Ermittlung der Eigenschaften von Signaldetektoren durch Analyse und Simulation von Zufallsprozessen mit einer Anwendung in der automatischen Brandentdeckung

Binäre Signaldetektoren lassen sich durch ihre Detektivität beschreiben. Ihre Bestimmung setzt die Kenntnisse der Signaldetektor-Teststatistik voraus. Diese ist abhängig vom beobachteten Zufallsprozess unter der Nutz- und Störsignalhypothese und kann selbst bei dessen vollständiger Kenntnis nur für einfache Signaldetektoren exakt angegeben werden.

Es wird ein neuartiges wissensbasiertes Verfahren beschrieben, das die Schätzung der Detektivität von Signaldetektoren durch Simulation beteiligter Zufallsprozesse erlaubt. Dazu werden bestimmte im Feld aufgezeichnete Probenfunktionen auf der Basis eines adaptiven Signalmodells in ihren statistischen Eigenschaften beschrieben. Es wird eine Prozessparametertrajektorie definiert, die alle ermittelten zeitvarianten Parameter zusammenfasst. Ein zugehöriges Synthesemodell erlaubt die Generierung beliebig vieler neuer Signalverläufe mit den gleichen analysierten statistischen Eigenschaften. Zum effizienten Aufbau der Wissensbasis wird ein Datenreduktionsverfahren beschrieben und an das verwendete Modell angepasst.

Zum Test durch Simulation werden Signalverlaufsketten eingeführt, die durch Aneinanderreihung simulierter Signalverläufe unter Einhaltung zufälliger Lückendauern gebildet werden. Es wird eine generelle Simulationsvorschrift erarbeitet, die durch Angleichung statistischer Parameter benachbarter Signalverläufe den Test gedächtnisbehafteter Signaldetektoren ermöglicht. Vereinfachte Simulationsvorschriften für bestimmte Signaldetektorklassen werden angegeben. Die Simulationsergebnisse ermöglichen auf der Basis stochastischer Modelle eine Schätzung für die Detektivität der getesteten Signaldetektoren.

Am Beispiel von Signalverläufen aus der automatischen Brandentdeckung wird eine Wissensbasis zum Test von Ein- und Mehrgrößen-Signaldetektoren beschrieben.