5.8. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК В ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ

В информационно-измерительной технике, радиолокации, радионавигации и в других областях широко используют такие информационные характеристики, как энтропия, производительность и избыточность источника, скорость передачи информации и пропускная способность, коэффициенты согласования источников с каналами и др. Для примера рассмотрим особенности использования этих характеристик в информационно-измерительной технике.

Рис. 5.5. Функциональная схема операций измерения

Информационно - измерительная техника (измерительная информационная техника) предназначена для получения опытным путем количественно определенной информации о разнообразных объектах материального мира [6]. Согласно ГОСТ 16263-70 измерение — это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. В результате измерения получают численное отношение между измеряемой величиной и выбранной единицей измерения. Например, при измерении дальности в радиолокации в роли измеряемой величины выступает расстояние от радиолокационной станции до объекта, а в роли единицы измерения — метр. Обычно измеряемые величины рассматривают как случайные.

Нарис. 5.5 показана типовая функциональная схема измерения [6]. Измеряемая величина X при наличии мешающего воздействия (помехи) преобразуется в первом блоке в . Значения сравниваются в блоке сравнения с образцовыми мерами . В результате сравнения определяют значение выходной величины . В блоке принятия решения с использованием критерия принимается статистическое решение о том, что значение X является Такой подход к измерению обусловлен тем, что по нельзя однозначно определить Можно лишь построить совокупность гипотез относительно того, каким является на самом деле.

Неопределенность результата измерений определяют энтропией и рассчитывают в дискретном случае по формуле (1.8), а в непрерывном — по формуле (5.55). По значениям энтропии до после измерения нетрудно определить количество информации полученной в результате измерения. Значение в дискретном случае рассчитывают по формулам (5.24),

(5.25), в непрерывном — по формулам (5.62), (5.63). Например, если X — непрерывная величина, дискретная, для определения количества информации используют формулу

Избыточность при измерениях обусловлена наличием вероятностных связей между результатами измерений. Наличие связей приводит к увеличению числа измерений по сравнению с числом независимых измерений. Удельное количество информации на один отсчет определяют следующим образом:

где количество информации, полученное при измерениях. Избыточность измерений

Избыточность играет двоякую роль. С одной стороны, она вызывает появление лишних операций, уменьшение быстродействия, увеличение емкости устройств памяти и т. п., с другой, — она повышает помехоустойчивость и точность измерений.

Динамические свойства информационно-измерительных систем характеризуют скорость получения информации и пропускная способность. Если в течение времени измерений получено количество информации то среднюю скорость получения информации определяют по формуле (5.26). Пропускную способность информационно-измерительной системы определяют по формуле (5.27). Коэффициент использования пропускной способности системы рассчитывают с помощью (5.17).

Если X является непрерывным сигналом с ограниченным значением верхней частоты и нормальной плотностью распределения, I — аддитивной погрешностью преобразования имеющей характер белого шума, то пропускная способность определяется формулой Шеннона (5.79). Максимальное количество информации, полученное в результате измерений, определяют по формуле (5.74). При малых погрешностях измерений, когда отношение сигнал/шум гораздо больше единицы, максимальное количество измеренной информации

При больших погрешностях измерений

Согласование характеристик различных функциональных узлов информационно-измерительных систем выполняют с помощью рассмотренных соотношений и их функциональных схем.

Контрольные вопросы

(см. скан)