Основы моделирования показателя эффективности фотометрических диагностических систем

котором выполняется преобразование Фурье). Этот

метод имеет неустранимую погрешность

Аа

2п

Y ’

так что относительная погрешность

с T 0 да = —

T

где T о

— период сигнала. Следовательно, точное определение частоты этим методом возможно только при большом времени анализа T >>T0.

Различные варианты метода измерения частоты по нескольким отсчетам мгновенных значений сигнала u(t) и его производных позволяют определять частоту за время, меньшее периода исследуемого сигнала, но все они имеют большие инструментальные погрешности и низкую помехозащищенность из-за малого числа отсчетов, подвергающихся обработке.

Теоретические результаты подтверждены экспериментальными исследованиями, которые проводились в двух направлениях: моделированием алгоритмов обработки на ЭВМ и натурным испытанием лабораторного образца микропроцессорного мультиметра. Моделированием на ЭВМ проверены различные алгоритмы поиска максимума функционала

Г(а0) для довольно большого количества исследуемых сигналов, параметры которых, время измерения Т и число отсчетов n изменялись в широких пределах; погрешность вычислений при этом оказа-

лась близка к нулю (порядка 10 -4%). При натурном эксперименте проведена сравнительная оценка погрешностей предложенного прибора для различных уровней отношения шум/сигнал, в частности —40, -20, -10 дБ. Полученные в результате обработки многократных измерений оценки погрешностей сравнивались с экспериментальными погрешностями контрольного вычислительного частотомера типа 43-64, как одного из лучших отечественных приборов по критерию помехозащищенности, и с расчетными погрешностями частотомера типа 5345 фирмы “Хьюлетт Паккард”. Оказалось, что при числе отсчетов n=100 погрешность разработанного прибора примерно на порядок ниже, а с их увеличением выигрыш в точности возрастает.

Литература: 1. Мирский Г.Я. Электронные измерения. -М.: Радио и связь, 1986. С. 105-121. 2. А.с. 920551 СССР/ А.И.Иванов, В.Н.Пеклер //Открытия. Изобретения. 1982.№14. С. 12-15.

Поступила в редколлегию 13.05.98

Рецензент: д-р техн. наук, проф. Харченко В.С.

Чинков Виктор Николаевич, д-р техн. наук, профессор ХВУ. Научные интересы: метрология, цифровая измерительная техника. Адрес: 310000, Украина, Харьков, пл. Свободы, 6, тел. 47-42-36, 37-02-61.

Яковлев Максим Юрьевич, курсант ХВУ. Научные интересы: метрология, цифровая измерительная техника. Адрес: 310000, Украина, Харьков, пл. Свободы, 6, тел. 47-42-36, 76-55-30.

УДК 519.81

ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

КОЗИНА О.А.

Сформирована структура обобщенного показателя эффективности функционирования фотометрических лабораторных систем. Предложен метод моделирования приоритетного аспекта эффективности, основанный на анализе специфики диагностических комплексов.

В практике клинических и биологических исследований, проводимых с целью оценить состояние организма и прогнозировать развитие этого состояния, изучить влияние внешней среды и внешних воздействий на процессы жизнедеятельности, фотометрические системы занимают ведущее место. На современном этапе развития медицинской техники никто уже не сомневается в целесообразности автоматизации и компьютеризации лабораторных исследований . Перед разработчиками лабораторных комплексов возникает проблема: как организовать взаимодействие средств вычислительной техники для максимального улучшения характеристик лабораторных измерений. Поэтому оценить эффективность функционирования таких измерительных информационных систем — первоочередная задача в обеспечении современного уровня технического оснащения лабораторий.

Эффективность является наиболее важной и в то же время наиболее интегральной характеристикой любой системы. Категория эффективности позволяет определить, хорошо или плохо работает система, насколько успешно она выполняет свои функции. Несмотря на актуальность проблемы и большое количество работ по методам оценки качества сложных систем, вопрос синтеза критерия оценки эффективности функционирования медицинских измерительных информационных систем (ИИС) не решен. Целью данной статьи является обоснование и формирование структуры критерия оценки эффективности фотометрических ИИС.

По аналогии с принятыми нормами в области электро-измерительной техники можно выделить следующие аспекты оценки эффективности фотометрических ИИС: технический, технологический, стандартизации и унификации, технической эстетики, патентно-правовой защиты и экономический. Многие авторы на основании накопленного опыта считают [1] , что возможно изучение эффективности систем путем раздельного рассмотрения перечисленных выше аспектов без ущерба для целей анализа. При этом говорят отдельно о технической или экономической эффективности. Такой подход оправдывается тем, что большинство практических задач решается на основе сравнения числовых оценок не абсолютной технической или иной эффективности, а эффективности ряда изделий одного назначения при их использовании в одних и тех же условиях эксплуатации, либо на основе сопоставления эффективности одного и того же типа систем при использовании в различных условиях эксплуатации в целях выбора наилучшей ее организации. Естественно, что

60

РИ, 1998, № 2

только после составления полного перечня всевозможных целей анализа эффективности функционирования фотометрических ИИС и их классификации можно определить структуру критерия в общем виде. Представляется целесообразным разработать один вид показателя для оценки каждой эффективности диагностических ИИС с последующим учетом степени его важности в каждом конкретном случае.

Специфика любой медицинской системы позволяет говорить о первичности социальных критериев эффективности по сравнению с любыми другими. Сокращение сроков пребывания больного в стационаре и сроков временной нетрудоспособности, повышение производительности и улучшение условий труда медицинских работников — самые важные результаты эффективного функционирования диагностических ИИС. Поэтому социальным аспектом вклада таких систем в работу надсистемы является процесс постановки правильного диагноза или принятия правильного решения в определенной клинической ситуации. Любая другая эффективность еп — экономическая , техническая или эксплуатационная — является вторичной по отношению к социальной Ес , а величина их вклада в общую эффективность Е, как предложено выше, определяется в каждом конкретном случае отдельно согласно целям анализа эффективности. Таким образом, используя в качестве базовой структуры обобщенный показатель эффективности систем аддитивного типа, получаем:

N

Е = ac * Ес + £ an * En ,

n=1

где N — число учитываемых аспектов эффективности в данном случае; an и ас — весовые коэффици-

N

енты, £ an ^ ас . Критерий Ес носит функциональ-

n=1

ный характер, однако взаимодействие между элементами системы, а также системы и надсистемы имеет физическую природу (вещественную, информационную, энергетическую), поэтому функциональный критерий эффективности должен иметь конкретное физическое содержание. Для придания функциональному критерию эффективности физического смысла удобнее всего рассматривать Ес как итог сравнения назначения системы L и результатов ее использования R, т.е.

Ес = R L

Для фотометрических ИИС L , с позиции процесса постановки правильного диагноза, зависит от потенциальной информационной ценности некоторого симптома в определенном диапазоне его значений [2], а также от квалификации врача. Будем считать, что врач обладает необходимой квалификацией и его характеристики как части диагностической системы не влияют на уровень эффективности ее функционирования. Объективную численную оценку диагностической информационной ценности

IG группы из m взаимоисключающих симптомов определяют по формуле

m / Ч 1

Ig = £ P(Si )* log^-г i=i P(Si Г

где полная вероятность симптома Si равна

P(si )=£ p(Bj )* p(Si/Bj); K — количество диагно-

стируемых болезней; P( Bj) — вероятность болезни у данного пациента; p(s^/B j) — условная вероятность

симптома S i в определенном диапазоне значений при

болезни В j. Известно, что р(В j) — изменяющаяся в процессе постановки диагноза величина с некоторым

априорным значениемP-00 , а p(S^Bj) — величина, входящая в состав медицинских баз данных. Таким образом, величина IG показывает, определение значения какого симптома в некотором диапазоне имеет максимальную ценность для постановки правильно -го диагноза и, следовательно, должна быть использована в структуре критерия эффективности.

Результат R, в общем случае, представляет собой совокупность численных характеристик , определяющих конечный или промежуточный результат использования диагностической ИИС. Очевидно, что различные диагностические ИИС, реализующие разные методы определения одного и того же лабораторного показателя, дают неравнозначную информацию для принятия решения в некоторой клинической ситуации. Поэтому результат R должен иметь зависимость как с аналитической эффективностью метода IM , реализованного в анализируемой ИИС, так и с критерием достоверности информации IS о численном значении каждого симптома в определенном диапазоне, измеряемом с помощью анализируемой ИИС, т.е.:

Ес =

!m * !s Ig

Для вычисления IM предлагается использовать выражение

4 .

im = £ ai * IM ,

i=1

в котором весовые коэффициенты ai наряду с аналитическими оценками лабораторного метода

(воспроизводимостью результатов анализа IM , полученных данным методом, правильностью метода iM , аналитической специфичностью iM и аналити-

ческой чувствительностью iM ) вычисляются средствами лабораторной аналитики экспертным и экспериментальным способами [ 3 ].

Критерий достоверности информации на выходе

фотометрической ИИС IS определяется как вероятность того, что система предоставляет пользователю

РИ, 1998, № 2

61

некоторое количество информации с допустимой точностью. Объем потока достоверной информации характеризуется информационной разрешающей способностью системы. Следует отметить, что длительность процесса анализа биожидкостей соизмеряется с допустимыми сроками принятия медицинских решений, которые можно считать априорной информацией, предоставление которой — задача для медицинских работников.

Следовательно, как показано выше, предложенный подход к моделированию структуры показателя приоритетного аспекта эффективности может быть распространен на процесс формирования вида любого слагаемого обобщенного показателя эффективности ИИС. При этом анализ и формализацию специфики диагностических систем можно рассматривать как один из методологических принципов аттестации и синтеза современных лабораторных ИИС.

Литература: 1. Вопросы синтеза биотехнических измерительно-вычислительных систем / Под ред. В. А. Викторова. Л.: Изд-во ЛЭТИ, 1988. 111 с. 2. Мусийченко В.А., Мусте-цов Н.П. Вычислительный метод обработки корреляции между симптомами в медицинских базах знаний // Сборник докладов 2-й Международной конференции "Радиоэлектроника в медицинской диагностике: оценка функций и состояния организма". 23-26 сентября 1997. 224 с.

3. Лабораторные методы исследования в клинике: Справочник/ Под ред. В.В. Меньшикова М.: Медицина, 1987. 368 с.

Поступила в редколлегию 30.05.98

Рецензент: д-р техн. наук, проф. Мартыненко А.В.

Козина Ольга Андреевна, научный сотрудник кафедры БМЭ ХТУРЭ. Научные интересы: эффективность лабораторных измерительно-информационных систем, применяющих компьютерные технологии. Адрес: 310726, Украина, Харьков, пр. Ленина, 14, тел. (0572) 40-93-64, 32-00-82.

УДК 50.53.17

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ОТ АВАРИЙНЫХ РАДИОБУЕВ КОСПАС-САРСАТ

КРАСНОДУБЕЦ Л.А.

Предложена автоматизированная система управления процессами проверки технического состояния и программирования аварийных морских радиобуев моделей “КОСПАС-АРБ-М”, “МУССОН-501” и “АФАЛИНА” Международной спутниковой системы КОСПАС-САРСАТ.

Аварийные радиобуи (АРБ) системы КОСПАС-САРСАТ устанавливают на борту судов всех типов; предназначены они для автоматической передачи через спутниковый канал связи сообщения о бедствии в Международные координационно-вычислительные центры (МКВ).

В настоящее время все АРБ, установленные на судах, плавающих под флагом Украины, имеют код страны 273 (Россия) и зарегистрированы в базе данных МКВЦ КОСПАС (г. Москва). Вместе с тем Украине, как морской державе, имеющей зону ответственности в обеспечении безопасности мореплавания на Черном море, выделен код страны - 272. Поэтому в целях повышения эффективности системы КОСПАС-САРСАТ, а также во исполнение резолюции А.695 (17) Международной Морской Организации (IMO) о применении с 01.02.99 г. единого метода присвоения идентификационного кода аварийным радиобуям, в ближайшем будущем планируется перекодировка всего парка украинских АРБ. В этой связи ставится актуальная задача автоматизации процессов программирования АРБ.

Функциональное назначение АРБ предусматривает постоянную готовность к безотказному перево -ду его в рабочее состояние в случае бедствия. По этой причине Морской Регистр Судоходства требует проводить ежегодные проверки технического состояния

и работоспособности всех АРБ, установленных на судах. Для проверки АРБ концерном “Муссон” в свое время была разработана контрольно-измерительная аппаратура “КОСПАС” (КИА-К), оснащённая стрелочными и устаревшими цифровыми индикаторами. На сегодняшний день КИА-К не отвечает требованиям резолюции А.764(18) IMO в части обслуживания, проверки и ведения баз данных АРБ. Поэтому разработка эффективных средств для проверки и учета АРБ является актуальной задачей.

Предлагаемая автоматизированная система управления процессами обработки данных от АРБ решает следующие основные задачи: измерение излучаемой мощности бортовых радиопередатчиков, работающих на частотах 406,025МГц и 121,5МГц; измерение временных параметров радиопосылки АРБ; выделение информационных параметров из радиопосылки; индикация на экране видеомонитора в реальном времени результатов обработки данных и измерений; автоматическое занесение в базу данных основных результатов проверки; автоматическая генерация двоичного кода, определяющего информационное содержание радиопосылки АРБ, по заданным исходным параметрам; автоматическое формирование файла, содержащего код радиопосылки и предназначенного для программатора ПЗУ; автоматическое программирование ПЗУ; автоматическое формирование выходных текстовых документов; создание и удаление баз данных с однотипной структурой, а также сопровождение нескольких баз данных и обработка их содержимого; управление всеми режимами работы системы манипулятором типа “мышь” с помощью многооконного интерфейса с системой вложенных меню и подсказок.

Структурная схема системы изображена на рисунке.

Аппаратура КИА-К/М представляет собой усовершенствованный вариант прибора КИА-К [1], который оснащен микрокомпьютерной системой на базе однокристальной ЭВМ и последовательным интерфейсом RS-232C для обеспечения связи с ПЭВМ.

КИА-К/М выполняет следующие функции: прием и детектирование радиосигналов от АРБ; предварительная обработка и представление данных, составляющих информационный кадр, в шестнадцатиричном формате; измерение уровня излучаемой

62

РИ, 1998, № 2