基于熵的信息測量系統(tǒng)建模方法研究.pdf

1、隨著信息科學(xué)的不斷發(fā)展,“測量的本質(zhì)就是信息獲取”觀點(diǎn)的重要意義被測量技術(shù)研究工作者所逐漸認(rèn)知,利用信息論中的基本觀點(diǎn)研究測量過程的方法也備受人們關(guān)注。本文將被測信源作為系統(tǒng)重要組成,統(tǒng)一用熵集的方法對(duì)測量系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模、分析和評(píng)價(jià),以期構(gòu)建一種既對(duì)測量系統(tǒng)具有原則指導(dǎo)意義,同時(shí)能對(duì)實(shí)際具體環(huán)節(jié)進(jìn)行分析、運(yùn)算功能的信息測量系統(tǒng)理論框架與體系。論文的主要研究內(nèi)容有以下幾個(gè)方面。
　　在“測量本質(zhì)就是信息獲取”的思想指導(dǎo)下,對(duì)

2、信息測量系統(tǒng)的基本內(nèi)涵與基本規(guī)律進(jìn)行進(jìn)一步研究。建立統(tǒng)一的較為完善的系統(tǒng)模型,提出在熵域內(nèi)信息測量過程的熵平衡原理和熵減原理,進(jìn)而揭示出信息獲取的基本特性。
　　對(duì)于測量而言,信源的描述問題無疑是至關(guān)重要的,尋求一種統(tǒng)一的信源建模方法則一直是困擾研究者的首要問題,國際上至今尚未見有較為成效的報(bào)道,在熵集概念下為解決此問題開拓出一條可行的途徑。本文應(yīng)用熱力學(xué)第二定律,將信源視為一個(gè)封閉的體系,用非平衡態(tài)熱力學(xué)熵率平衡方程在特定條件下

3、來描述信源的能量交換及其耗散過程,并用熵產(chǎn)生率作為被測信源的輸出參量,不僅保證信源與系統(tǒng)之間在熵意義下的統(tǒng)一描述,而且為實(shí)現(xiàn)各種信源的統(tǒng)一建模方法奠定基礎(chǔ)。在上述模型的基礎(chǔ)上并考慮到工程實(shí)際中的干擾因素,文中分析體系中噪聲的存在機(jī)理,提出一種考慮到噪聲情況下的信源改進(jìn)模型。鑒于信源與傳感器之間能量交換所引申出的匹配問題,本文提出以信息量最大為目標(biāo)的一種信源與后續(xù)傳感器、增益線路一體的聯(lián)合建模方法。
　　為了達(dá)到對(duì)信息測量系統(tǒng)的描述

4、、分析與評(píng)價(jià)的目的,論文分別在對(duì)誤差熵、噪聲熵、熵增益作出定義的前提下,推導(dǎo)證明這些熵與輸入輸出熵之間的關(guān)系,提出并建立若干典型單元環(huán)節(jié)的熵模型,為實(shí)現(xiàn)用熵集對(duì)系統(tǒng)中具有不同物理功用的各種組成環(huán)節(jié)的熵等效、運(yùn)算和分析提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。
　　誤差的表征與評(píng)價(jià)是信息測量系統(tǒng)的重要方面,論文定義誤差熵及其相關(guān)性能評(píng)價(jià)指標(biāo),分析各性能指標(biāo)之間的關(guān)系,并證明誤差熵傳遞關(guān)系定理,誤差熵合成關(guān)系定理以及重復(fù)測量定理。同時(shí),對(duì)曲線擬合算法、主成分分

5、析算法、去噪算法進(jìn)行描述,并結(jié)合核磁共振測井?dāng)?shù)據(jù),通過仿真實(shí)驗(yàn)證明各種算法熵評(píng)價(jià)的有效性。
　　作為信息測量系統(tǒng)研究工作的主要應(yīng)用,論文在第六章用熵集的概念,對(duì)核磁共振測井原理的核心部分——信源進(jìn)行較為深入地研討。對(duì)在CPMG脈沖序列激勵(lì)作用下,由有效受激氫核粒子行為規(guī)律所形成的自旋回波及其時(shí)間序列作出熵變描述與分析。分別構(gòu)建出縱向和橫向弛豫過程中宏觀磁化矢量的熵模型,不僅得出與原子核物理描述相同的結(jié)果,而且得到氫核體系的熵變特性