ИССЛЕДОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ СЕМИ ЭЛЕМЕНТНЫХ ЗНАКОВЫХ АЛФАВИТОВ

20.03.2014

ИССЛЕДОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ СЕМИ ЭЛЕМЕНТНЫХ ЗНАКОВЫХ АЛФАВИТОВ

Человек воспринимает информацию об окружающем мире благодаря системе рецепторов. Особое место среди них занимает зрительный анализатор, так как почти 90 % информации мы получаем через глаза. Однако не всегда нужные сведения можно получить. В этом случае используются технические средства, которые получают необходимую информацию, готовят ее для передачи человеку и выводят в форме, которая лучше представляет полученные результаты. Наиболее применяемыми считаются аналоговая и дискретная форма. При аналоговом представлении физическая величина принимает бесконечное количество значений, а ее значения меняются непрерывно. При дискретном представлении физическая величина имеет конечное количество значений, причем их величина изменяется скачкообразно. Одним из вариантов дискретного отображения информации является символьное представление данных [ 1]. Форма символов, которые используются, определяет возможность корректного восприятия информации человеком, и, в конечном смысле, - надежность эргатической системы в целом. Одним из лучших вариантов представления цифр с точки зрения опознания является использование образов, которые реализованы отрезками прямых линий [ 2 ]. Одной из наиболее распространенных типов полиграммы, на которой синтезируется визуальный образ десятичный цифр 0, ..., 9, является семиелементна, что стала практически стандартным способом вывода цифровой информации в технических системах как бытового, такие промышленного назначения. На рис. 1 представлено семисегментных полиграмму, которая позволяет сформировать все цифры десятичной системы счисления [ 1 ].

Эти полиграммы отражаются на специальных семи сегментных индекатор. Сегментный индикатор - индикатор, элементы отображения которого являются сегментами, сгруппированными в одно или несколько знакомест. Сегментом называется элемент отображения информации знакосинтезирующие индикатора, контур которого представляет собой прямые и ( или) кривые линии. В отличие от матричного индикатора, в котором все элементы изображения одинаковы по форме, в сегментном индикаторе каждый сегмент уникален. Форма и положение сегментов на индикаторе разрабатывается специально для передачи определенного набора символов или знаков. Символы на таких индикаторах формируются совокупностью нескольких сегментов. Основное отличие сегментного

индикатора от матричного - это сравнительно небольшое количество элементов индикации и соответственно упрощенная схема управления. Они были созданы для экономии количества разрядов и упрощения конструкции. Для отображения информации можно использовать различные индикаторы, такие как малогабаритные лампочки накаливания, газоразрядными индикаторы или светодиодные индикаторы . На основе такой полиграммы можно создать различные графические алфавиты десятичных цифр, которые будут отличаться особенностями формы некоторых изображений. Наиболее распространенными следует признать те, которые в основном используют в Европе и Америке. На рис. 2 приведены эти графические алфавиты семисегментных десятичных цифр, которые отличаются представлением цифр «6» и «9»: в алфавите первого типа в цифре «6» присутствует элемент А полиграммы, а в цифре «9» - элемент D. В то же время в алфавите второго типа упомянутые элементы в этих цифрах отсутствуют. Подавляющее большинство свойств графических алфавитов определяется построением изображений, из которых они состоят. Имеющаяся избыточность этих изображений позволяет человеку в большинстве случаев уверенно опознать символы корректно расшифровать представленную информацию даже в случаях искажения в результате выхода из строя технических средств визуализации данных. Работа посвящена оценке надежности двух наиболее распространенных визуальных семиелементних графических алфавитов в случае отказа одного из элементов полиграммы, на которой они синтезируются. При этом надежность будем понимать как возможность человека - оператора восстановить представлены на индикаторе данные за счет избыточности визуальных образов, которые используются в этих алфавитах. Это исследование позволит оптимизировать код в преобразователях (преобразователях) в полиграмми. Ограничиться теми же физическими возможностями, и усовершенствовать воспроизведения информации, модифицировать и улучшить алфавиты и символы. Это, в свою очередь, предоставляет лучший результат и надежнее использования семисегментных полиграмм. Поэтому, как следствие, уменьшится количество ошибок, и возрастет надежность работы. Опыт эксплуатации цифровых семисегментных индикаторных систем показывает, что типичным случаем отказа таких средств вывода информации одна из трех возможных событий: - Деградация излучателя одного из сегментов, входит в полиграммы; - Повреждение электрического соединения между излучателем сегмента и схемой управления индикатором; - Отказ электронного ключа, который обеспечивает коммутацию электропитания излучателя индикатора. В результате свечение этого элемента полиграммы исчезает и изображение, которое подается пользователю, искажается. Существующая избыточность визуальных образов неискаженных цифр приводит к одному из двух последствий искажения - изображение, которое появилось на индикаторе, будет: - Тождественным одной из неискаженных цифр (будет соответствовать одному из ожидаемых стандартных изображений); - Искривленным, нестандартным. Анализируя последствия таких результатов выхода из строя аппаратуры индикаторной системы можно сделать вывод, что тождество искаженного символа одном из стандартных изображений, которое действительно входит в графического алфавита, приводит к ошибочному считывания данных и может считаться отказом средств вывода данных. В противном случае, когда следствием стало искажение изображения к нестандартному виду, которого нет в соответствующем графическом алфавите, у оператора появляется реальная возможность расшифровать информацию на индикаторе благодаря ее общей избыточности. Понятно, что в такой ситуации удается получить восстановленную неискаженную информацию благодаря особенностям восприятия изображений человеком и практически избежать ошибок, что можно считать « условным отсутствием отказа» средств вывода данных. Используя такой подход, было исследовано семиелементни графические алфавиты десятичных цифр двух типов, которые приведены на рис. 3. При этом имитировался выход из строя отдельно каждого из семи элементов изображения цифр. При возможности восстановить неискаженную информацию считалось, что это случаем « условной отсутствии отказа» средств При использовании графического алфавита первого типа оператор не различит символы, а потому и не сможет восстановить истинный информацию, при выводе цифр в 6 случаях (см. рис. 4): - «1» и «7» при выходе из строя сегмента А; - «6» и «8» при выходе из строя сегмента B; - «3» и «9» при выходе из строя сегмента F; - «0» и «8» при выходе из строя сегмента G; - «5» и «6», а также «8» и «9» при выходе из строя сегмента E. Если индикаторная система использует графический алфавит второго типа оператор не различит символы, а потому и не сможет восстановить истинный информацию, при выводе цифр в 3 случаях (см. рис. 5): - «1» и «7», а также «4» и «9» при выходе из строя сегмента А; - «0» и «8» при выходе из строя сегмента G. Также были рассмотрены альтернативные изображения «0 », «1» и «7 ». При изменении формирования нуля использовались сегменты С, D, E и G, а для единицы - сегменты Е и F. Для семерки , кроме стандартного набора сегментов, был приобщен сегмент G. Оказалось что все ошибки, связанные с единицей при альтернативном картинке, исчезли в обоих типах алфавитах. При использовании альтернативного символа « 0» в алфавите первого типа количество ошибок уменьшилось, а именно, искривленная восьмерка больше не походила на ноль. Однако в алфавите второго типа вместо этой ошибки возникла новая, связанная с шестеркой: «0 » стал подобным «6» при выходе из строя сегмента F. Также анализ показал, что использование альтернативной семерки не меняет надежность алфавита. Ошибки можно представить как соответствие между искаженным символом и каким-то другим. Иначе говоря значит для его отображения, кроме того что вышел из строя, используются те же символы. То есть, отличие этих символов является как раз один единственный сегмент. Для предотвращения этого, нужно сделать так чтобы символы были отличные друг от друга как минимум на два сегмента. Именно такое минимальное количество сегментов для решения проблемы с выходом из строя одного сегмента является достаточным. Полученные результаты показывают, что благодаря избыточности визуальных алфавитов и возможности человека на основе искаженного символа узнать первоначальный не искривлен образ действительного символа и зафиксировать его корректное значение, графический алфавит второго ( американского ) типа имеет существенные преимущества перед другим рассмотренным алфавиту. Выяснено , что количество ошибок в распознавании символов алфавита первого ( европейского ) типа составляет шесть, а для

альтернативного - только три. При использовании в системе отображения цифровых данных второй алфавит может считаться более надежным, поскольку его внедрение вдвое уменьшает количество ситуаций, при возникновении которых человек может ошибиться при считывании информации с семисегментных индикаторов. Применение альтернативных изображений «0» и «1» позволяет улучшить результат: в алфавите первого типа количество ошибок сокращается до четырех , а в алфавите второго типа - до двух.

Выяснено, что количество ошибок в распознавании символов алфавита первого типа составляет шесть, а для альтернативного - только три. При использовании в системе отображения цифровых данных второй алфавит может считаться более надежным, поскольку его внедрение вдвое уменьшает количество ситуаций, при возникновении которых человек может ошибиться при считывании информации с семиелементних индикаторов. Ключевые слова: индикатор, символ, полиграмма, сегмент, алфавит, избыточность.
Год работы:  2013
Конкурсант:  Горбатовский Дмитрий Владимирович
Страна:  Украина
Область:  Киев и Киевская область
Название УЗ (рус):  Киевский университет имени Бориса Гринченко
Участник нац.финала:  Нет
Участник международного финала:  Нет
Количество проголосовавших:  1
Рейтинг:  3.3
Сумма оценок:  5