基于熵的信息測量系統(tǒng)建模方法研究.pdf

1、隨著信息科學的不斷發(fā)展,“測量的本質就是信息獲取”觀點的重要意義被測量技術研究工作者所逐漸認知,利用信息論中的基本觀點研究測量過程的方法也備受人們關注。本文將被測信源作為系統(tǒng)重要組成,統(tǒng)一用熵集的方法對測量系統(tǒng)的基本結構進行建模、分析和評價,以期構建一種既對測量系統(tǒng)具有原則指導意義,同時能對實際具體環(huán)節(jié)進行分析、運算功能的信息測量系統(tǒng)理論框架與體系。論文的主要研究內容有以下幾個方面。
　　在“測量本質就是信息獲取”的思想指導下,對

2、信息測量系統(tǒng)的基本內涵與基本規(guī)律進行進一步研究。建立統(tǒng)一的較為完善的系統(tǒng)模型,提出在熵域內信息測量過程的熵平衡原理和熵減原理,進而揭示出信息獲取的基本特性。
　　對于測量而言,信源的描述問題無疑是至關重要的,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。本文應用熱力學第二定律,將信源視為一個封閉的體系,用非平衡態(tài)熱力學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,而且為實現各種信源的統(tǒng)一建模方法奠定基礎。在上述模型的基礎上并考慮到工程實際中的干擾因素,文中分析體系中噪聲的存在機理,提出一種考慮到噪聲情況下的信源改進模型。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。
　　為了達到對信息測量系統(tǒng)的描述

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

5、析算法、去噪算法進行描述,并結合核磁共振測井數據,通過仿真實驗證明各種算法熵評價的有效性。
　　作為信息測量系統(tǒng)研究工作的主要應用,論文在第六章用熵集的概念,對核磁共振測井原理的核心部分——信源進行較為深入地研討。對在CPMG脈沖序列激勵作用下,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間序列作出熵變描述與分析。分別構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果,而且得到氫核體系的熵變特性