وبلاگ

با رشد فناوری دیجیتال طی دهه های گذشته، ارسال و ذخیره رسانه های الكترونیكی افزایش یافته است؛ چرا كه نسخ هبرداری از داده ها بدون هیچ افت كیفیت و با هزینه ای بسیار اندك امكان پذیر شده است. بدین ترتیب بهره گیری از آثار دیجیتال بدون رعایت حق نشر، دست كاری اسناد و استفاده از اسناد جعلی ابعاد تاز هتری یافته است. استفاده از سیستم های رمزنگاری قدیمی این امكان را به وجود م

 یآورند كه تنها دارنده ی كلید بتواند متن رسانه ی رمز شده را مشاهده كند، ولی در چنین حالتی نیز پس از رمزگشایی داد هها، امكان استفاده غیرمجاز از آن وجود خواهد داشت. بنابراین روش های قدیمی رمزنگاری برای جلوگیری از استفاده ی غیر مجاز حملات بد اندیشانه كارایی لازم را نخواهند داشت. در این شرایط گنجاندن داده، به صورت غیرمحسوس، برای جلوگیری از استفاد ههای غیرمجاز از پتانسیل تجاری بالایی برخوردار است. برای غلبه بر این مشكل، واترماركینگ دیجیتال مطرح شده است. واترماركینگ (فیزیكی) كه در زبان فارسی به چاپ سفید ترجمه شده است، طرحی است كه علاوه بر طرح زمینه، به صورتی غیر محسوس بر روی اسناد كاغذی چاپ می شود و با كمك رنگ روشن تر و یا از راه در معرض نور قرار گرفتن قابل رؤیت می باشد.

واترماركینگ عمل پنهان سازی یك سری اطلاعات در محدوده یك تصویر، صوت، ویدئو و یا هر سیستم رسان های دیگر در محیط كاری خودش است. به دلیل اینكه محافظت از حق كپی امروزه اهمیت زیادی پیدا كرده است اكثر محققان بر این باورند كه این مشكل حق كپی را به خوبی برطرف می كند. بنابراین، افزایش ناگهانی علاقه به واترماركینگ احتمالاً به علت حفاظت در مقابل كپی رایت محصولات دیجیتال است.
واترماركینگ دیجیتال رابطه ی نزدیكی با نهان نگاری و پنهان سازی داده دارد. ولی با این حال، بسته به كاربردهایی كه دارد، تفاو تهایی نیز مشاهده می شود. لذا در عین حال كه می توان از مفاهیم مشابه در نهان نگاری برای ارزیابی الگوریتم های واترماركینگ بهره گرفت، نباید از تفاوت هایی كه در عمل بین آن ها وجود دارد، غافل بود.

:
از قدیم كه انسان زبانهایی را برای گفتار اختراع كرد گفتار مستقیم ترین راه برای انسان برای رساندن اطلاعات به دیگری بوده است. تاكنون ارتباط با استفاده از گفتار معمول ترین روش در شبكه های ارتباطی بوده است. سیگنال گفتار هم اكنون در بین تكنولوژی های واسط همانند تلفن، فیلم رادیو، تلویزیون و اینترنت گسترش یافته است. از اینرو نوشته های بسیاری در زمینه پردازش سیگنال گفتار پیشنهاد شده است و الگوریتمهای زیادی مربوط به آنها ارائه شده است. بهرحال با توجه به طبیعت متغیر با زمان سیستم تولید گفتار انسان، صحت و توانایی سیستم همچنان به عنوان مشكلی در زمینه پردازش سیگنال گفتار باقی مانده است. اخیراً محققان دریافته اند كه تبدیلات ویولت پتانسیل زیادی برای پردازش سیگنال گفتار دارند. همچنین بسیاری از گزارشات چاپ شده نشان داده اند كه تبدیلات ویولت امكان نزدیك شدن به كاربردهای بسیار گفتار را فراهم می سازد. یكی از انگیزه های این تحقیق كار بر روی پردازش سیگنال گفتار
وتبدیل ویولت و بررسی روشها وراهكارهای موجود جهت تعیین محل واكه ها میباشد.

فصل اول

كلیات
1-1) هدف
از زمان اختراع تلفن توسط الكساندر گراهام بل در سال 1875 با پردازش سیگنال گفتار به عنوان یك هدف مهندسی رفتار شده است كه به علت تكنیكهای اطلاعاتی توسعه زیادی یافته است. بخصوص توسعه سریع مدارات VLSI و كامپیوترهای شخصی باعث پشرفت چشمگیر پردازش سیگنال شده است. بطور كلی تحقیقات در حوزه پردازش سیگنال  گفتار به 6 دسته تقسیم می شود.
1) انتقال و ذخیره گفتار
2) سیستم های تولید گفتار
3) شناسایی و تشخیص گوینده
4) سیستم های بازشناسی گفتار
5) خدمات به معلولان
6) بهبود و ارتقاء كیفیت سیگنال گفتار
با اینكه كارهای بسیاری بر روی پردازش سیگنال گفتار انجام شده است اما درستی و توانایی سیستم پردازش سیگنال گفتار همچنان دارای مشكلاتی است. اصلی ترین دلیل این مشكل آن است كه سیستم تولید گفتار انسان متغیر با زمان  است و سیگنال طبیعی یك فرآیند متغیر است.
برای سالهاست كه تبدیل فوریه زمان كوتاه (STFT) به عنوان یك روش استاندارد برای آنالیز سیگنالهای متغیر با زمان شناخته شده است. اگربخواهیم با دقت بالا زمان یك رخداد را مشخص كنیم می بایست پنجره زمانی را كوچكتر بگیریم در حالی كه اگرابعاد پنجره زمانی را كاهش دهیم و رخ داد در زمان واقع شده باشد قدرت تفكیك فركانس كاهش می یابد. در نتیجه یك مصالحه ای بین زمان و فركانس وجود دارد. بعلاوه به علت استفاده تبدیل فوریه از شكل موجهای سینوسی، تبدیل فوریه زمان كوتاه برای آنالیز سیگنالهای ناپیوسته مناسب نمی باشد، همانند فركانس گام در  سیگنال گفتار.
اخیراً آنالیز ویولت جایگزین ریاضیات و یافته های مهندسی شده است. بسیاری از محققان پیشنهاد كرده اند تا از آنالیز ویولت برای رسیدن به ویژگی های بهتری از سیگنالهای متغیر استفاده كنند.

سیستم های تکنولوژی مدرن برای رویارویی با نیازهای عملکردی افزاینده ،به سیستم های کنترل پیچیده نیاز دارند . برای چنین سیستم هایی ، توالی هایی از خطاهای اجزای سیستم می تواند فاجعه آمیز باشد . قابلیت اعتماد در چنین سیستم هایی با تضمین این که خطایی رخ نخواهد داد ،افزایش خواهد یافت ،ولی به هر حال، این هدف غیر واقعی و اغلب غیر قابل دستیابی است چون خطاها نه فقط به خاطر کهنگی و فرسودگی اجزای سیستم رخ می دهند،بلکه به خاطر خطاهای انسانی در ارتباط با نصب و نگهداری نیز ایجاد می
شوند. بنابراین طراحی سیستم های کنترلی که بتوانند در مقابل خطاهای ممکن مقاوم باشند جهت افزایش قابلیت اعتماد و در دسترس بودن این سیستم ها ،لازم است . این نوع از سیستم های کنترل به عنوان سیستم های کنترل مقاوم خطا شناخته شده است.

در طول سه دهه گذشته، تقاضای روبه رشدی برای قابلیت اعتماد، ماندگاری و قابلیت نگهداری در سیستم دینامیک، تحقیقات را در زمینه تشخیص خطا و عیب یابی ایجاد کرده است. چنین تلاش هایی منجر به پیشرفت بسیاری از روش های FDD شده است. همزمان با آن، تحقیق روی سیستم های کنترلی مقاوم خطا (FTCS) و با قابلیت پیکر بندی مجدد افزایش یافته که تحقیقات اولیه روی کنترل ساختار بندی مجدد و سیستم های کنترلی پرواز خود تعمیر در اوایل 1980 شروع شد. به هر حال، در مقایسه با FDD، کتابهای بسیار کمی روی موضوع FTCS منتشر شده اند. اگر چه تحقیقات انفرادی گسترده ای روی FTCS  انجام شده است، مفاهیم سیستماتیک، روش های طراحی و حتی اصطلاح شناسی آن هنوز استاندارد گذاری نشده است. به علاوه، بنا به دلایل تاریخی، عمده تحقیقات روی FDD و کنترل پیکر بندی مجدد/ ساختار بندی مجدد مستقل انجام شده است.
بسیاری از روش های FDD به عنوان یک ابزار عیب یابی یا مانیتورینگ و نه به عنوان یک بخش از FTCS  گسترش یافته است. واضح است که برخی از روش های FDD موجود، نیاز ساختار بندی مجدد کنترل کننده را ممکن است برآورده نکند. از سوی دیگر بسیاری از کنترل های پیکربندی مجدد با فرض اطلاعات کامل از FDD طراحی شده است. عکس العمل بین FDD و FTCS و طراحی مجتمع این دو برای کاربردهای روی خط زمان حقیقی اهمیت بسیاری دارد. یک نتیجه نادرست یا با تأخیر فراوان از FDD، ممکن است باعث تلفات در عملکرد سیستم و حتی ناپایداری کل سیستم شود. یک کنترل کننده نامناسب نیز بر اساس اطلاعات نادرست از FDD، منجر به عملکرد ضعیف و حتی ناپایداری کل سیستم می شود.

روال تغییرات در صنعت مخابرات نشان دهنده ایجاد تحولی بزرگ در زمینه سیستم های مخابراتی است. به طور کلی در مدل های ابتدایی از شبکه های مخابراتی اصلی ترین سرویس قابل ارائه به کاربران، امکان برقراری ارتباط صوتی بین آنها بوده است که در این مدل، کاربران عموماً به کمک شبکه دستیابی کابل زوجی به لایه زیرساخت شبکه که بر مبنای سوئیچینگ مداری عمل می کند متصل می شدند. در کنار

 این سرویس، ارتباطات داده ای نیز در حد محدودی امکان پذیر بود. در این مدل هرچند لایه زیرساخت دو شبکه صوت و داده جدا از هم هستند، ولی شبکه دستیابی هردو بر مبنای سوئیچینگ مداری عمل می کند. شکل (1-1-الف) این مدل را نشان می دهد.

با گسترش اهمیت انتقال داده و همچنین امکان ارائه سرویس های صوتی بر روی شبکه های با سوئیچینگ بسته ای (روش های  VoIP) دسترسی شبکه های داده و صوتی نیز از یکدیگر مجزا شده اند و شبکه های دسترسی مبتنی بر سوئیچینگ بسته ای نیز ایجاد شدند. به عنوان نمونه می توان از WLAN و xDSL نام برد. در این مدل حتی تعدادی از ارتباطات صوتی نیز از طریق زیرساخت بسته ای برقرار می شود. این مدل نیز در شکل (1-1- ب) آورده شده است.
اصلی ترین دلیل برای گسترش این مدل، ایجاد امکان ارائه سرویس های متنوع و جدیدی است که می توان آنها را با هزینه کمتر و سادگی بیشتر بر روی بستر داده ای به کاربران ارائه نمود. این ویژگی در کنار تحقیقات انجام گرفته در زمینه بالا بردن امنیت و کیفیت در شبکه های داده ای باعث خواهد شد در آینده نه چندان دور مدل جدیدی برای شبکه های مخابراتی جایگزین مدل های قبلی شود که از آن به عنوان شبکه های نسل آینده یاد می کنند. در این مدل تمامی ارتباطات و سرویس ها بر روی شبکه بسته ای و به خصوص به کمک لایه IP به کاربران ارائه می شود و کاربران می توانند تمامی نیازهای ارتباطی خود را از این طریق برآورده کنند. شمای این مدل در شکل (1-1- پ) آورده شده است.

کنترل پیش بین MPC شامل تعدادی از الگوریتم های کنترلی است که براساس مفهوم خاصی عمل می کند. در یک کنترل کننده MPC، تعدادی از ورودی های آینده به گونه ای تعیین می شوند، که خروجی پروسه در طول فاصله زمانی معینی، براساس یک تابع معیار به ورودی مرجع نزدیک باشد. این محاسبات طی هر زمان نمونه برداری انجام می شود و معمولاً اولین عنصر محاسبه شده از سیگنال کنترلی به پروسه إعمال می شود. برای این عمل نیاز به یک مدل در کنار پروسه می باشد تا ورودی های آینده را به آن داده و خروجی های آینده پروسه را طبق آن پیش بینی کرد. در این پایان نامه الگوهای مختلف کنترل کننده های پیش بین بررسی می شوند و پارامترهای بهینه این الگوریتم ها به گونه ای محاسبه می شوند که منجر به حجم محاسبات کمتر و کیفیت پاسخ مطلوب می شوند.

نخستین فصل کلیات نام گرفته است. در فصل دوم مختصری در مورد MPC و پارامترهای آن صحبت شده، و به تحقیقاتی که تاکنون برای تنظیم این پارامترها انجام گرفته است پرداخته می شود. فصل سوم به معرفی انواع الگوریتم های مختلف MPC و حجم محاسبات هریک از این الگوریتم ها می پردازد. در فصل چهارم به اثر پارامترهای مختلف کنترل کننده های پیش بین بر روی پاسخ سیستم پرداخته می شود و در فصل پنجم پارامترها بهینه ای که منجر به حجم محاسبات کمتر و کیفیت پاسخ مطلوب هستند، محاسبه می شوند. در فصل ششم پیشنهاداتی جهت بهبود تنظیم پارامترهای کنترل کننده های پیش بین ارایه می شود.

فصل اول
کلیات
کنترل پیش بین در دهه هفتاد میلادی و در صنعت ابداع گردید. اولین مقاله ای که در این زمینه چاپ شد مربوط به Richalet و همکارانش می شود. در این مقاله تاکید بر حل مسایلی بود که استفاده از کنترل کننده های کلاسیک PID مشکل بود و با استفاده از خصوصیات ذاتی مساله (یا همان مدل مناسب) تلاش برای حل این مشکل شده بود. هرچند در این مقاله توجهی به بهینه بودن و یا محدودیت ها نشده بود.
کنترل پیش بین MPC شامل تعدادی از الگوریتم های کنترلی است که براساس مفهوم خاصی عمل می کند. در یک کنترل کننده MPC، تعدادی از ورودی های آینده به گونه ای تعیین می شوند، که خروجی پروسه در طول فاصله زمانی معینی، براساس یک تابع معیار به ورودی مرجع نزدیک باشد. این محاسبات طی هر زمان نمونه برداری انجام می شود و معمولا اولین عنصر محاسبه شده از سیگنال کنترلی به پروسه اعمال می شود. برای این عمل نیاز به یک مدل در کنار پروسه می باشد تا ورودی های آینده را به آن داده و خروجی های آینده پروسه را طبق آن پیش بینی کرد.
کنترل پیش بین در حوزه زمان و به صورت گسسته طراحی می گردد. برای پیاده سازی الگوریتم کنترل پیش بین در هر زمان نمونه برداری مراحل زیر باید اجرا گردد:
1. مسیر مطلوب آینده محاسبه شود.
2. با استفاده از مدل پروسه خروجی های آینده پیش بینی گردد.
3. برای به دست آوردن سیگنال کنترلی، یک مساله بهینه سازی حل گردد. بهینه سازی به صورت حلقه باز انجام می شود. در نتیجه نسبت به کنترل بهینه که در حالت حلقه بسته کار می کند از محاسبات ساده و کمتری برخوردار است.
تفاوت الگوریتم های مختلف کنترل پیش بین را می توان در نوع مدل مورد استفاده برای پیش بینی پاسخ پروسه و در تابع هزینه ای که کمینه می گردد، دانست. در کنترل کننده DMC برای پیش بینی خروجی پروسه از مدل ضرایب پاسخ پله پروسه استفاده می شود. کنترل کننده های پیش بین معروف دیگر، MAC، GPC، D-DMC و PFC هستند که به ترتیب از مدل های پاسخ ضربه، تابع تبدیل، پاسخ پله واحد و تابع تبدیل استفاده می کنند.