизацию ошибок оператора при управлении сложными объектами. Большинство параметров, влияющих на надежность канала связи с оператором, определяются принципами кодирования, заложенными в УОИ системы, то есть той ИМ, которая реализуется аппаратурными средствами ИИС. Среди всех видов моделей ДА ИМ выделяется наилучшими методами отражения параметров объекта, которые являются существенные для заданной цели управления [38, 45, 59, 96, 120].
Развитие эргатических систем требует проведения анализа существующих ДА ИМ, разработку новых моделей, сопоставление параметров ряда реализаций с целью их оптимизации, а также выбор моделей для вновь создаваемых оптоэлектронных ИИС. Для решения такого комплекса задач необходимо рассмотреть ИМ с системной точки зрения и разработать соответствующий математический аппарат, обеспечивающий моделирование УОИ с ДА ИМ с целью отбора по заданным критериям наиболее эффективных вариантов технических реализаций.
Практический интерес представляет анализ СОИ с ДА ИМ с точки зрения семиотики, исследующей способы передачи информации, свойства знаков и различных знаковых систем [124, 125]. Следует определить информационные параметры ДА представления данных, играющие важную роль при выборе принципов построения канала передачи данных оператору. Общие подходы к построению ИМ, приведенные в п. 1.2, необходимо развить до уровня математического описания конкретных моделей, обеспечивающих возможность анализа параметров различных реализаций УОИ. При этом необходимо учесть, что для различных уровней системного подхода необходимы специфические варианты представления ИМ.
2.1. Информационные параметры дискретно-аналогового представления данных.
Обеспечение достоверности приема сообщений оператором может быть достигнуто за счет повышения помехоустойчивости сигналов, которые используются в канале "технические средства - человек". Один из наиболее распространенных путей решения этой проблемы - передача данных с избыточностью [126, 127, 128]. Для визуального представления цифровой информации в радиоэлектронных устройствах наиболее широкое распространение получили знаковые (символьные) и ДА ИМ. Поэтому практический интерес представляет анализ и сопоставление информационных параметров различных сигналов, которыми кодируются сообщения в канале связи с оператором [128, 129].
2.1.1. Формализация передачи данных от технических средств оператору.
Формализованное представление процесса передачи потока данных человеку предполагает наличие структуры, в которой последовательно, в соответствии с алгоритмом обработки сигналов, соединены источник информации, передатчик, канал связи, приемник и адресат [128]. При таком подходе технические средства системы являются источником информации. В конкретной реализации генерируется, как правило, конечное множество сообщений
, (2.1)
где - -е сообщение, причем, ;
- число различных сообщений в системе.
Данные от УОИ передаются оператору с помощью ЭИМ, которыми являются визуальные символы , что показано в п. 1.2.1. Как правило, каждому сообщению соответствует уникальный символ. При этом их смысл (содержание) является общим для всего множества , например, индикатор напряжения, величина которого принимает ряд значений. Поэтому множество (2.1) может быть представлено через соответствующие символы как
, (2.2)
где - -е значение информационного сообщения, передаваемое символом , причем, .
Обычно предполагается, что сообщение формируется случайным образом и адресату известно лишь то, что оно принадлежит множеству . Конечность последнего определяет дискретный характер передачи информации в системе [128, 130].
Синтактический анализ сообщений предполагает абстрагирование от их семантических особенностей, что позволяет наиболее объективно оценить свойства различных ИМ. Тогда информация определяется как мера уменьшения неопределенности знаний о некотором предмете. Поскольку анализируемая система обеспечивает дискретную передачу данных, то для оценки количества информации воспользуемся вероятностной мерой [13], предложенной Шенноном и называемой энтропией. В рассматриваемом случае можно записать [131]
, (2.3)
где - энтропия -го сообщения ;
- вероятность появления , причем, .
Если после получения сообщения неопределенность снимается полностью, то количество переданной информации равно его энтропии.
Сообщения, сформированные источником информации согласно определению (2.1), подводятся к передатчику. Этот узел реализуется на основе ЭОП, преобразующего поступившую информацию в оптическую (визуальную) форму. Правила этого преобразования установлены ИМ. В результате на ИП синтезируется соответствующий символ из конечного множества
, (2.4)
где --й символ ИМ, причем, .
Представление цифровых данных предполагает, что каждому элементу множества , соответствует один элемент из и, наоборот, каждому элементу из соответствует один элемент из . Тогда между множествами (2.1) и (2.4) существует взаимно однозначное (биективное) отображение и они эквивалентны.
2.1.2. Особенности аппаратурной реализации передачи визуальной информации.
Для реализации ИМ из символов, входящих во множество , служит ИП, образованное конечным множеством элементов , описанное выражением (1.24) на с. 45. При формировании сообщения на ИП из элементов синтезируется соответствующий символ . Эти элементы образуют множество , которое являе