3921

Дослідження критеріїв прийняття рішення при вирішенні двухальтернативної задачі

Лабораторная работа

Математика и математический анализ

Дослідження критерії прийняття рішення при вирішенні двухальтернативної задачі Мета роботи: дослідити критерій максимума правдоподібності, максимума апостеріорної ймовірності, критерій Котельнікова та критерій Неймана-Пірсона ХІД ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНО...

Украинкский

2012-11-10

206 KB

11 чел.

Дослідження критерії прийняття рішення при вирішенні двухальтернативної задачі

Мета роботи: дослідити критерій максимума правдоподібності, максимума апостеріорної ймовірності, критерій Котельнікова та критерій Неймана-Пірсона

ХІД ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНОЇ РОБОТИ:

№ п/п

Параметри флуктуаційної завади з

нормальним закон розподілу

Апріорні дані відсутності та наявності інформаційного сигналу

Тип інформаційного сигналу

12

0

6,5

0,1

0,9

Відеоімпульс

Ідентифікація сигналу

Завдання ідентифікації, як відзначалося, полягає в тому, щоб у результаті обробки прийнятого сигналу  встановити,  чи міститься в ньому корисний чи сигнал ні.

Нехай прийнятий сигнал є сумою корисного сигналу й завади

.

Інформаційний сигнал може приймати два значення:  і  з апріорними відповідно ймовірностями  й . Тому що сигнал  напевно має одне із цих двох значень, те справедливе співвідношення

Таким чином, можливі дві взаємно виключають (альтернативні) гіпотези: у прийнятому сигналі міститься корисний сигнал (гіпотеза ) і відсутній корисний сигнал (гіпотеза ). Вирішальний пристрій приймача за даними вибірки повинне встановити, яка із цих гіпотез є правдоподібною.

У геометричній інтерпретації поставлене завдання може бути сформульована в такий спосіб. Простір прийнятих сигналів V умовно розбивається на дві частини: область  відповідному прийняттю гіпотези  про те, що  й область  відповідному прийняттю гіпотези  про те, що .

Це значить, що якщо вектор прийнятого сигналу виявиться в межах області  те приймається гіпотеза . Якщо ж вектор сигналу  виявиться в області , то приймається гіпотеза .

У цих умовах можуть мати місце два значення апостеріорної ймовірності : — умовна ймовірність наявності корисного сигналу X при даному значенні вибірки , умовна ймовірність відсутності X при даному значенні вибірки .

Аналогічно можна розглядати два значення функції правдоподібності :  умовна щільність імовірності вибірки  при наявності корисного сигналу ; умовна щільність імовірності вибірки  при відсутності .

Відношення функцій правдоподібності

прийнято називати відношенням правдоподібності.

Для вибору гіпотези  або  повинне бути взяте за основи певне правило прийняття рішень.

Вибір правила прийняття рішення в математичному відношенні зводиться до оптимальної розбивки простору прийнятих сигналів V на області  й .

Для того щоб вибрати те або інше правило прийняття рішення,   необхідно керуватися певними критеріями.

Критерій максимуму правдоподібності. Цей критерій формулюється в такий спосіб: найбільше правдоподібно те значення параметра X, для якого функція правдоподібності  максимальна.

Відповідно до цього критерію у випадку двухальтернативної ситуації (виявлення сигналу) має два значення функції правдоподібності   й  і приймається та гіпотеза, який відповідає більше значення функції правдоподібності. Якщо, наприклад,  то приймається гіпотеза . Якщо ж , то приймається гіпотеза .

Цей критерій можна записати в наступному вигляді через відношення правдоподібності:

     якщо , то   

при , то

Таким чином, відповідно до даного критерію методика прийняття рішення зводиться до наступного: обчислюються функції правдоподібності  й , визначається відношення правдоподібності , і залежно від того, більше, дорівнює або менше  одиниці приймається відповідна гіпотеза.

Критерій максимуму апостеріорної ймовірності. За цим критерієм при отриманому значенні вибірки  приймається та гіпотеза, при якій апостеріорна ймовірність максимальна.

Для випадку двухальтернативної ситуації маються два значення апостеріорної ймовірності  й . Звичайно розглядається відношення цих величин і правило прийняття рішення записується у вигляді:

якщо , то  

якщо , то

Використовуючи формулу Байеса, виразимо відношення апостеріорних ймовірностей через відношення функцій правдоподібності

Тоді критерій максимуму апостеріорної ймовірності може бути в такий спосіб виражений через відношення правдоподібності:

якщо     , то   

якщо     , то

Співвідношення можна представити у вигляді:

якщо     , то   

якщо     , то

де  - граничне значення відносини правдоподібності.

Таким чином, процедура прийняття рішення відповідно до критерію максимуму апостеріорної ймовірності така ж, як і відповідно до критерію максимуму правдоподібності. Відмінність полягає лише в тому, що в першому випадку відношення правдоподібності порівняється з одиницею, а в другому з відношенням апріорних ймовірностей  При наявності апріорних даних  і  доцільно застосовувати критерій максимуму апостеріорної ймовірності, тому що при цьому є можливість користуватися додатковою інформацією, що дозволяє точніше вирішити завдання ідентифікації сигналу.

Критерій ідеального спостерігача (критерій Котельникова). Відповідно до даного критерію приймається та гіпотеза, при якій забезпечується мінімум загальної помилки прийняття рішення.

При рішенні завдання ідентифікації сигналу можуть мати місце помилки двох пологів:

1) при відсутності корисного інформаційного сигналу вектор прийнятого сигналу  виявляється в області  й приймається відповідно до цього гіпотеза ,

2) при наявності корисного сигналу вектор  виявляється в області  й приймається гіпотеза . Перша помилка називається помилкою першого роду, або «фіктивною тривогою». Друга помилка називається помилкою другого роду, або «пропуском сигналу». Кількісно помилки першого й другого роду оцінюються умовними ймовірностями  й  помилковими рішеннями про наявність корисного сигналу, коли в дійсності він відсутній, і про відсутність сигналу, коли в дійсності він є

Загальна безумовна ймовірність помилкового рішення визначається вираженням

Отже, умова оптимального рішення за критерієм ідеального спостерігача має вигляд

.

Цей критерій можна записати в наступному вигляді через відношення правдоподібності:

якщо     , то   

якщо     , то

Критерій Неймана—Пірсона. Даний критерій заснований на тім, що помилки першого й другого роду не однаково небезпечні, причому помилка першого роду приводить до таких наслідків, що її ймовірність необхідно обмежити деякою дуже малою величиною. Другу помилку бажано при цьому забезпечити мінімальної.

Виходячи із цього, критерій Неймана-Пірсона можна сформулювати в такий спосіб: найкращим рішенням є таке, при якому забезпечується найменша ймовірність помилки другого роду при заданій припустимій імовірності помилки першого роду.

Отже, відповідно до критерію Неймана-Пірсона повинне бути забезпечене

при      

де  - наперед задана величина.

Отже, правило прийняття рішення відповідно до критерію Неймана-Пірсона може бути записане у вигляді:

якщо     ,то   

якщо     ,то

Формування випадкового процесу

Вимірювання параметрів випадкового процесу

Побудова функції розподілу й функції розподілу випадкового процеса

(гауссів шум)

Побудова гістрограмы розподілу випадкового процесу

(гауссів білий шум)

Cпектр випадкового процесу (гаусів білий шум)

Формування корисного информаційного cигналу

 

Побудова спектра адитивної суміші. (відеоімпульс)

Ідентифікація отриманого повідомлення й знаходження ймовірності правильного прийняття  рішення на основі отриманих розподілів

(розподілених за нормальним законом)

Ідентифікація відеоімпульсу

W1w,W0w - умовні щільності ймовірності появи  радіосигналу й шуму

P1,P0 - апріорні ймовірності появи  радіосигналу й шуму

P1w,P0w - апостеріорні ймовірності появи  радіосигналу й шуму

Висновок:

В даній лабораторній роботі ми дослідили критерії прийняття рішення при вирішенні

двухальтернативної задачі та ознайомилися із критеріями максимума правдоподібності, максимума апостеріорної ймовірності, критерієм Котельнікова та критерієм Неймана-Пірсона.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7498. Философия личности. Философские взгляды на личность 45.5 KB
  Философия личности Одним из первых представителей неклассической философии был немецкий мыслитель Артур Шопенгауэр (1788 г.г.). Его интересовала история Востока, восточные языки, философия Индии и Китая. Главное произведение...
7499. Философия науки 35 KB
  Философия науки Она выходит на первые места к началу XX в., потому что в XIX в. были сделаны фундаментальные открытия (Закон сохранения энергии, открытие клеточного строения живых организмов, эволюционная теория Дарвина, периодическая система ...
7500. Проект будівництва хлібопекарського заводу 1.07 MB
  Головною задачею проектування хлібопекарських підприємств є постійне підвищення технічного рівня хлібозаводів, забезпечення високої продуктивності і культури праці при найбільш ефективному використанні капітальних вкладень; утворення комплексно-механізованих хлібопекарських підприємств.
7501. Европейская философия нового времени 33 KB
  Европейская философия нового времени Европейская философия нового времени. Новое время - это период становления капиталистических отношений, период развития производства, требовавший развития науки и техники. Все это влияет на развитие философ...
7502. Истоки русской философии 48.5 KB
  Истоки русской философии Истоками возникновения философии на Руси можно считать: Славянскую мифологию Появление болгарской книжности т.е. появление славянской азбуки - кириллицы (IX век) Приход христианства на Русь и связанный...
7503. Философия эпохи возрождения 43 KB
  Философия эпохи возрождения Эпоха Возрождения обращается к античности, как к идеалу. В центре внимания оказывается человек, для этого этапа характерен антропоцентризм. Прежде всего, изменение отношения к человеку стало заметно в произведениях искусс...
7504. Критический утопический социализм 24.5 KB
  Критический утопический социализм. Появляется как реакция на разочарование в результатах Французской буржуазной революции. Представители этого направления критикуют современный им буржуазный строй и предлагают свои проекты преобраз...
7505. Основные идеи эпохи Просвещения 32 KB
  Основные идеи эпохи Просвещения. Эпоха Просвещения - это период идеологической подготовки к утверждению политической власти буржуазии. В этот период происходит утверждение буржуазных ценностей таких как: ценность жизни, свободы и равенства (юридичес...
7506. Экология: конспект лекций 843.5 KB
  Предлагаемое пособие поможет студентам в решении именно этой задачи применительно к курсу Экология. Содержание и структура пособия соответствуют требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования. Издание п...