Для создания новых способов обработки информации, контроля и мониторинга рабочего состояния технических систем и технологических комплексов объектов водного транспорта требуются инструменты, на базе которых возможны кардинально новые решения. Такими возможностями обладает математический аппарат вейвлетов. Вейвлет-анализ, в отличие от традиционно используемых базисов обработки сигналов, дает возможность анализировать рабочие режимы объектов, представленные частотно-временными структурами нестацио-нарных сигналов при наличии помех. Это позволяет провести качественное сопоставление способов обработки измеряемых сигналов в различных базисах и считать вейвлеты наиболее перспективным инструментом в исследовании процессов многомодовой динамики объектов водного транспорта с ритмическими режимами, удалениями частот друг от друга, с исполь-зованием терминов мгновенных амплитуд, частот и фаз колебаний. Возможность определе-ния узкополосных «всплесков» сигналов, предваряющих обычно появление неисправностей в работе ДВС и других динамических конструкций, позволяет с помощью вейвлетов преду-преждать развитие нестандартных ситуаций, повышая надежность и безопасность работы на водном транспорте.Ключевые слова: базис, декомпозиция, сжатие сигналов, вейвлеты, скейлинг-функции, водный транспорт, надежность, аппроксимация, детализация.
ВведениеЭксплуатация водного транспорта, повышение эффективности его развития, обеспечение безопасности и эксплуатационной надежности технологических объектов и систем требуют анализа и мониторинга изменяющихся во времени условий работы объектов, учета переменных нагрузок, контроля технического состояния управляемых систем по сигналам, поступающим с датчиков информации и информационных измерительных комплексов. Сигналы представля-ются, как правило, в форме наблюдаемых рядов измерений контролируемых параметров и отображаются во временной области, т. е. являются функциями времени. В современных тех-нических системах, используемых на объектах водного транспорта, требуется исследовать вре-менные ряды высокой степени сложности, содержащие информацию о состоянии различной природы изображений, неоднородных полей, спутниковых каналов связи, интегрированных си-стем управления судном и пр.Периодические сигналы сложной формы, в которых содержатся высокочастотные состав-ляющие и шум, принято обрабатывать с помощью анализаторов гармоник в базисе Фурье [1]. При появлении в сигналах кратковременных «всплесков» с небольшой энергией импульсов, являю-щихся признаками зарождения либо развития неисправностей в работе отдельных механизмов и свидетельствующих о повышении вероятности возникновения нестандартных эксплуатацион-ных ситуаций, обнаружить их с помощью анализаторов гармоник и рядов Фурье практически невозможно [2]. Это означает, что для принятия превентивных мер по исключению нестандарт-
