СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАТИВНЫХ ЧАСТОТНЫХ ПОЛОС АКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ИХ СОСТОЯНИЙ

Название	СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАТИВНЫХ ЧАСТОТНЫХ ПОЛОС АКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ИХ СОСТОЯНИЙ
Разработчик (Авторы)	Рыбочкин Анатолий Федорович
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2287138
Дата регистрации	30.08.2004
Правообладатель	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Курский государственный технический университет
Область применения (класс МПК)	G01H 17/00 (2006.01) A01K 55/00 (2006.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к области пчеловодства и может найти применение в практической работе на индивидуальных и коллективных пасеках.

Известны способы контроля состояний пчелиной семьи по их акустическому шуму, основанные на анализе интенсивностей сигналов в выделенных частотных полосах, а также на применении численных методов спектрального анализа [1, 3, 4]. Недостатками способов являются низкая информативность, сложность и большая продолжительность расчетов спектра, так как при коротких выборках приходится проводить дополнительные вычисления и определение тех частотных спектров, которые наиболее близки и по существу определяют общую фоновую ситуацию в пчелином гнезде.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения информативных спектральных составляющих акустического сигнала пчелиных семей при распознавании их состояний [4], заключающийся в получении амплитудного или энергетического спектра производимого пчелиной семьей акустического шума в предварительно ограниченном частотном диапазоне от 60 до 600 Гц и выделении усредненных по нескольким реализациям сигнала нормированных значений спектральных составляющих в выделенных узких полосах частот, совместно перекрывающих весь указанный диапазон частот, при этом для каждой узкой полосы частот помимо нормированного значения интенсивности определяют стабильность, зависящую от вариации значений интенсивности для различных реализаций сигнала, путем предварительного определения дисперсий интенсивности для этих реализаций в данной узкой полосе частот, после чего определяют коэффициенты информативности для каждой пары распознаваемых состояний по каждой выделенной полосе частот.

Для определения оптимальной совокупности спектральных составляющих по их коэффициентам информативности определяют суммарную информативность каждой выделенной узкой полосы частот по всем парам диагностируемых состояний и первой выбирают полосу частот с максимальной суммарной информативностью, затем выделяются пары состояний с коэффициентами информативности, имеющими низкие значения для данной узкой полосы частот, и для этих пар состояний подсчитывают суммарную информативность по всем оставшимся полосам частот и следующей выбирают полосу, которая имеет максимальную суммарную информативность для данных пар классов, и далее отбор продолжается таким образом, пока все пары классов не будут характеризоваться достаточными значениями коэффициентов информативности хотя бы для одной из отобранных узких полос частот. Так же осуществляют подбор оптимальных весовых коэффициентов линейных алгебраических уравнений, определяющих границы состояний пчелиной семьи, которые используют при построении решающих правил для достоверного распознавания состояний, при этом при подборе весовых коэффициентов используют значения интенсивностей сигнала в соответствующих узких полосах частот и определяют их в виде суммарных значений коэффициентов информативностей по всем различаемым парам состояний, помноженных на нормирующий множитель, определяемый из условия получения выходных сигналов в желаемом диапазоне.

Его основными недостатками являются:

- отсутствие возможностей точно определять информативные частотные полосы, так как оцениваемые интенсивности и стабильности не позволяют точно определить информативные частотные полосы, оценивается приблизительное нахождение этих частотных полос, которые близко варьируют около точного места их расположения. Не достаточно точное расположение этих частотных полос уменьшает количество распознаваемых состояний,

- затрудняется распознавание конкретных состояний пчелиных семей, увеличивается время анализа, не обеспечивается возможность количественной оценки достоверности распознавания и усложняется аппаратная реализация средств распознавания.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение количества распознающих состояний пчелиных семей, а также их достоверность путем точного размещения наименьшего количества информативных частотных полос, при значительном упрощении вычислений, упрощении алгоритма распознаваний.

Решение указанной задачи достигается тем, что по способу определения информативных частотных полос акустического сигнала пчелиных семей при распознавании их состояний, включающему регистрацию звукового сигнала с помощью выносного микрофона, усиление усилителем, выделение наиболее информативных частотных полос этого сигнала с помощью узкополосных частотных фильтров, детектирование выходных сигналов этих фильтров и анализ детектированных сигналов с помощью блока компараторов, детектированные сигналы сравнивают попарно в блоке компараторов по числу возможных сочетаний (где N - число узкополосных частотных фильтров, r - количество разрядов получаемого параллельного двоичного кода), на выходах которых формируются коды, предварительно устанавливают коэффициенты передач узкополосных частотных фильтров, равные K₁=К₂=К₃=К_N, вычисляют исходную энтропию , где - априорные вероятности появления одного из кодов на выходах блока компараторов, m=N! - количество возможных кодов, затем в течение времени, до 10 минут на каждую пчелосемью, анализируют акустический шум пчелиных семей с наибольшим количеством наблюдаемых состояний, фиксируют частоты появления параллельных двоичных кодов, вычисляют апостериорную энтропию появления параллельных двоичных кодов для всех анализируемых пчелиных семей где n - количество наблюдаемых кодов всех анализируемых пчелиных семей, - апостериорные вероятности появления каждого параллельного двоичного кода, затем вычисляют разницу между апостериорной и исходной энтропией, производят перенастройку частот узкополосных фильтров и снова вычисляют разницу между апостериорной и исходной энтропией, перестройку частот узкополосных фильтров проводят до тех пор, пока разница (Н(А)-Н(В/А)) станет наименьшей, после чего делают вывод о точной установке частотных полос узкополосных фильтров в наиболее информативных местах частотного диапазона акустического шума пчелиных семей.

Для распознавания состояний пчелиных семей по акустическому шуму в течение времени анализа, до 10 минут, вычисляют апостериорную энтропию появления двоичных кодов для наблюдаемого состояния, затем строят таблицу соответствия между энтропией появления кодов с соответствующим наблюдаемым состоянием, в последующем анализируют акустический шум пчелиной семьи с неизвестным состоянием и с использованием установленной ранее таблицы относят к данному состоянию.

Исходная априорная неопределенность (энтропия) определяется по формуле (1) [5]

где - априорные вероятности появления одного из кодов

на выходах блока компараторов, m=N! - количество возможных кодов.

При анализе акустического шума пчелиных семей на выходах блока компараторов по случайному закону появляются параллельные двоичные коды, которые образуют байты слов в виде двоичных «единиц» и «нулей». Наибольшая энтропия будет при одинаковой настройке коэффициентов передач узкополосных частотных фильтров и при точном размещении выбранного количества узких частотных полос в наиболее информативном частотном диапазоне от 0 до 600 Гц.

Первоначально полосы частот узкополосных частотных фильтров определяют согласно способу, рассмотренному в прототипе [4]. Затем с использованием предлагаемого способа анализируют наибольшее количество акустических сигналов пчелиных семей с различными состояниями. Такими состояниями могут быть: рабочее - носит мед, роевое - после закладки маточников, роевое - в день выхода роя, пчелиная семья без матки, отводок (вновь организуемая искусственным путем пчелиная семья) без матки, безматочная пчелиная семья, в которую подсаживают новую матку, отводок без матки, отводок, в который подсаживают новую матку, зимующая пчелиная семья обсиживает четыре рамки при воздействующей внешней температуре, зимующая пчелиная семья обсиживает восемь рамок при воздействующей внешней температуре, зимующая пчелиная семья в зимовнике при различном времени записи в течение зимовки, пчелиная семья, на которую воздействовали переменным электрическим полем напряженностью 400 В/см [1] в рабочем состоянии, пчелиная семья, на которую воздействовали переменным электрическим полем в роевом состоянии, тип улья, состояние кормовых запасов, время контроля и т.д. [1, 2].

Чем больше будет задействовано акустических сигналов с различными состояниями, тем точней будет определена апостериорная энтропия (2) появления параллельных двоичных кодов для всех анализируемых пчелиных семей

где n - количество всех наблюдаемых в течение времени анализа параллельных двоичных (или восьмеричных) кодов для всех анализируемых пчелиных семей (конкретное время анализа устанавливает пчеловод, и оно может составлять до 10 минут), - апостериорные вероятности появления каждого параллельного двоичного кода.

Н(В/А)_{апостериорная} зависит от величин коэффициентов передач узкополосных частотных фильтров К, а также мест их размещения на наиболее информативных частотных полосах анализируемого частотного диапазона, т.е. Н(В/А)_{апостериорная} является функцией f(К, мест размещения Δƒ_i).

При точной установке частот узкополосных частотных фильтров в наиболее информативных местах анализируемого частотного диапазона разница между исходной и апостериорной энтропией минимальна Н(А)-H(B/A)=min→0.

Чтобы сократить время поиска мест размещения частотных полос при перенастройке частот узкополосных фильтров, наблюдаемые коды всех анализируемых пчелиных семей упорядочивают по классам, исходя из того, что коды отражают образы или формы спектров фиг.1. Образы спектров классифицируют по максимальному уровню образа спектра. На фиг.1 приведены четыре столбца кодов, характеризующие четыре класса. Затем подсчитывают суммарную частоту наблюдаемых выпадающих кодов каждого из классов. Если суммарные частоты наблюдаемых выпадающих кодов каждого из классов не имеют близкие значения, проводят повторную перенастройку мест размещения частотных полос узкополосных частотных фильтров. Стремятся к тому, чтобы суммарные частоты наблюдаемых выпадающих кодов каждого из классов были одинаковыми.

В итоге при настройке мест размещения частотных полос узкополосных частотных фильтров в наиболее информативных местах частотного диапазона суммарная частота выпадающих параллельных двоичных кодов классов стремится к равновероятным значениям.

Для распознавания состояний пчелиных семей по акустическому шуму в течение времени анализа, до 10 минут (длительность анализа устанавливает пчеловод), на выходах блока компараторов наблюдают выпадения параллельных двоичных (для удобства анализа восьмеричных) кодов. Вычисляют апостериорную энтропию появления параллельных двоичных (или восьмеричных) кодов наблюдаемого состояния по формуле (2), где n - количество наблюдаемых в течение времени анализа параллельных двоичных (или восьмеричных) кодов наблюдаемого состояния, - апостериорные вероятности появления каждого параллельного двоичного кода наблюдаемого состояния.

Строят таблицу соответствия между апостериорной энтропией появления кодов с соответствующим наблюдаемым состоянием. При анализе акустического шума пчелиной семьи с неизвестным состоянием вычисляют апостериорную энтропию неизвестного наблюдаемого состояния, которую сопоставляют в таблице соответствия, устанавливают состояние, в котором находится пчелиная семья.

Пример. Для анализа акустического шума были задействованы пчелиные семьи, имеющие большое количество различных состояний, табл.1. Состояния установлены по внешним признакам поведения пчел [1, 2]. Согласно табл.1 пчелы, находящиеся в первом состоянии, это магнитофонная запись акустических шумов пчел из Марокко (запись предоставлена Марокканскими студентами, в каком состоянии они были неизвестно), но акустический шум Марокканских пчел можно представить как одно из состояний пчел.

Во втором состоянии пчелы роевые, т.е. имеется большое количество роевых маточников (установлено при осмотре, день закладки маточников не установлен) [1, 2].

В третьем состоянии роевая пчелиная семья, приведенная во втором состоянии, обработана переменным электрическим полем частотой 500 Гц напряженностью 400 В/см [1].

В четвертом состоянии отводок - одна рамка, обсиживаемая пчелами с родной маткой, была взята из рабочей пчелиной семьи (семья, состоявшая из 24-х рамок, осталась без матки), поставлена в пустой улей, куда затем была подсажена вторая новая матка, реакция отводка на новую вторую матку.

В пятом состоянии реакция пчел (основной пчелиной семьи из приведенного четвертого состояния, в которой была изъята матка, затем ее вернули) на возврат родной матки.

С шестого по одиннадцатое состояний: зимующая пчелосемья в зимовнике, записи шумов одной пчелиной семьи проведены 18 января, 25 января, 1 февраля, 8 февраля, 15 февраля, 22 февраля. Каждый день записи характеризует пчелиную семью на момент записи акустического шума, состояние которой определялось внешними факторами - температурой, влажностью на данный момент в зимовнике, измененное состояние пчелиной семьи по истечении времени, например появление расплода в феврале установлено путем осмотра [1, 2].

Априорная вероятность появления одного из 24 кодов с использованием четырех (N=4) узкополосных частотных фильтров составляет р_i=0,042. Исходная априорная неопределенность появления кода при четырех узкополосных частотных фильтрах (определенная по формуле (1)) составляет Н(А)=4,58 бит.

В эксперименте №1 узкополосные частотные фильтры были настроены на частоты и имели коэффициенты передачи: f_1(рез)=230±15 Гц, K₁=1,69; f_2(рез)=310±15 Гц, К₂=1,31; f_3(рез)=380±15 Гц, К₃=1,78; f_4(рез)=420±15 Гц, К₄=1,61. Анализировался акустический шум пчелиных семей для одиннадцати состояний. В табл.1 (фиг.2, фиг.3) приведены частоты появления кодов. Для четырех узкополосных частотных фильтров составляет m=4!=24 максимально возможных шестиразрядных двоичных кодов, которые табл.1 (фиг.2, фиг.3) показаны восьмеричными.

По полученным экспериментальным данным табл.1 (фиг.2, фиг.3) построили табл.2 (фиг.4), при этом 24 кода расположили в четырех столбцах по шесть двоичных кодов согласно образам спектров (фиг.1), которые в столбцах размещались на одинаковых кодовых расстояниях, равных «1». В табл.2 (фиг.4) для каждого кода показано суммарное количество (суммарная частота) наблюдаемого кода для одиннадцати состояний. Показаны общие суммы частот выпадения наблюдаемых кодов для каждого столбца. Для первого класса (коды 76, 77, 74, 71, 73, 70) сумма частот выпадения кодов составила Σ₁=454, для второго класса (коды 63, 23, 67, 47, 07, 03) сумма частот выпадения кодов составила Σ₂=6, для третьего класса (коды 14, 04, 56, 54, 46, 06) сумма частот выпадения кодов составила Σ₃=540, для четвертого класса (коды 01, 31, 30, 10, 21, 00) сумма частот выпадения кодов составила Σ₄=245. Вся полная сумма частот выпадения наблюдаемых кодов для одиннадцати состояний составила Σ_полн.=1245. Была вычислена энтропия кодов по формуле (1).

В эксперименте №2 произвели перенастройку коэффициентов передач К_i узкополосных частотных фильтров, установив их равными K₁=1,33; К₂=1,31; К₃=1,32; К₄=1,32, а частоты настройки узкополосных фильтров оставили как в первом эксперименте. Анализировался акустический шум пчелиных семей для семи состояний. Первое состояние акустический шум пчел из Марокко. Второе состояние, в улье имеются маточники в большом количестве (больше 20, установлено путем осмотра), т.е. пчелиная семья в состоянии роения [1]. Третье состояние: роевая пчелиная семья (из второго состояния) обработана переменным электрическим полем [1]. Четвертое состояние: в улье две матки (при организации отводка на одной обсиживаемой пчелами рамке) - родная и подсаживаемая. Пятое состояние: в безматочную пчелиную семью (занимавшая 24 рамки) через 12 часов возвращена родная ранее проживавшая в этом улье матка - реакция пчел на возврат матки. Шестое состояние: зимующие пчелы на улице. Седьмое состояние: пчелы зимуют на улице, но тревожит мышь. В табл.3 (фиг.5) приведены частоты появления кодов.

По полученным экспериментальным данным табл.3 (фиг.5) построили табл.4 (фиг.6), при этом 24 двоичных кода расположили, как и в первом эксперименте, в четырех столбцах по шесть двоичных кодов, которые в столбцах также размещались на одинаковых кодовых (анализ двоичных кодов согласно фиг.1) расстояниях, равных «1», и соответствовали размещению кодов согласно образам спектров (фиг.1). В табл.4 (фиг.6) для каждого кода показано суммарное количество частот наблюдаемого кода для 8 состояний. Показаны общие суммы частот наблюдаемых кодов для каждого столбца. Для первого класса (коды 76, 77, 74, 71, 73, 70) сумма наблюдений частот кодов составила Σ₁=308, для второго класса (коды 63, 23, 67, 47, 07, 03) сумма частот наблюдаемых кодов составила Σ₂=86, для третьего класса (коды 14, 04, 56, 54, 46, 06) сумма частот наблюдаемых кодов составила Σ₃=203, для четвертого класса (коды 01, 31, 30, 10, 21, 00) сумма частот наблюдаемых кодов составила Σ₄=269. Вся полная сумма частот наблюдаемых кодов для 8 состояний составила Σ_полн.=866. Была вычислена энтропия кодов по формуле (1).

В эксперименте №3 произвели перенастройку коэффициентов передач К_i узкополосных частотных фильтров, установив их практически равными К₁=К₂=К₃=К₄=1,34, а также произвели перенастройку частот фильтров, которые были настроены на частоты: f_1(рез)=230±15 Гц, f_2(рез)=285±15 Гц, f_3(рез)=351±15 Гц, f_4(рез)=410±15 Гц,.

Анализировался акустический шум пчелиных семей для 20 состояний. Первое состояние - пчелиная семья в рабочем состоянии, носит мед (магнитофонная запись проведена в июле 1996 г.), второе состояние - пчелиная семья в рабочем состоянии носит мед (июль 2001 г.), третье состояние - в состоянии роения, четвертое состояние - акустический шум пчелиной семьи из Марокко, пятое состояние - роевая пчелиная семья из третьего состояния обработана переменным электрическим полем напряженностью 400 В/см, шестое состояние - роевая перед выходом роя, седьмое состояние - начальная стадия роения, восьмое состояние - перед выходом роя, девятое состояние - зимующая пчелиная семья при +1,5°С, тревожит мышь, десятое состояние - зимует сильная семья при морозе -22°С, одиннадцатое состояние - зимует пчелиная семья средней силы при морозе -22°С, двенадцатое состояние - зимует небольшой отводок при морозе -22°С, тринадцатое состояние - зимует небольшой пойманный летом рой при морозе -22°С, четырнадцатое состояние - при организации отводка на одной обсиживаемой пчелами рамке присутствует матка из пчелосемьи, из которой вынута рамка, в данный отводок в клеточке подсаживается вторая матка, акустический шум отводка при первоначальном поведении пчел, пятнадцатое состояние - акустический шум отводка на одной рамке по истечении времени, шестнадцатое состояние - акустический шум отводка на одной рамке в момент подсадки, характеризующий первоначальное поведение пчел при подсадке матки (купленной в магазине в четверг) в клеточке в субботу, матка из родной пчелиной семьи в отводок не перенесена, семнадцатое состояние - акустический шум отводка и поведение пчел по истечении времени длительностью 60 минут, клеточка с маткой была облеплена пчелами, признак агрессивности пчел к новой матке [2], восемнадцатое состояние - продолжение подсадки магазинной матки (находящейся в клеточке) в организуемый отводок, акустический шум отводка на следующий день (воскресенье) утром в семь часов, признак агрессивности пчел к матке остался, девятнадцатое состояние - акустический шум организуемого отводка в воскресенье в 15 часов, клеточка с маткой пчелами не облеплена, отдельные пчелы кормят матку (клеточка была открыта), пчелы приняли матку [2], двадцатое состояние - подсадка матки в организуемый отводок, пчелы не проявляют агрессивности, матка была принята сразу [2].

В табл.5 (фиг.7 - фиг.9) приведены частоты появления кодов. По полученным экспериментальным данным табл.5 (фиг.7 - фиг.9) построили табл.6 (фиг.10), при этом 24 кода расположили как и в предыдущих 2-х экспериментах в четырех столбцах по шесть кодов, которые в столбцах, также двоичные коды размещались на одинаковых кодовых расстояниях, равных «1», и согласно образам спектров (фиг.1). В табл.6 (фиг.10) для каждого кода показано суммарное количество частот наблюдаемого кода для 20 состояний. Показаны общие суммы частот наблюдаемых кодов для каждого столбца. Вся полная сумма частот наблюдаемых кодов для 20 состояний составила Σ_полн.=922. Была вычислена энтропия кодов по формуле (1).

Для трех экспериментов определили разницу между априорной Н(А) и апостериорной энтропией Н(В/А) по формуле (2), в результате получили

При анализе акустического шума пчелиных семей была определена энтропия каждого их состояния табл.7 (фиг.11, фиг.12). Был построен график фиг.13 изменения энтропии. Установлено, что при определении апостериорной энтропии H(В/А), характеризующей состояния пчелиных семей, неопределенность уменьшается H(В/А)→0 при приближении времени выхода роя, что характерно для 6 и 8 состояний. Апостериорная энтропия H(В/А) количественно увеличивается при организации отводков (14 и 16 состояния). Апостериорная энтропия H(В/А) количественно характеризует состояния пчелиных семей.

При анализе акустического сигнала пчелиных семей на выходах блока компараторов появляется параллельный двоичный код по случайному закону.

Возможны следующие варианты анализа параллельного двоичного кода. В виде трех разрядных двоичных кодов, образованных из трех последовательных разрядов по каждому выходу блока компараторов, которые кодируются восьмеричными числами, табл.8 (фиг.14).

Кодовые сообщения пчелиных семей характеризуются частотой появления, и при длительном прослушивании определенные коды появляются с различной частотой. Для пчелиной семьи, которая нормально работает, носит мед и к нужному сроку, достигла максимальной продуктивности с использованием четырех узкополосных частотных фильтров, на выходах блока компараторов получено шесть рядов восьмеричных кодов, табл.8 (фиг.14). Для кодов в количестве п=31: код <0> наблюдался 78 раз, код <1> - 13 раз, код <2> - 5 раз, код <3> - 8 раз, код <4> - 6 раз, код <5> - 2 раза, код <6> - 11 раз, код <7> - 63 раза. Частота появления кодов несет информацию о состоянии пчелиной семьи.

По первой строке табл.8 (фиг.14) при переводе восьмеричных кодов в двоичные наблюдалось 11 двоичных единиц, по второй - 12 двоичных единиц, по третьей строке - 23 двоичной единицы, по четвертой - 37 двоичных единиц, по пятой - 70 двоичных единиц, по шестой - 93 двоичной единицы. Общее количество двоичных единиц составило 246.

Средняя информация (или энтропия) определена по формуле (1). Была определена энтропия для рабочей пчелиной семьи согласно данным, приведенным в табл.8 (фиг.14) (3), составила 2,12 бит и количеству двоичных единиц (4), составила 2,18 бит.

Проанализировав вычисленные значения энтропии в трех экспериментах, можно прийти к выводу, что неопределенность (энтропия) появления кодов зависит от коэффициентов передач узкополосных частотных фильтров, а также частот настройки узкополосных частотных фильтров. Наибольшая неопределенность составила в третьем эксперименте, когда стали наблюдаться коды с одинаковой вероятностью. Последняя настройка фильтров (третий эксперимент) наиболее информативна. Отсюда это наиболее точная настройка частот четырех узкополосных частотных фильтров.

Проведенные расчеты эклропии при анализе восьмеричных кодов и двоичных кодов (по частоте появления единиц) показывают, что их значения практически равны.

Таким образом, путем последовательной перестройки частот узкополосных фильтров и вычисления апостериорной энтропии, по ее максимальному значению, можно найти места размещения узкополосных частотных фильтров в наиболее информативных местах анализируемого частотного диапазона акустического шума пчелиных семей. Для распознавания состояний пчелиных семей по определению энтропии можно определять характерные состояния пчелиных семей.

Источники информации

1. Еськов Е.К. Акустическая сигнализация общественных насекомых. М.: Наука, 1979. 209 с.

2. Аветисян Г.А. Разведение и содержание пчел (Подсадка матки в маточной клеточке, с.130). М.: Колос 1983. 272 с.

3. Пат.2161883, Россия, МПК А 01 К 47/00. Способ диагностирования состояний пчелиной семьи // Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. / Опубл.20.01.01. Бюл. №2.

4. Пат.2167518, Россия, МКИ А 01 К 47/00. Способ определения информативности спектральных составляющих акустического сигнала пчелиных семей при распознавании их состояний // Дрейзин В.Э., Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. / Опубл. 27.05.01. Бюл. №15 (прототип).

5. Темников Ф.Е., Афонин В.А., Дмитриев В.И. Теоретические основы информационной техники. М.: Энергия. 1979 г., стр.35-50.

Формула изобретения

1. Способ определения информативных частотных полос акустического сигнала пчелиных семей при распознавании их состояний, включающий регистрацию звука сигнала с помощью выносного микрофона, усиление данного звукового сигнала усилителем, выделение наиболее информативных частотных полос этого сигнала с помощью узкополосных частотных фильтров, детектирование выходных сигналов этих фильтров и анализ детектированных сигналов с помощью блока компараторов, отличающийся тем, что полученные детектированные сигналы сравнивают попарно в блоке компараторов по числу всех возможных сочетаний (где N - число узкополосных частотных фильтров, r - количество разрядов получаемого параллельного двоичного кода), на выходах которых формируются коды, предварительно устанавливают коэффициенты передач узкополосных частотных фильтров, равные K₁=К₂=К₃=K_N, вычисляют исходную энтропию

где априорные вероятности появления одного из кодов на выходах блока компараторов,

m=N! - количество возможных кодов,

затем в течение времени до 10 мин на каждую пчелосемью анализируют акустический шум пчелиных семей с наибольшим количеством наблюдаемых состояний, фиксируют частоты появления параллельных двоичных кодов, вычисляют апостериорную энтропию появления параллельных двоичных кодов для всех анализируемых пчелиных семей

где n - количество наблюдаемых кодов всех анализируемых пчелиных семей,

апостериорные вероятности появления каждого параллельного двоичного кода,

затем вычисляют разницу между апостериорной и исходной энтропией, производят перенастройку частот узкополосных фильтров и снова вычисляют разницу между апостериорной и исходной энтропией, перенастройку частот узкополосных фильтров проводят до тех пор, пока разница (Н(А)-Н(В/А)) станет наименьшей, после чего делают вывод о точной установке частотных полос узкополосных фильтров в наиболее информативных местах частотного диапазона акустического шума пчелиных семей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для распознавания состояний пчелиных семей по акустическому шуму в течение времени анализа, до 10 мин, вычисляют апостериорную энтропию появления двоичных кодов для наблюдаемого состояния, затем строят таблицу соответствия между энтропией появления кодов с соответствующим наблюдаемым состоянием, в последующем анализируют акустический шум пчелиной семьи с неизвестным состоянием и с использованием установленной ранее таблицы относят к данному состоянию.

<a href="https://new.fips.ru/Archive

Изобретение "СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАТИВНЫХ ЧАСТОТНЫХ ПОЛОС АКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ ПРИ РАСПОЗНАВАНИИ ИХ СОСТОЯНИЙ" (Рыбочкин Анатолий Федорович) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога