4. A kombinált jelhitelesítési eljárás
4.1 Az egyszerű döntési módszereken alapuló minősítési struktúrák és kiértékelésük
Az elemi döntési, illetve kiértékelési eljárások által adott értékeléseket a végső minősítés kialakításához összegezni kell, így végeredményként – várakozásaink szerint – nagyobb megbízhatóságú eredményt kaphatunk a jel állapotára. A különböző módszerekkel végzett kiértékeléseket e célból egy fastruktúrába rendezzük.
Az elemi kiértékelési mechanizmusok a fa levelein helyezkednek el. Az általuk szolgáltatott ítélet egy olyan számérték, amely a vizsgálat tárgyát képező jelenség jó vagy rossz megítélését, illetve ezek árnya-latait tükrözi. A kiértékelési struktúrától nem várjuk el, hogy a végső minősítés kialakításában minden egyes vizsgálat mindig részt vegyen. Egy módszer értékelésből való átmeneti elhagyásának számos oka lehet: pl. az adott módszer csak bizonyos feltételek megléte esetén képes döntést hozni; csak meghatá-rozott körű és számú módszert akarunk alkalmazni; a kihagyott eljárás hibás, nem vált be vagy még nem készült el stb. Esetleg a rendszert fokozatosan akarjuk bővíteni új módszerek, eljárások bevonásával.
Nyilvánvaló, hogy a döntésben részt vevő ítéletalkotó (egymásnak nem ellentmondó) módszerek száma befolyásolja a végső értékelés megbízhatóságát. Sokféle, megfelelően szervezett módszer alkalmazása esetén (és mi erre törekszünk) akkor is elegendően megbízható ítélet hozható, ha a fastruktúra egyes szintjein csak egyszerű többséggel hozunk döntéseket. Egyszerű többséggel hozott döntésen azt értjük, hogy az egyes módszerek csak igen, nem és tartózkodom (vagy nem tudom) válaszokat adnak. A döntési eljárás tovább finomítható árnyaltabb válaszok adásával, pl. az igen és a nem válaszok közötti fokozatos átmenet megteremtésével.
A módszerek által hozott ítéletek megfelelő súlyozással az adott hitelesítési részterület integrátoraiba, csomópontjaiba (eggyel magasabb szintre) futnak be. A súlyfaktorok megállapítása a szakértő feladata. A súlyfaktor határozza meg, hogy egy módszer a többihez képest mekkora fontossággal bír. Tehát például
egy csomóponton belül akár egy módszer is többséget képezhet. Az egy csomópontba befutó értékelések súlyfaktorainak összegét egységnyinek választjuk. (Elképzelhető olyan megoldás is, amikor ezt nem követeljük meg.) A fastruktúra az általunk definiált minősítési területeknek megfelelően hármas tagozódású. A végektől távolodva az egyes részterületek már összefonódnak. A továbbiakban a módsze-rek rendszerbe szervezését mutatjuk be.
4.1.1. A jelen belüli vizsgálat felépítése
Első példaként a jel egyedi – más jelek viselkedését, azaz a jelek közötti kapcsolatokat figyelmen kívül hagyó – vizsgálatán alapuló struktúra egyik lehetséges megvalósítását mutatjuk be a 4.1.1/1. ábrán.
hitelesség
Zajforrás
Jel
Elektronik.
teszt ref. jellel
Automata Idősor minõsítés minősítés
Erősítés szélső
érték
Sikertelen beállítás (time-out)
Szakadás Túlvezérlés (határérték
sértés) burst
Impulzus vizsgálat keresés
Idõsor-analízis
referenciaSPRT modellel
Spektrális elektronika minősítés
Spektrális minősítés
Szűrő letörési frekvencia
White tail emelkedés
RMSérték teljesítmény
reláció
Időállandó vizsgálat
Plató vizsgálat Markáns
csúcsok eltűnése csúcsok
Keskeny-sávú megjel.
DC szint teljesítm.és DC szint
ingadozás reláció
hitelesség Elektronik.
lánc hitelességDetektor
erõsítés állítás
Neural network Ellenállás
mérés csatornaRef.
Technolog.
inform.
elemzés
és
4.1.1/1. ábra. A jelen belüli vizsgálati módszerekből felépített fastruktúrából származtatott gráf10 A fa csomópontjaiban a 3. fejezet rövidített elnevezéseit tüntettük fel. A fa élei irányítottak, minden él az alsóbb szinttől a felső felé mutat. A módszerek között még más kapcsolatok is elképzelhetők, azonban a kapcsolatrendszer inkább konkrét vizsgálatok tapasztalatai alapján finomítható. A fa levelein elhelyez-kedő módszerek fontossága bizonyos mértékig arányos azzal, hogy azok a fa mely szintjén helyezkednek el. A hitelesítés biztonsága a fa kiterjesztésével, más módszereknek (szempontoknak) az értékelésbe való bevonásával javítható.
10Az ábrákon az áttekinthetőség kedvéért a fastruktúra két vagy több csúcsát egy csúcsként jelenítjük meg, ha a kér-déses csúcsok ugyanazt a minősítési eljárást reprezentálják. A származtatott csúcsból a felette levő szintre futó élek száma az összevont csúcsok számával egyezik meg.
4.1.2. A jelek közötti kapcsolatot is figyelembe vevő vizsgálat felépítése
Nagyobb megbízhatóságú, de lényegesen bonyolultabb fastruktúra állítható fel a jelek közös tulajdonsá-gainak a figyelembevételével (ld. 4.1.2/1. ábra).
A fa vastag keretű levelei egy-egy további alstruktúra kiinduló pontját jelentik. Ugyanis a detektorok csoportos hitelesítésére (ld. koherencia alapú vizsgálatok) elvileg a spektrumvizsgálatokhoz hasonló ág hozható létre, a trendelemzés mechanizmusa pedig az idősorok elemzéséhez hasonlóan építhető fel.
Tehát a fa ezekben az irányokban könnyen kibővíthető.
hitelesség
Zajforrás
Jel
hitelesít.lánc hitelesség
Elektronik.
teszt ref. jellel
Automata Idősor minősítés minősítés
Erősítés szélső
érték
Sikertelen beállítás (time-out)
Szakadás, Túlvezérlés (határérték sértés)
burst Impulzus vizsgálat keresés
Idősor-analízis
SPRT referencia
modellel
Spektrális elektronika minősítés
detektor
Neural network Spektrális
minősítés
Szűrő letörési frekvencia
White tail emelkedés
RMS érték teljesítmény
reláció
Időállandó vizsgálat
Plató vizsgálat Markáns
csúcsok eltűnése csúcsok
Keskeny-sávú megjel.
DC szint teljesítményés DC szint
ingadozás reláció
minősítés jelforrás
Egyedi Jelcsoport
minősítés
Együttes előfordulás
>33%
hitelesség Elektronikai lánc
elektronikai Egyedi
hitelesség Detektor
Egyedi
hitelességdetektor Csoportos
erősítés állítás
Ellenállás mérés Trend vizsgálatok
elemzés Ref.
csatorna Technolog.
inform.
Meghíbá-sodási arány
Áthallás vizsgálat Csoport.
vizsgálat
4.1.2/1. ábra. A jelek közös tulajdonságait figyelembe vevő struktúra
4.1.3. A kiértékelés menete
A fenti struktúrák kiértékelésére vezessük be a 4.1.3/1. ábrán látható jelölésrendszert. A fa leveleinek esetében Vij az i-edik szinten elhelyezkedő j-edik módszer által adott értékelés, integrátor csomópontok esetében pedig a hozzá kapcsolódó módszerek, illetve integrátorok értékeléséből számolt értéket jelenti.
( )i k
Sij, +1 az ij integrátorcsúcsba befutó élek súlyát jelöli.
V11
S11,21
V22
V21 V
23
S11,22 S
11,23
S21,31 S21,32
V 31
V32 V
33 V
34 V
35 V
36 V
37 V
38
V41 V
42 V
43 S21,33
S22,33
S22,34 S
22,35 S
22,36 S22,37
S21,34 S
23,36
S23,37 S 23,38
S37,41 S
37,42 S
37,43
4.1.3/1. ábra. A kiértékelési mechanizmus felépítése
A struktúra kiértékelése
Az leveleken lévő döntésekhez (értékelésekhez) rendeljük hozzá a következő diszkrét értékeket:
ïî ïí ì−
=
pozitív.
értékelése módszer
a ha , 1
dönteni, tud
nem módszer a
ha , 0
nemleges,
értékelése módszer
a ha , 1
Vij (4.1.3.1)
Az egyes csomópontokba befutó válaszok súlyfaktoraira igaz, hogy Sij i( )k
k , + = .
å
1 1 (4.1.3.2)A Vij értékek megadásánál nem vettük figyelembe azokat az eseteket, amikor valamely ij levélen levő módszerre Vij azért 0, mert a módszer passzív (azaz valami – pl. adathiány – miatt nem alkalmazható).
Ebben az esetben ugyanis ezt a levelet elhagyhatjuk. Ekkor a kiértékelési fa éleinek súlyozását úgy kell módosítani, hogy minden, az ij levéllel összekötött csúcsból az alatta levő szintre kifutó élek súlyainak összege az ij levél és a belőle kifutó élek eltávolítása után is 1 legyen (pl. minden kérdéses él súlyát ugyanazzal az egynél nagyobb számmal megszorozzuk).
Az integrátor csomópontokhoz az alábbi értékeket rendeljük hozzá:
( )+ ⋅ ( )+
= ij i k i k
ij S V
V : , 1 1
(4.1.3.3) Belátható, hogy Vij∈ −[ , ]1 1 . A Vijértékeket diszkretizáljuk:
î í ì
>
=
<
−
=
. 0 ha , 1
, 0 ha , 0
, 0 ha , 1 :
ij ij ij ij
V V V
V (4.1.3.4)
A struktúrában a levelekből a gyökér felé haladva eljutunk a végső értékeléshez. Az utolsó szint kiérté-kelésénél az előzőnél szigorúbb feltételt is alkalmazhatunk, például amely szerint a végső értékelés már egy nemleges válasz esetén is nemleges.
Ha az egyes módszerek nem diszkrét, hanem folyamatos értékelést adnak, akkor egy lehetséges kiértéke-lési eljárás a következő:
Az ágak végein lévő döntések értékei legyenek a [-1, 1] intervallumban:
[ ]
Vij∈ −1 1, . (4.1.3.5)
A csomópontokba befutó értékelések súlyfaktoraira továbbra is igaz, hogy ( )+ =
k
k i
Sij, 1 1. (4.1.3.6)
Az integrátor csomópontok a ( )+ ⋅ ( )+
=
k
k i k i ij
ij S V
V : , 1 1
(4.1.3.7) értéket kapják. A végső minősítés
~ : ,
V V Q,
V Q
11
11 11
= ≤
>
ìí î
rossz, ha
jó, ha (4.1.3.8)
ahol Q egy tapasztalatilag (kísérletek alapján) beállítandó konstans, amely alatt a jel minősítő értékét értjük. A Q érték megadásánál figyelembe kell venni, hogy az egyedi vizsgálati módszerek mennyire érzékenyek a hibajelenségekre, és azok alapján milyen minősítési pontokat állítanak elő. (A kialakítható pontozási rendszereknél a jó és a rossz értékelés szimmetriája nehezen biztosítható.) A Q minősítő érték megállapításánál az is fontos, hogy milyen biztonsággal akarjuk a hibás jeleket kiszűrni. Általánosságban az mondható, hogy ezt az értéket a [0,1) intervallumból célszerű választani, a gyakorlatban valószínűleg a 0,5 körüli értékek bizonyulnak majd jónak.