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Patentes

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Número de publicaciónDE4039648 A1
Tipo de publicaciónSolicitud
Número de solicitudDE19904039648
Fecha de publicación16 Jul 1992
Fecha de presentación12 Dic 1990
Fecha de prioridad12 Dic 1990
Número de publicación19904039648, 904039648, DE 4039648 A1, DE 4039648A1, DE-A1-4039648, DE19904039648, DE4039648 A1, DE4039648A1, DE904039648
InventoresRolf Wendler, Gert Dr Griessbach, Juergen Griessbach, Herbert Dr Witte, Gerald Schwind
SolicitanteRolf Wendler, Gert Dr Griessbach, Juergen Griessbach, Herbert Dr Witte, Gerald Schwind
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Enlaces externos: DPMA, Espacenet
Measurement value processing system for biological object - mathematically evaluates and compares with given measurement value structures
DE 4039648 A1
Resumen
A measurement value processor (7) is coupled to the biological object (1) via multichannel measurement value detectors (2,3,4,5,6) e.g. various sensors. The processor is coupled to auxiliary devices (12,13,14). The processor has a first device (8) for entering the measurement values from at least one of the detectors, a second device (9) for comparing the measurement values with given values, a third device (10) for starting the auxiliary devices when a first predetermined value is attained and a fourth device (11) for stopping them when a second predetermined value is attained. The second device has given single or multi-channel measurement value structures. The third device operates when a first measurement structure has been attained. The fourth device operates when a second structure has been attained. A fifth device (20) between the first and second devices serves as an evaluator for calculating characteristic values from series of measurement values for reduction of data. USE/ADVANTAGE - Human or veterinary medicine. Operates in real time.
Reclamaciones(56)  traducido del alemán
1. Mit einem biologischen Objekt ( 1 ) über mehrkanalige Meßwerterfassungseinrichtungen ( 2, 3, 4, 5, 6 ) verbundene Meßwertverarbeitungseinrichtung ( 7 ), die mit einer Zusatzeinrichtung ( 12, 13, 14 ) gekoppelt ist, 1. By a biological object (1) via multi-channel Meßwerterfassungseinrichtungen (2, 3, 4, 5, 6) connected to the data processing device (7), which is coupled to an auxiliary device (12, 13, 14),
wobei die Meßwertverarbeitungseinrichtung ( 7 ) umfaßt: wherein the data processing device (7) comprises:
eine erste Einrichtung ( 8 ) zum ein- oder mehrkanaligen Einlesen von Meßwerten von mindestens einer der Meßwerterfassungseinrichtungen ( 2, 3, 4, 5, 6 ) in die Meßwertverarbeitungseinrichtung ( 7 ), first means (8) for single or multichannel reading of measured values of at least one of the Meßwerterfassungseinrichtungen (2, 3, 4, 5, 6) in the data processing device (7),
eine zweite Einrichtung ( 9 ) zum Vergleichen der Meßwerte mit vorgegebenen Werten, a second means (9) for comparing the measured values with predetermined values,
eine dritte Einrichtung ( 10 ) zum Starten der Zusatzeinrichtung ( 12, 13, 14 ), wenn ein vorgegebener erster Wert erreicht ist, third means (10) for starting the addition device (12, 13, 14) when a predetermined first value is reached,
eine vierte Einrichtung ( 11 ) zum Stoppen der Zusatzeinrichtung ( 12, 13, 14 ) wenn ein vorgegebener zweiter Wert erreicht ist, fourth means (11) for stopping the auxiliary device (12, 13, 14) when a predetermined second value is reached,
dadurch gekennzeichnet, characterized in
daß die zweite Einrichtung ( 9 ) zum Vergleichen der Meßwerte mit vorgegebenen ein- bzw. mehrkanaligen Meßwertstrukturen angeordnet ist, that said second means (9) is arranged to compare the measured values with predetermined mono- or multi-channel Meßwertstrukturen,
daß die dritte Einrichtung ( 10 ) zum Starten der Zusatzeinrichtung ( 12, 13, 14 ), wenn eine vorgegebene erste Meßwertstruktur erreicht ist, angeordnet ist, that said third means (10) for starting the addition device (12, 13, 14) when a predetermined first Meßwertstruktur is reached, is arranged,
daß die vierte Einrichtung ( 11 ) zum Stoppen der Zusatzeinrichtung ( 12, 13, 14 ), wenn eine vorgegebene zweite Meßwertstruktur erreicht ist, angeordnet ist, und that said fourth means (11) for stopping the auxiliary device (12, 13, 14) when a predetermined second Meßwertstruktur is reached, is arranged, and
daß zwischen erster ( 8 ) und zweiter Einrichtung ( 9 ) eine als Bewertungseinrichtung ausgebildete fünfte Einrichtung ( 20 ) zur Berechnung von Werten von Kenngrößen aus Meßwertfolgen zwecks Datenreduktion angeordnet ist. that between the first (8) and second means (9) designed as a fifth judging means (20) for calculating values of characteristic quantities from Meßwertfolgen is arranged for the purpose of data reduction.
2. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung ( 9 ) so angeordnet ist, daß ein Muster von Meßwerten oder Werten des mindestens einen Kanals (k 1 , k 2 , k 3 , k 4 , k 5 ) mit einem vorgegebenen Muster verglichen wird, bei deren Übereinstimmung die Starteinrichtung ( 10 ) oder die Stopeinrichtung ( 11 ) aktiviert wird. Second data processing device according to claim 1, characterized in that said comparing means (9) is arranged so that a pattern of measured values or values of the at least one channel (k 1, k 2, k 3, k 4, k 5) with a predetermined pattern is compared, in their compliance, the starting device (10) or the stop means (11) is activated.
3. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung ( 9 ) so angeordnet ist, daß die Starteinrichtung ( 10 ) oder die Stopeinrichtung ( 11 ) bei Überschreitung eines vorbestimmten Meßwertes oder Wertes aktiviert wird. Third data processing device according to claim 1, characterized in that said comparing means (9) is arranged so that the starting means (10) or the stop means (11) on exceeding a predetermined measurement value or value is activated.
4. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung ( 9 ) so angeordnet ist, daß die Starteinrichtung ( 10 ) oder die Stopeinrichtung ( 11 ) bei Unterschreitung eines vorbestimmten Meßwertes oder Wertes aktiviert wird. 4. data processing device according to claim 1, characterized in that said comparing means (9) is arranged so that the starting means (10) or the stop means (11) falls below a predetermined value or the measured value is activated.
5. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung ( 9 ) so angeordnet ist, daß die Starteinrichtung ( 10 ) oder die Stopeinrichtung ( 11 ) aktiviert wird, wenn die Meßwerte oder Werte einen vorgegebenen nicht notwendig zusammenhängenden Wertebereich verlassen. 5. data processing device according to claim 1, characterized in that said comparing means (9) is arranged so that the starting means (10) or the stop means (11) is activated when the measured values or values leave a predetermined unnecessary continuous range of values.
6. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung ( 9 ) so angeordnet ist, daß die Starteinrichtung ( 10 ) oder die Stopeinrichtung ( 11 ) aktiviert wird, wenn sich die Meßwerte oder Werte in einem vorbestimmten Zeitintervall um mehr als eine vorbestimmte Konstante ändern. 6. data processing device according to claim 1, characterized in that said comparing means (9) is arranged so that the starting means (10) or the stop means (11) is activated when the measured values or values in a predetermined time interval by more than a predetermined change constant.
7. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung ( 9 ) so angeordnet ist, daß die Starteinrichtung ( 10 ) oder die Stopeinrichtung ( 11 ) aktiviert wird, wenn die Meßwertfolge oder die Folge der Werte monoton wachsend oder monoton fallend oder monoton streng wachsend oder monoton streng fallend oder konstant oder ein inverser Zustand der vorstehend angegebenen Zustände annimmt. 7. measurement processing according to claim 1, characterized in that said comparing means (9) is arranged so that the starting means (10) or the stop means (11) is activated when the of measured values or the sequence of values monotonically increasing or monotonically decreasing or monotonously assumes strictly increasing or strictly monotonically decreasing or constant or an inverse condition of the above conditions.
8. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichseinrichtung ( 9 ) die Meßwertfolge oder die Folge von Werten eines der Kanäle (k 1 , k 2 , k 3 , k 4 , k 5 ) zugeführt werden und daß der Vergleichseinrichtung ( 9 ) eine zweite Vergleichseinrichtung ( 9 ) in Reihe geschaltet ist, der die Meßwertfolge oder die Folge von Werten mindestens eines weiteren Kanals (k 2 , k 3 , k 4 , k 5 ; k 1 ) zugeführt werden. 8. measurement processing according to claim 1 to 7, characterized in that the comparison device (9) of measured values or the sequence of values of one of the channels (k 1, k 2, k 3, k 4, k 5) are supplied and that the comparator device (9) a second comparator (9) is connected in series, the at least one further channel (k 2, k 3, k 4, k 5 k 1) of measured values or the sequence of values to be supplied.
9. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichseinrichtung ( 9 ) die Meßwertfolge oder die Folge von Werten eines der Kanäle (k 1 , k 2 , k 3 , k 4 , k 5 ) zugeführt werden und daß der Vergleichseinrichtung ( 9 ) eine zweite Vergleichseinrichtung ( 9 ) parallel geschaltet ist, der die Meßwertfolge oder die Folge von Werten mindestens eines weiteren Kanals (k 2 , k 3 , k 4 , k 5 ; k 1 ) zugeführt werden. 9. data processing device according to claim 1 to 7, characterized in that the comparison device (9) of measured values or the sequence of values of one of the channels (k 1, k 2, k 3, k 4, k 5) are supplied and that the comparator device (9) a second comparator (9) is connected in parallel, the at least one further channel (k 2, k 3, k 4, k 5 k 1) of measured values or the sequence of values to be supplied.
10. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Ermittlung von Spitzenwerten der Meßwertfolge oder der Folge von Werten als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 10. data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (20) is designed for the determination of peak values of measured values, or the sequence of values as one of the parameters.
11. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung von Mittelwerten der Meßwertfolge oder der Folge von Werten als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 11, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (20) is designed for forming mean values of measured values, or the sequence of values as one of the parameters.
12. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung von Effektivwerten der Meßwertfolge oder der Folge von Werten als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 12, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (20) is designed for formation of the rms values of measured values, or as a sequence of values of the characteristic quantities.
13. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung von Quantilwerten der Meßwertfolge oder der Folge von Werten als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 13, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (20) is designed for formation of the quantile of measured values, or as a sequence of values of the characteristic quantities.
14. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung von gleitenden Mittelwertschätzungen der Meßwertfolge oder der Folge von Werten als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 14, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (20) is designed for the formation of sliding mean value of measured values, or estimates of the sequence of values as one of the parameters.
15. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung von gleitenden Momentenfunktionsschätzungen der Meßwertfolge oder der Folge von Werten als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 15, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (20) is designed for forming of sliding torque function of measured values, or estimates of the sequence of values as one of the parameters.
16. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung von gleitenden zentrierten Momentenfunktionsschätzungen der Meßwertfolge oder der Folge von Werten als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 16, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (20) is designed for forming of sliding function estimates of the centered moment of measured values, or as a sequence of values of the characteristic quantities.
17. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung von rekursiven Schätzungen der Momentenfunktion der Meßwertfolge oder der Folge von Werten als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 17, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (20) is designed for formation of recursive estimates of the function of the moment of measured values, or as a sequence of values of the characteristic quantities.
18. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung von rekursiven Schätzungen der zentrierten Momentenfunktion der Meßwertfolge oder der Folge von Werten als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 18, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (20) is designed for formation of recursive estimates of the centered moment of measured values or a function of the sequence of values as one of the parameters.
19. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung von rekursiven Schätzungen für Werte der Autokorrelationsfunktion der Meßwerte als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 19, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (20) is designed for formation of recursive estimates of values of the autocorrelation function of the measured values as one of the parameters.
20. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung von rekursiven Schätzungen von Funktionen akkumulierter Differenzen der Meßwertfolge oder der Folge von Werten als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 20, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (20) is designed for formation of recursive estimates of the functions accumulated differences of measured values, or as a sequence of values of the characteristic quantities.
21. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung von rekursiven Schätzungen von Quantilwertintervallgrenzen der Meßwertfolge oder der Folge von Werten als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 21, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (20) is designed for formation of recursive estimates of the Quantilwertintervallgrenzen of measured values, or as a sequence of values of the characteristic quantities.
22. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung von rekursiven Schätzungen des Mittelwertes in Form der Quantilwertintervallmitte der Meßwertfolge oder der Folge von Werten als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 22, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (20) is designed for formation of recursive estimates of the mean value of measured values in the form of Quantilwertintervallmitte or the sequence of values as one of the parameters.
23. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung von rekursiven Schätzungen des Mittelwertes der absoluten Werte der Quantilwertintervallüberschreitungen der Meßwertfolge oder der Folge von Werten als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 23, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (20) is designed for formation of recursive estimates of the mean value of absolute values of the Quantilwertintervallüberschreitungen of measured values, or as a sequence of values of the characteristic quantities.
24. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung von adaptiven Mittelwerten des absoluten Betrages der Meßfolge oder der Folge von Werten als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 24, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (20) is designed for formation of the adaptive mean values of the absolute amount of the measuring sequence or the sequence of values as one of the parameters.
25. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung von adaptiv bestimmten Nulldurchgangsanzahlen der um den adaptiv gebildeten Mittelwert korrigierten Meßwertfolge oder der Folge von Werten als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 25, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device (20) is designed for formation of adaptively determined zero crossing counts of the mean of the corrected adaptively formed of measured values, or as a sequence of values of the characteristic quantities.
26. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung rekursiver Kreuzkorrelationsfunktionen auf der Basis der Meßwertfolgen oder der Folgen von Werten zweier Kanäle (k 1 , k 2 , k 3 , k 4 , k 5 ) als eine der Kenngrößen ausgebildet ist. 26, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation means (20) for forming recursive cross-correlation functions on the basis of Meßwertfolgen, or sequences of values of two channels (K 1, k 2, k 3, k 4, k 5) is formed as one of the parameters.
27. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur Bildung rekursiver Schätzungen von Funktionen akkumulierter Kreuzdifferenzen der Meßwertfolgen oder der Folgen von Werten zweier Kanäle als eine der Kenngrößen ausgebildet. 27, data processing device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation means (20) designed to form a recursive estimates of functions accumulated differences of the cross Meßwertfolgen, or sequences of values of two channels as one of the parameters.
28. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewertungseinrichtung ( 20 ) die Meßwerte mindestens eines Kanals (k 1 , k 2 , k 3 , k 4 , k 5 ) zugeführt werden und daß der Bewertungseinrichtung ( 20 ) eine zweite Bewertungseinrichtung ( 20 ) in Reihe geschaltet ist, dem die Meßwerte mindestens eines weiteren Kanals (k 2 , k 3 , k 4 , k 5 ; k 1 ) zugeführt werden. Are supplied to 28 data processing device according to any one of claims 1 to 27, characterized in that the evaluation device (20) the measured values of at least one channel (k 1, k 2, k 3, k 4, k 5) and in that the evaluation means (20) a second evaluation means (20) is connected in series, the measured values of at least one further channel (k 2, k 3, k 4, k 5 k 1) are fed.
29. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewertungseinrichtung ( 20 ) die Meßwerte mindestens eines Kanals (k 1 , k 2 , k 3 , k 4 , k 5 ) zugeführt werden und daß der Bewertungseinrichtung ( 20 ) eine zweite Bewertungseinrichtung ( 20 ) parallel geschaltet ist, dem die Meßwerte mindestens eines weiteren Kanals (k 2 , k3 , k 4 , k 5 ; k 1 ) zugeführt werden. 29, data processing device according to any one of claims 1 to 27, characterized in that the evaluation device (20) the measured values of at least one channel (k 1, k 2, k 3, k 4, k 5) are supplied and that the evaluation means (20) a second evaluation means (20) is connected in parallel, where the measured values of at least one further channel (k 2, k 3, k 4, k 5 k 1) are fed.
30. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewertungseinrichtung ( 20 ) die Meßwerte mehrerer Kanäle den Kanälen (k 1 , k 2 , k 3 , k 4 , k 5 ) zugeführt werden und daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) zur arithmetischen Verknüpfung der Meßwerte der Kanäle (k 2 , k 3 , k 4 , k 5 ; k 1 ) ausgebildet ist. 30, data processing device according to any one of claims 1 to 27, characterized in that the evaluation device (20) the measured values of multiple channels to the channels (k 1, k 2, k 3, k 4, k 5) are supplied and that the evaluation device (20 ) for arithmetic combination of the measured values of the channels (k 2, k 3, k 4, k 5, k is formed 1).
31. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Bewertungseinrichtungen ( 20 ) und/oder Vergleichseinrichtungen ( 9 ) in Reihe und/oder parallel zueinander geschaltet sind. 31, data processing device according to any one of claims 2 to 30, characterized in that a plurality of evaluation devices (20) and / or comparison means (9) are connected in series and / or parallel to each other.
32. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Vergleichseinrichtung ( 9 ) und Starteinrichtung ( 10 ) und/oder zwischen Vergleichseinrichtung ( 9 ) und Stopeinrichtung ( 11 ) und/oder zwischen der Bewertungseinrichtung ( 20 ) und einer weiteren Bewertungseinrichtung ( 20 ) und/ oder zwischen der Vergleichseinrichtung ( 9 ) und einer weiteren Vergleichseinrichtung ( 9 ) und/oder zwischen der Vergleichseinrichtung ( 9 ) und der Bewertungseinrichtung ( 20 ) eine Zeitverzögerungseinrichtung ( 30 ) geschaltet ist. 32. data processing device according to any one of claims 1 to 31, characterized in that between the comparing means (9), and starting means (10) and / or between the comparison means (9) and stop means (11) and / or between the evaluation device (20) and a further evaluation means (20) and / or between the comparing means (9) and a further comparison device (9) and / or between the comparing means (9) and the evaluating device (20) includes a time delay means (30) is connected.
33. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerungseinrichtung ( 30 ) so angeordnet ist, daß die Starteinrichtung ( 10 ) oder die Stopeinrichtung ( 11 ) zeitlich nach Übereinstimmung der Meßwertstruktur mit den vorbestimmten Meßwertstrukturen aktiviert wird. 33. data processing device according to claim 32, characterized in that the time delay means (30) is arranged so that the starting means (10) or the stop means (11) is activated in time after the Meßwertstruktur accordance with the predetermined Meßwertstrukturen.
34. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerungseinrichtung ( 30 ) so angeordnet ist, daß die Starteinrichtung ( 10 ) oder die Stopeinrichtung ( 11 ) zeitlich vor Übereinstimmung der Meßwertstruktur mit den vorbestimmten Meßwertstrukturen aktiviert wird. 34. data processing device according to claim 32, characterized in that the time delay means (30) is arranged so that the starting means (10) or the stop means (11) is activated in time before the Meßwertstruktur accordance with the predetermined Meßwertstrukturen.
35. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Einleseeinrichtung ( 8 ) eine Einstelleinrichtung ( 40 ) zur Einstellung der Abtastfrequenz mindestens einer Meßwerterfassungseinrichtung ( 2, 3, 4, 5, 6 ) vorgeschaltet ist. 35. data processing device according to any one of claims 1 to 34, characterized in that the read-in device (8) adjusting means (40) for adjusting the sampling frequency of at least one measured-value acquisition (2, 3, 4, 5, 6) is connected upstream.
36. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung ( 40 ) zur Einstellung der Abtastfrequenz mittels erfaßter Mittelwertdurchgänge der Meßwertfolgen ausgebildet ist. 36. data processing device according to claim 35, characterized in that said adjusting means (40) is designed for adjusting the sampling frequency by means of averaging of detected crossings of Meßwertfolgen.
37. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung ( 40 ) so angeordnet ist, daß die Abtastfrequenz mittels rekursiv erfaßter Mittelwertdurchgänge der Meßwertfolge eingestellt wird. 37. data processing device according to claim 35, characterized in that said adjusting means (40) is arranged so that the sampling frequency is adjusted by means recursively detected average value of measured values of the passages.
38. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinrichtung ( 20 ) so ausgebildet ist, daß die rekursiv gebildeten Kenngrößen als adaptiv gebildete Kenngrößen ausgeführt sind. 38. data processing device according to any one of claims 1 to 37, characterized in that the evaluation device (20) is so designed that the parameters recursively formed are designed as parameters adaptively formed.
39. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzeinrichtung eine Steuereinrichtung ( 12 ) zum Steuern des biologischen Objektes ( 1 ) ist. 39. data processing device according to any one of claims 1 to 38, characterized in that the additional device is a control device (12) for controlling the biological object (1).
40. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzeinrichtung eine Speichereinrichtung ( 13 ) zum Speichern der Meßwerte ist. 40. data processing device according to one of claims 1 to 39, characterized in that the additional means includes memory means (13) for storing the measured values is.
41. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzeinrichtung eine Warneinrichtung ( 14 ) zum Anzeigen eines unerwünschten Zustandes des biologischen Objektes ( 1 ) ist. 41. data processing device according to any one of claims 1 to 40, characterized in that the additional device is a warning device (14) for indicating an undesired condition of the biological object (1).
42. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrkanalige Meßwerterfassungseinrichtung ( 2, 3, 4, 5, 6 ) zur Erfassung eines Elektroenzephalogramms ausgebildet ist. 42. data processing device according to any one of claims 1 to 41, characterized in that the measured-value acquisition multi-channel (2, 3, 4, 5, 6) is designed for detecting an electroencephalogram.
43. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrkanalige Meßwerterfassungseinrichtung ( 2, 3, 4, 5, 6 ) zur Erfassung eines Elektromyogramms ausgebildet ist. 43. data processing device according to any one of claims 1 to 41, characterized in that the measured-value acquisition multi-channel (2, 3, 4, 5, 6) is designed for detecting an electromyogram.
44. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrkanalige Meßwerterfassungseinrichtung ( 2, 3, 4, 5, 6 ) zur Erfassung evozierter Potentiale ausgebildet ist. 44. data processing device according to any one of claims 1 to 41, characterized in that the measured-value acquisition multi-channel (2, 3, 4, 5, 6) is designed to detect evoked potentials.
45. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrkanalige Meßwerterfassungseinrichtung ( 2, 3, 4, 5, 6 ) zur Erfassung kortikaler Gleichspannungspotentiale ausgebildet ist. 45. data processing device according to any one of claims 1 to 41, characterized in that the measured-value acquisition multi-channel (2, 3, 4, 5, 6) is designed for detecting cortical DC potentials.
46. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrkanalige Meßwerterfassungseinrichtung ( 2, 3, 4, 5, 6 ) zur zusätzlichen Erfassung polygraphischer Daten ausgebildet ist. 46. data processing device according to any one of claims 1 to 45, characterized in that the measured-value acquisition multi-channel (2, 3, 4, 5, 6) is designed for the additional detection of printing data.
47. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die mehrkanalige Meßwerterfassungseinrichtung ( 2, 3, 4, 5, 6 ) zur zusätzlichen Erfassung mechanographischer Daten ausgebildet ist. 47. data processing device according to any one of claims 1 to 46, characterized in that the measured-value acquisition multi-channel (2, 3, 4, 5, 6) is designed for the additional detection mechanographischer data.
48. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die polygraphischen Daten die Messungen von Atmung, Herzfrequenz, Elektrokardiogramm, Atemfrequenz, Blutdruck, Elektrookulogramm und Temperatur beinhaltet. 48. data processing device according to claim 46, characterized in that the polygraphic data includes measurements of breathing, heart rate, electrocardiogram, respiratory rate, blood pressure, and temperature Elektrookulogramm.
49. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanographischen Daten die Messung von Kraft-, Weg-, Geschwindigkeits-, Beschleunigungs-, Druck-, Zug-, Drehmomenten- und Torsionsgrößen beinhaltet. 49. data processing device according to claim 47, characterized in that the mechanical data-data includes the measurement of force, displacement, velocity, acceleration, pressure, tension, torque reference and Torsionsgrößen.
50. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ( 12 ) eine akustische und/odeer visuelle Signalwirkung zum Biofeedback beinhaltet. 50. data processing device according to one of claims 1 to 39, characterized in that the control device (12) includes an acoustic and / or performed visual signal for biofeedback effect.
51. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ( 12 ) eine elektrische Reizung zur Funktionellen Elektrostimulation beinhaltet. 51. data processing device according to one of claims 1 to 39, characterized in that the control device (12) includes an electrical stimulation for functional electrostimulation.
52. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ( 12 ) eine Steuerung und Regelung von Prothesen beinhaltet. 52. data processing device according to one of claims 1 to 39, characterized in that the control device (12) includes a control and regulation of prostheses.
53. Mit einem biologischen Objekt ( 1 ) über mehrkanalige Meßwerterfassungseinrichtungen ( 2, 3, 4, 5, 6 ) verbundene Meßwertverarbeitungseinrichtung ( 7 ), die mit einer Zusatzeinrichtung ( 12, 13, 14 ) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, 53. By a biological object (1) via multi-channel Meßwerterfassungseinrichtungen (2, 3, 4, 5, 6) connected to the data processing device (7) which is connected to a supplementary device (12, 13, 14) coupled, characterized in
daß die Meßwertverarbeitungseinrichtung ( 7 ) eine Einleseeinrichtung ( 8 ) zum mehrkanaligen Einlesen von Meßwerten von mindestens einer der Meßwerterfassungseinrichtungen ( 2, 3, 4, 5, 6 ) umfaßt, und that the data processing device (7) comprises a read-in device (8) for multi-channel reading of measured values of at least one of the Meßwerterfassungseinrichtungen (2, 3, 4, 5, 6), and
daß mit der Einleseeinrichtung ( 8 ) eine Einstelleinrichtung ( 40 ) zur Einstellung der Abtastfrequenz mindestens einer Meßwerterfassungseinrichtung ( 2, 3, 4, 5, 6 ) vorgeschaltet ist. that is connected upstream of the read-in device (8) adjusting means (40) for adjusting the sampling frequency of at least one measured-value acquisition (2, 3, 4, 5, 6).
54. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung ( 40 ) zur Einstellung der Abtastfrequenz mittels erfaßter Mittelwertdurchgänge der Meßwertfolgen ausgebildet ist. 54. data processing device according to claim 53, characterized in that said adjusting means (40) is designed for adjusting the sampling frequency by means of averaging of detected crossings of Meßwertfolgen.
55. Meßwertverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung ( 40 ) so angeordnet ist, daß die Abtastfrequenz mittels rekursiv erfaßter Mittelwertdurchgänge der Meßwertfolge eingestellt wird. 55. data processing device according to claim 53, characterized in that said adjusting means (40) is arranged so that the sampling frequency is adjusted by means recursively detected average value of measured values of the passages.
56. Mit einem biologischen Objekt ( 1 ) über mehrere Kanäle (k 1 , k 2 , k 3 , k 4 , k 5 ) von Meßwerterfassungseinrichtungen ( 2, 3, 4, 5, 6 ) verbundene Meßwertverarbeitungseinrichtung ( 7 ), die mit einer Zusatzeinrichtung ( 12, 13, 14 ) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertverarbeitungseinrichtung ( 7 ) umfaßt: 56. By a biological object (1) via a plurality of channels (k 1, k 2, k 3, k 4, k 5) of Meßwerterfassungseinrichtungen (2, 3, 4, 5, 6) connected to the data processing device (7) connected to a additional means (12, 13, 14) is coupled, characterized in that the data processing device (7) comprises:
eine erste Einrichtung ( 8 ) zum ein- oder mehrkanaligen Einlesen von Meßwerten von mindestens einer der Meßwerterfassungseinrichtungen ( 2, 3, 4, 5, 6 ) in die Meßwertverarbeitungseinrichtung ( 7 ), first means (8) for single or multichannel reading of measured values of at least one of the Meßwerterfassungseinrichtungen (2, 3, 4, 5, 6) in the data processing device (7),
eine zweite Einrichtung ( 9 ) zum Vergleichen der Meßwerte mit vorgegebenen Werten, wobei beim Erreichen einer ersten vorgegebenen Meßwertstruktur ein weiterer Kanal (k 2 , k 3 , k 4 , k 5 , k 6 ) eingelesen wird. a second means (9) for comparing the measured values with predetermined values, wherein on reaching a first predetermined Meßwertstruktur a further channel (k 2, k 3, k 4, k 5, k 6) is read.
Descripción  traducido del alemán

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßwertverarbeitungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentspruchs 1 genannten Art. The invention relates to a data processing device referred to in the preamble of award 1 Art.

Solche Meßwertverarbeitungseinrichtungen, die über mehrkanalige, z. B. als Sensoren ausgebildete Meßwerterfassungseinrichtungen mit einem biologischen Objekt verbunden sind, sind allgemein bekannt. Such Meßwertverarbeitungseinrichtungen, which are connected by multi-channel, for example configured as sensors Meßwerterfassungseinrichtungen. With a biological object, are generally known. Von den Meßwerterfassungseinrichtungen aufgenommene Meßwerte werden mit vorgegebenen Werten verglichen. Absorbed by the Meßwerterfassungseinrichtungen measured values are compared with predetermined values. Bei Übereinstimmung werden die aufgenommenen Werte gespeichert, eine Alarmeinrichtung betätigt oder eine Steuerung des Meßobjektes vorgenommen. If they match, the recorded values are stored, an alarm is activated or made a control of the test object. Aufgrund hoher Abtastraten moderner Meßwerterfassungseinrichtungen und hoher Meßkanalzahl ergibt sich eine große Datenmenge, die nur schwierig weiterzuverarbeiten ist. Due to high sampling rates and high modern Meßwerterfassungseinrichtungen Meßkanalzahl results in a large amount of data that is difficult to further process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Meßwertverarbeitungseinrichtung zu schaffen, die bei sicherer Funktionsweise eine mehrkanalige Meßwerterfassung und -verarbeitung in Echtzeit bewältigt. The invention is to provide a data processing device of simple construction, the multi-channel data acquisition and processing cope with safe operation of real-time task.

Erfindungsgemäß werden die aufgenommenen Meßwerte mit vorgegebenen Meßwertstrukturen verglichen. According to the recorded measured values are compared with predetermined Meßwertstrukturen. Zur Datenreduktion werden die aufgenommenen Meßwerte mathematisch bewertet. For data reduction, the recorded values are measured mathematically. Dadurch ergeben sich besonders kurze Meßwertverarbeitungszeiten. As a result, particularly short Meßwertverarbeitungszeiten arise.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Further developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to the drawing.

Es zeigen: In the drawings:

Fig. 1 eine Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 1 is a representation of a first embodiment of the invention,

Fig. 2 ein Triggermodul in einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 is a trigger module in a first embodiment;

Fig. 3 ein Triggermodul in einer zweiten Ausführungsform, Fig. 3 is a trigger module in a second embodiment,

Fig. 4 ein Triggermodul in einer dritten Ausführungsform, Fig. 4 is a trigger module in a third embodiment,

Fig. 5 eine Meßwertverarbeitungseinrichtung in einer zweiten Ausführungsform, Fig. 5 shows a data processing device in a second embodiment,

Fig. 6 eine Meßwertverarbeitungseinrichtung in einer dritten Ausführungsform, Fig. 6 is a data processing device in a third embodiment,

Fig. A1 ein Meßwerterfassungssystem mit Input- und Output-Beziehungen, Fig. A1, a data acquisition system with input and output relations,

Fig. A5 die Funktionsweise eines Triggermoduls, Fig. A5, the operation of a trigger module,

Fig. A6 den schematischen Aufbau der Struktur und Mustererkennung mittels komplexer Triggerung. Fig. A6 the schematic construction of the structure and pattern recognition using complex triggering.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein biologisches Objekt über mehrere Meßkanäle k 1 bis k 5 von Meßwerterfassungseinrichtungen 2, 3, 4, 5, 6 mit einer Meßwertverarbeitungseinrichtung 7 verbunden. As shown in Fig. 1, is a biological object via a plurality of measurement channels k 1 to k 5 of Meßwerterfassungseinrichtungen 2, 3, 4, 5, 6 connected to a data processing device 7. Die Meßwertverarbeitungseinrichtung 7 umfaßt eine Einleseeinrichtung 8 zum Einlesen von Meßwerten eines oder mehrerer Kanäle k 1 ; The data processing device 7 comprises a read-in device 8 for reading of measured values of one or more channels k 1; k 2 ; k 2; k 3 ; k 3; k 4 ; k 4; k 5 der Meßwerterfassungseinrichtungen 2, 3, 4, 5, 6 . Die Meßwerte des mindestens einen Kanals k 1 ; k 5 of the Meßwerterfassungseinrichtungen 2, 3, 4, 5, 6, the measured values of the at least one channel k 1. k 2 ; k 2; k 3 ; k 3; k 4 ; k 4; k 5 werden einer Bewertungseinrichtung 20 zugeführt, die zur Berechnung von Werten von Kenngrößen aus Meßwertfolgen ausgebildet ist. k 5 an evaluation device 20 are fed, which is designed for calculating values of characteristic quantities from Meßwertfolgen.

Durch die Kenngrößenberechnung der Bewertungseinrichtung 20 erfolgt eine erhebliche Datenreduktion. Due to the characteristics calculation of the evaluation device 20 there is a significant data reduction. Die berechneten Kenngrößen werden einer Vergleichseinrichtung 9 zugeführt, die die Kenngrößen der Meßwerte mit vorgegebenen Meßwertstrukturen vergleicht. The calculated parameters are supplied to a comparator 9, which compares the parameters of the measured values with predetermined Meßwertstrukturen. Bewertungseinrichtung 20 und Vergleichseinrichtung 9 bilden zusammen ein sogenanntes Triggermodul, das nachstehend noch näher erläutert werden wird. Evaluation means 20 and comparison means 9 together form a so-called trigger module, which will be explained hereinafter.

Bei Übereinstimmung der Kenngrößen der Meßwerte mit den vorgegebenen Meßwertstrukturen wird eine Starteinrichtung 10 aktiviert, die eine Zusatzeinrichtung 12, 13, 14 startet. If they match, the parameters of the measured values with the specified Meßwertstrukturen a starting device 10 is activated, which starts an attachment 12, 13, 14. Die Zusatzeinrichtung kann als Steuereinrichtung 12 ausgebildet sein, die zum Steuern des biologischen Objektes 1 vorgesehen ist. The additional means may be configured as a control device 12, which is provided for controlling one of the biological object. Die Zusatzeinrichtung kann aber auch als Speichereinrichtung 13 ausgebildet sein, um die eingelesenen Meßwerte ab dem Aktivieren der Starteinrichtung 10 zu speichern. The attachment can also be designed as a storage device 13 to store the read values from activating the starting device 10. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Zusatzeinrichtung als Warneinrichtung 14 ausgebildet ist zum Anzeigen eines unerwünschten Funktionszustandes des biologischen Objektes 1 . A further possibility is that the auxiliary device is constructed as a warning device 14 for indicating an undesired operation condition of the biological object. 1 Selbstverständlich können die erläuterten Zusatzeinrichtungen 12, 13, 14 einzeln oder in Kombination mit der Meßwertverarbeitungseinrichtung 7 verbunden sein. Of course, the additive described devices 12, 13, 14 can be connected individually or in combination with the measurement value 7. Die Stopeinrichtung 11 wird aktiviert, wenn Übereinstimmung mit einer zweiten vorgegebenen Meßwertstruktur vorliegt. The stop device 11 is activated if there is agreement with a second predetermined Meßwertstruktur. Die Stopeinrichtung 11 ist analog zur Starteinrichtung 10 mit den Zusatzeinrichtungen 12, 13, 14 verbunden. The stop device 11 is analogous to the starting device 10 to the auxiliary devices 12, 13, 14, respectively.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen den möglichen Aufbau von Triggermodulen TM. Figs. 2 to 4 show the possible structure of trigger modules TM. Das Triggermodul TM in Fig. 2 weist zwei parallel angeordnete Bewertungseinrichtungen 20 auf, denen unterschiedliche Meßkanäle k 1 ; . The trigger module TM in Figure 2 has two parallel evaluation means 20 to which different measurement channels k 1; k 2 ; k 2; k 3 ; k 3; k 4 ; k 4; k 5 zugeordnet sind. k 5 are assigned. Die ermittelten Kenngrößen beider Bewertungseinrichtungen 20 werden der Vergleichseinrichtung 9 zugeführt, die bei Übereinstimmung mit vorgegebenen Meßwertstrukturen die Starteinrichtung 10 bzw. The established parameters of both estimators 20 are supplied to the comparator 9 in accordance with predetermined Meßwertstrukturen the starting device 10 or die Stopeinrichtung 11 aktivieren. activate the stop device 11.

Das Triggermodul TM in Fig. 3 zeigt zwei Bewertungseinrichtungen 20 , die in Reihe geschaltet sind und denen unterschiedliche Meßkanäle k 1 ; . The trigger module TM in Figure 3 shows two measurement devices 20 that are connected in series and which different measurement channels k 1; k 2 ; k 2; k 3 , k 4 ; k 3, k 4; k 5 zugeordnet sind. k 5 are assigned. Die in Reihe geschalteten Bewertungseinrichtungen 20 sind, wie bereits vorstehend erläutert, mit der Vergleichseinrichtung 9 verbunden. The series-evaluation means 20 are, as has already been explained above, connected to the comparing means 9.

Das Triggermodul in Fig. 4 zeigt eine Kombination der Triggermodule der Fig. 2 und 3. Zwei Bewertungseinrichtungen 20 sind jeweils in Reihe und weitere zwei Bewertungseinrichtungen 20 dazu parallel geschaltet, wobei den jeweiligen Bewertungseinrichtungen 20 unterschiedliche Meßkanäle k 1 ; . The trigger module in Figure 4 shows a combination of trigger modules of Figures 2 and 3. Two evaluation means 20 are connected in parallel with each other in series and two evaluation devices 20 to which the respective estimators 20 different measurement channels k 1. k 2 ; k 2; k 3 ; k 3; k 4 ; k 4; k 5 zugeordnet sind. k 5 are assigned.

Wie nachstehend noch eingehender erläutert werden wird, kann die vorbestimmte Meßwertstruktur ein einfaches Muster von Daten, z. B. eine Zahlenfolge sein, kann aber einen wesentlich komplizierteren Aufbau haben. As will be explained in more detail, the predetermined Meßwertstruktur, a simple pattern of data, eg. For example, be a sequence of numbers, but can have a much more complicated structure.

Die Bewertungseinrichtung 20 ist so aufgebaut, daß Kenngrößen, wie z. B. Spitzenwerte von Meßwertfolgen, Mittelwerte von Meßwertfolgen, Effektivwerte von Meßwertfolgen, Quantilwerte von Meßwertfolgen ermittelt werden. The evaluation device 20 is constructed so that parameters such. As peak values of Meßwertfolgen, mean values of Meßwertfolgen, effective values of Meßwertfolgen, quantile values are determined by Meßwertfolgen.

Die Bewertungseinrichtung 20 kann auch zur Bildung von gleitenden Mittelwertschätzungen, gleitenden Momentenfunktionsschätzung der Meßwertfolge, zur Bildung von gleitenden Momentenfunktionsschätzungen, von rekursiven Schätzungen der Momentenfunktion, von rekursiven Schätzungen der zentrierten Momentenfunktion der Meßwertfolge, zur Bildung von rekursiven Schätzungen für Werte der Autokorrelationsfunktion, von rekursiven Schätzungen von Funktionen akkumulierter Differenzen der Meßwertfolge, von rekursiven Schätzungen der Quantilwertintervallgrenzen der Meßwertfolge, von rekursiven Schätzungen des Mittelwertes in Form der Quantilintervallmitte der Meßwertfolge, von adaptiven Mittelwerten des absoluten Betrages der Meßwertfolge, zur Bildung von adaptiv gebildeten Mittelwerten einer korrigierten Meßwertfolge, zur Bildung rekursiver Kreuzkorrelationsfunktionen und zur Bildung rekursiver Schätzungen von Funktionen akkumulierter Kreuzdifferenzen der Meßwertfolgen zur Ermittlung der Kenngrößen ausgebildet sein. The evaluation device 20 can also contribute to the formation of the moving average estimates, moving moment function estimate of measured values, the formation of moving moment function estimates of recursive estimates of moment function of recursive estimates of the centered moment function of measured values, the formation of recursive estimates of values of the autocorrelation function of recursive estimates recursive functions accumulated differences of of measured values, recursive estimates of Quantilwertintervallgrenzen the of measured values, recursive estimates of the mean value in the form of Quantilintervallmitte the of measured values, adaptive mean values of the absolute amount of of measured values, the formation of adaptively formed averages of a corrected of measured values to form cross-correlation functions and be arranged to form a recursive estimates of Functions accumulated Cross differences of Meßwertfolgen to determine the parameters.

Die in einer Mehrzahl vorhandenen Bewertungseinrichtungen 20 , wie, z. B. in den Fig. 2 bis 4 gezeigt, können dabei zur Ermittlung unterschiedlicher Kenngrößen ausgebildet sein. The present in a majority vote means 20, such as, for example, as shown in Figs. 2 through 4, can be designed to identify different characteristics.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, in der zwischen Vergleichseinrichtung 9 und Starteinrichtung 10 und zwischen Vergleichseinrichtung 9 und Stopeinrichtung 11 eine Zeitbeeinflussungseinrichtung 30 geschaltet ist. In FIG. 5 another embodiment is shown in which a time adjustment device 30 is connected between the comparison means 9 and starting means 10 and comparison means between 9 and stop device 11. Die Zeitbeeinflussungseinrichtung 30 ist dabei so ausgebildet, daß die Aktivierung der Starteinrichtung 10 und/oder der Stopeinrichtung 11 zeitlich nach Übereinstimmung mit den vorbestimmten Meßwertstrukturen oder zeitlich vor Übereinstimmung mit den vorbestimmten Meßwertstrukturen erfolgt. The time adjustment device 30 is designed so that activation of the starting device 10 and / or the stop means 11 takes place after accordance with the predetermined Meßwertstrukturen or temporally before accordance with the predetermined Meßwertstrukturen. Selbstverständlich kann auch eine der Einrichtungen 10; Of course, also one of the devices 10; 11 zeitlich nach Übereinstimmung und die andere der Einrichtungen 11; 11 time for a match and the other of 11 facilities; 10 vor Übereinstimmung der vorbestimmten Meßwertstrukturen aktiviert werden. 10 activated prior agreement of the predetermined Meßwertstrukturen.

In nicht dargestellten Ausführungsformen ist die Zeitbeeinflussungseinrichtung 30 zwischen zwei Bewertungseinrichtungen 20 , zwischen zwei Vergleichseinrichtungen 9 und/oder zwischen Bewertungseinrichtung 20 und Vergleichseinrichtung 9 geschaltet. In non-illustrated embodiments, the time adjustment device 30 between two measurement devices 20, between two comparators 9 and / or rating between 20 and comparator 9 is connected.

Wie Fig. 6 zeigt, ist eine Einstelleinrichtung 40 zur Einstellung der Abtastfrequenz zwischen die Meßwerterfassungseinrichtungen 2, 3, 4, 5, 6 und die Einleseeinrichtung 8 geschaltet. As shown in FIG. 6, an adjusting means 40 is connected for setting the sampling frequency between the Meßwerterfassungseinrichtungen 2, 3, 4, 5, 6 and the read-in device 8. Die Einstelleinrichtung 40 kann dabei so ausgebildet sein, daß die Abtastfrequenz mittels erfaßter Mittelwertdurchgänge der Meßwertfolgen oder mittels rekursiv erfaßter Mittelwertdurchgänge der Meßwertfolgen ermittelt wird. The adjustment means 40 can be designed such that the sampling frequency is determined by averaging of detected crossings of Meßwertfolgen or detected by means of recursively averaging crossings of Meßwertfolgen.

Nachstehend erfolgt die Darstellung mathematischer Grundlagen für den Erfindungsgegenstand, sowie die Erläuterung des Erfindungsgegenstandes an Hand konkreter Ausführungsbeispiele. The following is a representation of a mathematical basis for the subject invention, as well as the explanation of the subject matter by concrete examples.

A. Theorie der verallgemeinerten Triggerung A. Theory of generalized triggering

In den nachfolgenden Abschnitten sollen Begriffe wie Trigger, Triggerung, Triggerkriterium, adaptive Triggerung, komplexe Triggerung, Strukturerkennung mittels Triggerung ua mathematisch beschrieben und gegenüber bekannten technisch realisierten Triggerverfahren verallgemeinert werden. In the following sections terms such as triggers, trigger, trigger criterion, adaptive triggering complex triggering, pattern recognition are described by means of triggering inter alia mathematically and generalized over known technically realized trigger method.

Die Verallgemeinerung des Begriffes Triggerung erfolgt hinsichtlich: The generalization of the concept of triggering takes place with regard to:

  • - Art und Struktur des auslösenden Signalzustandes, - The nature and structure of the triggering signal status,
  • - der Prozeßanpaßbarkeit mittels Verfahren der stochastischen Approximation (adaptive Triggerung), - The Prozeßanpaßbarkeit by methods of stochastic approximation (adaptive triggering),
  • - der Komplexität der Triggerverbindungen, - The complexity of the trigger connections,
  • - des zeitlichen Regimes der Triggerung. - The temporal modes of triggering.
A. 1. Triggerung in Meßwerterfassungssystemen A. 1. Triggering in measurement data acquisition systems

Unter Triggerung wird allgemein der Start oder Storn eines Vorganges durch ein Signal a(t) (Impuls, Flankenwechsel oa) verstanden. Under triggering is generally the start of a process or Storn by a signal a (t) (pulse edge change oa) understood. Das Signal a(t) wird auch als Triggersignal oder kurz Trigger bezeichnet, es liegt an einem Triggerkanal k a an. The signal a (t) is also referred to as the trigger signal or trigger short, it's up to a trigger channel k a to. Für Meßwerterfassungssysteme ist diese Definition in bezug auf den zu startenden oder stoppenden (Meß-)Vorgang sowie das Triggersignal a(t) näher zu spezifizieren. For Meßwerterfassungssysteme this definition process as well as the trigger signal a (t) is further specified in relation to the booted or stopping (measurement).

Aus einer technischen Problemstellung heraus soll ein Meßvorgang gestartet oder gestoppt werden, wenn sich auf dem Triggerkanal eine aus Voruntersuchungen bestimmbare Signalstruktur einstellt. From a technical problem out a measurement process should be started or stopped when setting a determinable from preliminary investigations signal structure on the trigger channel. Dazu wird das Signal a(t) am Triggerkanal überwacht und bei digitalem Meßwerterfassungssystem mittels mathematischer Verfahren bewertet. For this, the signal a (t) is monitored at the trigger channel and evaluated for digital data acquisition system by means of mathematical methods. Aus den Anforderungen der technischen Problemstellung heraus erfolgt die Definition des Signalzustandes (definierter Signalzustand oder Triggerkriterium), nach der das Triggersignal a(t) überwacht wird und nach dessen Eintreten die Triggerung ausgelöst wird. From the requirements of the technical problem out the definition of the signal state (defined signal state or trigger criterion), after which the trigger signal a (t) is monitored and as it arises the trigger is triggered occurs.

Es sei S ein Meßwerterfassungssystem siehe auch Fig. A1. Let S be a data acquisition system also see FIG. A1.
K={k i } i=1 L sei die Menge der Eingangskanäle des Systems S und K i :i ∈ {1, . K = {K i} i = 1 L be the set of input channels of the system S and K i: i ∈ {1,. . , ., L}, sei der i-te Eingangskanal des Systems S; ., L}, is the i-th input channel of the system S;
L - max. L - max. Kanalanzahl. Number of channels.

Das am Kanal k i , iL, i∈ N anliegende Signal wird mit x i (t) bezeichnet und On the channel k i, iL, i∈ N signal present is denoted by x i (t) and

sei die am Kanal k i zu den Zeitpunkten t₁, . is on the channel k at time points t₁ i. . , ., erfaßte Meßreihe bestehend aus N i <∞, N iN Meßwerten. ., Captured sample group consisting of N i <∞, N iN measured values. Weiterhin sei K a ⊂K eine Teilmenge der Eingangskanäle (K a - Menge der Triggerkanäle) mit K a ={k a ¹, . Furthermore, K a ⊂K be a subset of the input channels (K a - the amount of trigger channels) with K a = {k a ¹. . , . , k a R } mit RL, R∈ N . k a R} with RL, R∈ N.

Definition A1 Definition A1

Triggerung ist der Start/Stop eines (Meß-)Vorganges auf einem oder mehreren Eingangskanälen k i ∈K zum Zeitpunkt t a nach dem ersten Eintreten eines definierten Signalzustandes (z. B. Impuls, Flankenwechsel) zum Zeitpunkt t e auf mindestens einem der Eingangskanäle k a i ∈K a . Triggering the start / stop a (measurement) operation on one or more input channels k i ∈K at time t a to the first occurrence of a defined signal state (z. B. pulse edge) at time t e on at least one of the input channels k a i ∈K a.

Die Eingangskanäle k a i werden auch als Trigger- oder Auslösekanäle bezeichnet. The input channels k a i are also referred to as a trigger or firing channels.

Entsprechend der Art der Auslösung des Meßvorganges erhält man endliche Meßreihen der Gestalt According to the type of triggering the measurement process to obtain finite series of measurements of the shape

mit with
t a t₁ für Start des (Meß-)Vorganges bzw. t a t₁ for the start of the (measurement) process or
t a für Stop des (Meß-)Vorganges. t a stop for the (measurement) operation.

In bezug auf den zeitlichen Verlauf der Triggerung werden die Zeitpunkte With respect to the timing of the trigger time points are

t a - Zeitpunkt der Auslösung des Start/Stop eines (Meß-)Vorganges und t a - at the time of triggering the start / stop a (measurement) operation and
t e - Zeitpunkt des ersten Eintretens eines definierten Signalzustandes auf mindestens einem der Auslösekanäle t e - the date of the first occurrence of a defined signal state at least one of the trigger channels

unterschieden. distinguished.

Es gilt: The following applies:

t av +t e mit τ vR t a = τ + t e v with v ∈ τ R
τ v =t a -t e und τ v - Verzögerungszeit der Triggerung τ v = t a t e and τ v - delay time of the triggering

Definition A2 Definition A2

1. pre-Triggerung: = eine Triggerung nach Definition 1, wobei gilt: t a <t e ; 1. pre-triggering: = triggering by Definition 1, where: t a <t e; v <0), dh die Auslösung des Start/Stop eines Meßvorganges zum Zeitpunkt t a erfolgt zeitlich vor dem Eintreten eines definierten Signalzustandes zum Zeitpunkt t e auf einem Auslösekanal aus K a .v <0), ie, triggering the start / stop a measuring operation at time t a is timed prior to the occurrence of a defined signal level at time t e on a trigger channel from Krsna.
2. post-Triggerung: = eine Triggerung nach Definition 1, wobei gilt: t a <t e ; 2. post-triggering: = triggering according to Definition 1, where: t a <t e; v <0), dh die Auslösung des Start/Stop eines Meßvorganges zum Zeitpunkt t a erfolgt zeitlich nach dem Eintreten eines definierten Signalzustandes zum Zeitpunkt t e auf einem Auslösekanal aus K a .v <0), ie, triggering the start / stop a measuring operation at time t a takes place after the occurrence of a defined signal level at time t e on a trigger channel from Krsna.
3. (com-)Triggerung: = eine Triggerung nach Definition 1, wobei gilt: t a =t e ; 3. (com) Triggering: = triggering according to Definition 1, where: t a = t e; v =0), dh, das Eintreten eines definierten Signalzustandes auf einem Auslösekanal aus K a löst den Start/Stop eines Meßvorganges ohne Zeitverzögerung aus.v = 0), ie, the occurrence of a defined signal state on a trigger channel Krsna triggers the start / stop a measuring operation without time delay.

Es sei ∈K a ein Auslösekanal und a l (t) das am Kanal anliegende Triggersignal, welches auf das Eintreten eines definierten Signalzustandes (Impuls, Flankenwechsel) überwacht wird. It is a ∈K a trigger channel and a l (t) is applied to the channel trigger signal is monitored for the occurrence of a defined signal state (pulse edge). Wird der Verlauf des Signales a l (t) über längere Zeiträume verfolgt, erfordert dies bei mehrmaligen hintereinander Auftreten definierter Signalzustände eine entsprechende Indizierung von t a und t e der Form: If the course of the signal a l (t) monitored over longer periods of time, this defined with repeated after another occurrence signal states requires a corresponding indexing of t a and t e of the form:

t e i - i-ter Zeitpunkt des Eintretens eines definierten Signalzustandes auf dem Auslösekanal , t e i - i-th date of occurrence of a defined signal state on the trigger channel,
t a i - i-ter Zeitpunkt der Auslösung des Start/Stop eines (Meß-)Vorganges. t a i - i-th moment of triggering the start / stop a (measurement) operation. (A 1/1) (A 1/1)

Bisherige Betrachtungen des am Auslösekanal anliegenden Signales a l (t) setzen dessen Stetigkeit voraus. Previous observations of the signal at channel trigger signal a l (t) assume its continuity. Wird das Signal nur in diskreter Form erfaßt, (etwa in digitalisierter Form über das Meßwerterfassungssystem eines Computers) oder liegt es selbst nur zu diskreten Zeitpunkten vor, so spricht man von diskreter Triggerung. If the signal is detected only in discrete form, (eg in digital form via the data acquisition system of a computer) or is it even only at discrete times before, this is called discrete triggering.

Es erfolgt der Übergang zu einer äquidistanten Zeitbasis der Form: There is a transition to an equidistant time base of the form:

t=r · Δt, mit r∈ G und f A - Abtastfrequenz, t = r · At, with r∈ G and f A - Sampling

mit der die Werte am Auslösekanal erfaßt werden, with which the values are detected at the trigger channel,

Das Eintreten eines definierten Signalzustandes kann jetzt nur zu einem diskreten Zeitpunkt The occurrence of a defined signal state can now only at a discrete time

t e =s · Δt, s∈ G t e = s · At, s∈ G

erkannt werden. be detected.

Nach Einführung und Definition des Begriffs Triggerung in Meßwerterfassungssystemen erfolgt entsprechend den Forderungen an Systeme mit wechselnden Betriebsbedingungen die Konstruktion prozeßangepaßter Triggerverfahren. After the introduction and definition of triggering measurement data acquisition is performed in accordance with the requirements of systems with changing operating conditions, the construction process adapted trigger method. Dies geschieht zunächst auf der Basis deterministischer Triggersignale und wird in den Abschnitten A 3/A 4 auf stochastische Triggersignale verallgemeinert. This is initially based on deterministic and trigger signals is generalized in sections A 3 / A 4 on stochastic trigger signals. In den sich anschließenden Abschnitten A 5/A 6 werden Grundlagen für prozeßangepaßte Triggerverfahren zur Indikation komplexer Signalmuster und Strukturen dargestellt. In the subsequent sections A 5 / A 6 Principles for process-adapted triggering methods are presented for the indication of complex signal patterns and structures.

A. 2. Triggerung auf Basis deterministischer Signale A. 2. Triggering on the basis of deterministic signals

Im Mittelpunkt der folgenden 3 Abschnitte soll die Möglichkeit der mathematischen Beschreibung des definierten Signalzustandes (Triggerkriteriums) und die Bestimmung des Zeitpunktes t e des ersten Eintretens des Triggerkriteriums stehen. The focus of the following 3 sections to the possibility of the mathematical description of the defined signal condition (trigger criterion) and the determination of the time t e of the first occurrence of the trigger criterion are.

Es seien T und A zwei beliebige Mengen aus R . Let T and A any two sets of R. σ T bzw. σ T and σ A seien Sigmaalgebren über Borelmengen aus T bzw. A. Das Triggersignal a(t) mit a: t→a(t) sei eine (σ T , σ A ) meßbare Funktion mit dem Definitionsgebiet T und Werten in A. Die Art und Struktur des Triggerkriteriums beschreibende Funktion h sei eine Funktion von Werten aus A×A in eine Menge H⊆ R und (σ A×A , σ H )- meßbar, wobei σ H eine Sigmaalgebra von Untermengen aus H ist. A σ are Sigmaalgebren about Borel sets in T or A. The trigger signal a (t) with a: t → a (t) be a (σ T, σ A) measurable function with the domain of definition T and values in A. The nature and structure of the trigger criterion descriptive function h is a function of values of A × A into a set H⊆ and RA × A, σ H) - measurable, where σ H is a sigma algebra of subsets of H.

Definition A3 Definition A3

t e ∈T heißt Zeitpunkt t e des ersten Eintretens des Triggerkriteriums falls gilt: t e ∈T's time t e of the first occurrence of the trigger criterion applies if:

t e :=min{t: h[a(t), a(t*)]∈H e ; t e: = min {t: h [a (t), a (t *)] ∈H e; H e ∈σ H ; H e ∈σ H; t, t*∈T}. t, t * ∈T}.

Die Bedingung h(a(t), a(t*))∈H e definiert das Triggerkriterium nach dem das Triggersignal a(t) überwacht wird, sie wird auch als Triggerbedingung bezeichnet. The condition H (a (t), a (t *)) ∈H e defines the trigger criterium according to which the trigger signal a (t) is monitored, it is also referred to as a trigger condition. H e heißt Triggermenge. H e's trigger quantity.

Ist das Triggerkriterium nur durch mehrere Bedingungen charakterisierbar, definiert man t e durch If the trigger criterion only be characterized by a number of conditions, is defined by t e

sei jetzt ein Funktionenvektor der Form is now a feature vector of the form

=(h₁, . . ., h Q ), Q∈ N und = (H₁,..., Q h), and N Q∈
H e =H e ¹× . H e = e H × ¹. . , . , ×H e Q ∈σ H e ¹×, . × H e H e ¹ × Q ∈σ. . , . , × H e Q , × H e Q,
wobei die h iA ×σ A , } - meßbare Funktionen von Werten aus A×A in H i ⊆H⊆ R sind und ein System von Teilmengen von H i ist, the h i {σ × σ A A,} - measurable functions of values of A × A in H i ⊆H⊆ R and a system of subsets of H i,

Die eingeführten Begriffe und Definitionen sollen an Hand einiger Beispiele illustriert werden. The introduced concepts and definitions will be illustrated by several examples.

1. Grenzwerttriggerung 1. Grenzwerttriggerung

Es gelte: It applies:

h=I - identische Abbildung h = I - identity mapping
Q=1, t=t* Q = 1, t = t *
H=A, H = A,

damit ist is therefore

h[a(t), a(t*)]=a(t) und h [a (t), a (t *)] = a (t) and
d t e g =min {t: a(t)∈H e , t∈T}. d t e g = min {t: a (t) ∈H e, t∈T}.

Ist H e =(a g - , a g ⁺) ein zusammenhängendes offenes Intervall aus R mit a g - =-∞ oder a g -R fest und a g ⁺=∞ oder a g ⁺∈ R fest und a g - a g ⁺, so erhält man die folgenden bekannten Triggerkriterien. H e = (a g -, g ⁺ a) a contiguous open interval of R with a g - = -∞ or a g - gR fixed and a ⁺ = ∞ or a g ⁺∈ R fixed and a g - a g ⁺, we obtain the following well-known trigger criteria.

2. Differenzentriggerung 2. Differenzentriggerung

Es gelte: It applies:

Q=1, t*=t-σ, σ<0, fest Q = 1, t * = t-σ, σ <0, with fixed
H e =[a g - , ∞), a g - 0. H e = [a g -, ∞), a g - 0th

h sei definiert durch h is defined by

h[a(t), a(t*)]=|a(t)-a(t*)| h [a (t), a (t *)] = | a (t) -A (t *) |

und der Zeitpunkt des ersten Eintretens des Triggerkriteriums durch and the time of the first occurrence of the trigger criterion,

d t e g =min{t: |a(t)-a(t-σ)|<a g - , t∈T}. d t e g = min {t: | a (t) -a (t-σ) | <a g -, t∈T}.

Der definierte Signalzustand wird hier durch eine sprunghafte Änderung des Signalverlaufes charakterisiert, dh der Zeitpunkt t e wird als Zeitpunkt definiert, zu dem sich der Signalverlauf a(t) innerhalb eines definierten Zeitintervalls σ um mehr als den Wert a g - <0 ändert. The defined signal state is here characterized by a sudden change of the signal curve, ie, the time t e is defined as the time at which the waveform a (t) within a defined time interval σ by more than the value a g - <0 changes.

Bemerkungen Comments

  • 1. Neben der reinen Differenzen- oder Abstandstriggerung kann zusätzlich eine Bewertung der Flankenrichtung low-high bzw. high-low zur Charakterisierung des definierten Signalzustandes hinzugezogen werden, man spricht dann auch von Trendtriggerung. 1. In addition to the pure Differenzen- or Abstandstriggerung an evaluation of the edge direction low-high and high-low for the characterization of the defined signal status can also be involved, you then also referred to Trendtriggerung. Die Funktion h wird dann ohne den Betrag definiert: h(a(t), a(t*)):=a(t)-a(t*)t e bestimmt man bei Differenzentriggerung mit The function h is then without the amount defined: h (a (t), a (t *)): = a (t) -a (t *) t e is determined with at Differenzentriggerung
    Low-High-Wechsel durch, und mit für High-Low-Wechsel durch Low-high change by, and with high-low change by
  • 2. Bei diskreter Triggerung mit äquidistanter Abtastfrequenz gilt: 2. with equidistant sampling is considered the case of discrete triggering:

Den Zeitpunkt des ersten Eintritts des Triggerkriteriums (Differenztriggerung) erhält man nach: The time of the first occurrence of the trigger criterion (Differenztriggerung) obtained by:

3. Monotonie-Triggerung 3. monotony triggering

Es gelte: It applies:

Das Triggerkriterium ist hier aus dem Monotonieverhalten des Triggers a(t) definierbar, es gilt: The trigger criterion here is from the monotony behavior of the trigger a (t) be defined, the following applies:

A.3. A.3. Stochastische Ansätze zur Triggerung von Meßvorgängen Stochastic approaches for the triggering of measurement processes

Bisherige Betrachtungen und Definitionen zur Triggerung setzten deterministische Triggersignale voraus. Previous considerations and definitions for triggering presuppose deterministic trigger signals. Verwendet man zur Triggerung Prozeßsignale, ist dies nicht mehr gegeben (vergl. Kap. A.2.). If, for triggering process signals, this is no longer present (comp. Chap. A.2.). Das am Auslösesignal k a erfaßte Signal wird deshalb im folgenden als stochastischer Prozeß (X i ) i ∈ T aufgefaßt, wobei T ia als Menge von Zeitpunkten (Zeitbasis) interpretiert wird. The detected at the trigger signal k a signal is therefore regarded in the following as a stochastic process (X i), i ∈ T, where T ia is interpreted as a set of time points (time base).

X T .=(X i ) i ∈ T , (T≠0) sei eine Familie von zufälligen Variablen über einen gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsraum [Ω, , P] mit Werten in einem meßbaren Raum [E, ]. X T. = (X i) i ∈ T, (T ≠ 0) be a family of random variables on a common probability space [Ω,, P] with values in a measurable space [E].

X (t, ω) kann als Abbildung von T×Ω in E aufgefaßt werden. X (ω t,) can be thought of as mapping of T × Ω in E. Für festes t∈T als Funktion von ω ist X (t, ω) (, )-meßbar X (t, ω)=X i (ω) für festes t. For fixed t∈T as a function of ω X (t, ω) (,) -measurable X (t, ω) = X i (ω) for fixed t.

Im folgenden sei i ⊆ die σ-Algebra der Ereignisse, die im Zusammenhang mit dem Prozeß X i bis zum Zeitpunkt t eintreten können. i sei die von den Größen (X s , st) erzeugte σ-Algebra, t =σ (X s , st). In the following, i ⊆ σ the algebra of events related to the process X i up to time t can occur. I was of the variables (X s, st) generated σ-algebra, t = σ (X s , st).
( i ) i ∈ T ist dann eine aufsteigende Familie von σ-Unteralgebren von , der Form si ⊆, s, t∈T mit st. (I) i ∈ T is then an ascending family of σ-subalgebras of which form sI ⊆, s, t∈T with st.

Definition A4: Definition A4:

Es sei [Ω, , P] ein Wahrscheinlichkeitsraum und ( i ) i ∈ R eine aufsteigende Familie von σ-Unteralgebren von B ([0, t]) sei eine σ-Algebra von Borel-Mengen über [0, t]. It is [Ω,, P] be a probability space and (i) i ∈ R an ascending family of σ-subalgebras of B ([0, t]) is a σ-algebra of Borel sets on [0, t]. Ein zufälliger Prozeß (X i ) i ∈ R definiert auf [Ω, , P] mit Werten in [E, B ] heißt meßbar bzgl. der Familie ( i ), falls für jedes t∈ R ⁺ die Abbildung (t, ω) → X i (ω) aus (0, t)×Ω in [E, ] meßbar bzgl. der σ-Algebra ist, die von B ([0, t])× i erzeugt wird. A random process (X i) i ∈ R defined in [Ω,, P] with values in [E, B] is called measurable with respect. The family (i) if, for every t∈ R ⁺ the mapping (t, ω ) → X i (ω) from (0, t) × Ω in [E] measured with respect to. the σ-algebra, s) × i generated by B ([0, t].

Zunächst soll der Begriff der Stoppzeit eingeführt werden. First, the concept of stopping time is to be introduced.

Definition A5: Definition A5:

Eine Abbildung τ von einer nichtleeren Menge Ω t ⊆Ω mit Werten in T heißt Stoppzeit bezüglich ( i ) i ∈ T oder kurz ( i )-Stoppzeit falls t∈T die Beziehung {τt}∈ i gilt. A mapping τ from a nonempty set Ω t ⊆Ω with values in T is called stopping time with respect to (i) i ∈ T or short (i) stop time if t∈T} {τt the relationship i ∈ applies.

Die Menge T wird ab jetzt entsprechend den Forderungen bei diskreten Meßwerterfassungssystemen als Menge diskreter Zeitpunkte betrachtet mit T={t¹, t², . The set T is now complying with the requirements for discrete measurement data acquisition systems considered as a set of discrete points in time T = {T¹, t². . , ., t N , . ., T N. . , .}, N∈ N . .} N∈ N.

Satz A1 Set A1

sei eine Folge zufälliger Größen über [Ω, , P] mit Werten in [E, B ], t i ∈T⊆ R und T={t¹, t², . be a sequence of random variables on [Ω,, P] with values in [E, B], i ∈T⊆ R and T = {t T¹, t². . , ., t N , . ., T N. . , .}. .}.

h sei eine meßbare Abbildung von E₁x . h is a measurable mapping from E₁x. . , . , xE MR :M∈ N , M<∞ und E i ⊆Ei. xE MR: M∈ N, M <∞ and E i ⊆Ei. Dann ist die Abbildung Then the mapping

t e (ω):t e :Ω→T mit t e (ω): t e: Ω → T with

eine ( i )-Stoppzeit. a (i) stop time.

Beweis Evidence

Da h eine meßbare Abbildung von Since h is a measurable mapping

E₁′x . E₁'x. . , . , xE MR ist, gilt xE MR is true

h -1 (S′)∈σ E₁x . h -1 (S ') ∈σ E₁x. . , . , xE , xE,
S′∈ R . S'∈ R.

Es ist noch zu zeigen: We have to show yet:

{ω:t e (ω)t}∈ t mit i =σ(X s , st); {Ω: t e (ω) ∈ t} t i = σ (X s, st); t∈T. t∈T.

Dies gilt nach folgenden Bedingungen This applies to the following conditions

Im folgenden soll nun der Zeitpunkt t e des ersten Eintretens des Triggerkriteriums auf X τ als Stoppzeit eingeführt werden, wobei das Triggerkriterium jetzt über stochastische Eigenschaften und Merkmale des Prozesses X t definiert werden soll. Hereinafter, the time t e of the first occurrence of the trigger criterion to X τ is now to be introduced as a stop time, wherein the trigger criterion is now to be defined by stochastic properties and characteristics of the process X t.

Zur Beschreibung des Triggerkriteriums dient eine Abbildung h von Used to describe the trigger criterion a mapping h of

mit Werten in einem meßbaren Raum [H, ], mit with values in a measurable space [H], with

Für feste t₁, t₂, . For fixed t₁, t₂. . , ., t N als Funktion von ω ist ., T N as a function of ω is

Definition A6 Definition A6

Es sei H e eine Teilmenge von H und h eine Abbildung von Let H be a subset of e and h is an illustration of H

in H. Dann bezeichnet man die Bedingung in H. Then one calls the condition

als Triggerkriterium (Triggerbedingung). as a trigger criterion (trigger condition). H e heißt Triggermenge. H e's trigger quantity.

Definition A7 Definition A7

Die Abbildung t e mit t e :Ω→T heißt Zeitpunkt des ersten Eintretens des Triggerkriteriums {h∈H e } falls gilt: The mapping t e with t e: Ω → T is called the time of the first occurrence of the trigger criterion h∈H {e} if the following holds:

Folgerung A1 Corollary A1

Es sei N=1; Let N = 1; [H, ]:=[E, ] und h (t, ω)=X (t, ω) ein zufälliger Prozeß. i sei eine aufsteigende Familie von σ-Unteralgebren von . [H]. = [E] and h (t, ω) = x (t, ω) is a random process i is an ascending family of σ-subalgebras of.

Dann ist die Abbildung Then the mapping

t e :=inf (t:X i (ω)∈H e , t∈T) eine ( i )-Stoppzeit. t e: = inf (t: X i (ω) ∈H e, t∈T) a (i) stop time.

Beweis Evidence

Folgt aus Satz A1 mit M=1 und h=I identische Abbildung ∎ Follows from Theorem A1 with M = 1 and h = I identity mapping ∎

Es sei It should be

eine Folge zeitlich aufeinanderfolgender gegebenenfalls abhängiger Zufallsgrößen definiert auf [Ω, , P] mit Werten in [E, ]. a sequence of consecutive optionally dependent random variables defined on [Ω,, P] with values in [E]. Es gelte EX t =µ<∞. Suppose that μ = EX t <∞.

Das Triggerkriterium wird im folgenden über Eigenschaften von Stichprobenfunktionen der Folge The trigger criterion in the following on the properties of sample functions of the sequence

eingeführt. introduced. Die Schätzung des Triggerzeitpunktes t e erfolgt über die gleitende Schätzung von Stichprobenfunktionen. The estimation of the trigger time t e is via the sliding estimation of sampling functions.

a) Ermittlung von t e über die gleitende Mittelwertschätzung a) Identification of t e on the moving average estimate Folgerung A2 Corollary A2

Es sei h¹ eine Abbildung von It was a picture of H¹

wobei gilt with the proviso

eine ( i )-Stoppzeit. a (i) stop time.

Beweis Evidence

Folgt aus Satz A1 und Meßbarkeitseigenschaften mit Follows from Theorem A1 and Meßbarkeitseigenschaften with

das heißt, als Linearkombination meßbarer Größen X t (ω) ist h wieder meßbar. that is, h is again measured as a linear combination of measurable variables X t (ω).

b) Ermittlung von t e über gleitende Momentenfunktionenschätzung b) Determination of t e about moving moment function estimation Folgerung A3 Corollary A3

Es sei m h K eine Abbildung von Let m be a mapping from K h

wobei gilt with the proviso

eine ( t )-Stoppzeit. a (t) stop time.

Beweis Evidence

m h K ist nach Meßbarkeitseigenschaften eine meßbare Funktion, die Aussage folgt somit aus Satz A1 ∎ K m h after Meßbarkeitseigenschaften a measurable function, the statement thus follows from Theorem A1 ∎

Bemerkung Remark

Für K=2 entspricht die gleitende Schätzung der 2. Momentenfunktion einer Schätzung des Effektivwertes zum Quadrat der Folge For K = 2, the sliding estimate the 2nd moment function corresponds to an estimate of the effective value to the square of the result

c) Ermittlung von t e über gleitende zentrierte Momentenfunktionenschätzung c) Determination of t e on sliding centered moment function estimation Folgerung A4 Corollary A4

Es sei Z h K eine Abbildung von Let Z be a mapping from K h

wobei gilt with the proviso

eine ( i )-Stoppzeit. a (i) stop time.

Beweis Evidence

Analog Beweis Folgerung A3 ∎ Analog evidence inference A3 ∎

Bemerkungen Comments

  • 1. Für K=2 entspricht die gleitende Schätzung der 2. zentrierten Momentenfunktion der Schätzung der Streuung der Folge 1. For K = 2, the sliding estimate the 2nd centered moment function corresponds to the estimate of the scatter of the result
  • 2. Ist µ unbekannt, wird µ durch die Schätzung gemäß Folgerung A2 ersetzt. 2. If μ is unknown, μ is replaced by the estimate according to Corollary A2.

Der wesentliche Nachteil stochastischer Ansätze zur Definition von Triggerzeitpunkten auf Basis von Stichprobenfunktionen liegt in der Trägheit der Indikation des Triggerkriteriums sowie in den geringen Möglichkeiten der Anpaßbarkeit an spezielle Signalstrukturen des Auslösekanals. The main disadvantage of stochastic approaches to definition of trigger points in time on a test basis functions is the inertia of the indication of the trigger criterion and in the low possibilities of adaptability to specific signal structures of the trigger channel. Die Realisierung dieser Triggerung mittels rechnergestützter Meßwerterfassungssysteme erfordert einen hohen Speicherbedarf, sowie extrem hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten. The realization of these triggering using computerized Meßwerterfassungssysteme requires a large memory requirements, as well as extremely high processing speeds. Die Überwindung dieser Nachteile ist unter Nutzung von Verfahren der stochastischen Approximation zur Konstruktion rekursiver Triggerverfahren möglich. Overcoming these drawbacks is possible using the method of stochastic approximation method for constructing recursive trigger method.
Von großem praktischen Interesse sind Verfahren, die mittels rechnergestützten Meßwerterfassungssystemen in Echtzeit und mit geringem Speicherplatzbedarf realisierbar sind. Of great practical interest are methods that can be realized by means of computer-aided measurement data acquisition in real time and with minimal memory footprint.

A.4. A.4. Triggerung auf Basis von Verfahren der stochastischen Approximation Trigger-based method of stochastic approximation

Die Bestimmung des Triggerzeitpunktes erfolgt auch hier über die Schätzung von Kenngrößen von Stichprobenfunktionen. The determination of the trigger timing is also done via the estimation of parameters of the audit functions. Zur Schätzung erfolgt die Konstruktion rekursiver Verfahren der Gestalt: To estimate the construction is recursive method of the form:

wobei W eine meßbare Funktion, definiert auf R ×E mit Werten in R , darstellt. where W is a measurable function defined on R × E with values in R,. Für die Folge γ t gilt: For subsequent γ t is true:

Die Konvergenz dieser Verfahren kann mittels Methoden der stochastischen Approximation nachgewiesen werden. The convergence of these methods can be detected by methods of stochastic approximation. Dabei liefert die Theorie der stochastischen Approximation sowohl die Möglichkeit eine Vielzahl derartiger rekursiver Schätzfunktionen zu konstruieren, als auch Grundgedanken für eine adaptive Gestaltung dieser Prozeduren. The theory of stochastic approximation provides both the opportunity to construct a variety of such recursive estimators, as well as basic ideas for adaptive design of these procedures.

Unter Adaptivität wird dabei eine Anpassung der Schätzalgorithmen an veränderte Strukturbedingungen (Instationaritäten) der Prozesse verstanden, wobei gegebenenfalls ein Verzicht auf Konvergenz im klassischen Sinne erfolgt. Under adaptivity is an adaption of the estimation algorithms to changing structural conditions (unsteadiness) understand the processes, which optionally takes a waiver of convergence in the classical sense. Diese Herangehensweise wird ausführlich im Abschnitt B beschrieben. This approach is described in detail in section B.

Auf der Basis der allgemeinen Ansätze zur stochastischen Approximation erfolgt die Konstruktion rekursiver Schätzverfahren für Kenngrößen von Stichprobenfunktionen. On the basis of the general approaches to stochastic approximation, the construction is recursive estimation method for sampling test parameters functions. Dabei werden im folgenden Ergebnisse von Abschnitt B zur Definition und Ermittlung des Triggerzeitpunktes t e verwendet. In this case, the trigger time t s are used in the following results from Section B for the definition and identification. Die Verfahren zeichnen sich durch eine hohe Prozeßanpaßbarkeit aus. The methods are characterized by a high Prozeßanpaßbarkeit.

Von großer Bedeutung ist dabei die Wahl der Folge γ n , über die die Geschwindigkeit der Anpassung (Adaption) von Kenngrößen an Signalstrukturen und Muster gesteuert werden kann. Of great importance is the choice of the sequence γ n, on the rate of adaptation (adaptation) of parameters can be controlled to signal structures and patterns. Auf Wirkungsweise und Definitionsmöglichkeiten der Folge γ n wird im Abschnitt B.2 ausführlich behandelt. N γ mode of action and possible definitions of the sequence is discussed in detail in Section B.2.

a) Schätzung von t e über die rekursive Schätzung von Momentenfunktionen a) an estimate of t e on the recursive estimation of moment functions Folgerung A5 Conclusion A5

Es sei m h K eine Abbildung von Let m be a mapping from K h

wobei m h K rekursiv gemäß where m h K recursively according to

berechnet wird, eine ( i )-Stoppzeit. is calculated, an (i) stop time.

Beweis Evidence

h ist als Funktion meßbarer Größen wieder meßbar und erfüllt somit die Bedingungen vom Satz 1 ∎ h as a function of measurable quantities measured again and meets the conditions of theorem 1 ∎

Bemerkungen Comments

  • 1. Für K=1 erfolgt die Schätzung der Mittelwertfunktion der Folge {X t }. 1. For k = 1, the estimate of the mean value function of the sequence {X t} is carried out.
  • 2. Für K=2 erfolgt die Schätzung des quadratischen Effektivwertes der Folge {X t }. 2. For K = 2, the estimate of the square root mean square value of the sequence {X t} is performed.
b) Schätzung von t e auf Basis der Schätzung zentrierter Momentenfunktion b) estimate of t e based on the estimation centered moment function Folgerung A6 Conclusion A6

Es sei z h K eine Abbildung von H×E in H, H e ⊆H; Let z h K a mapping from E into H × H, H e ⊆H; und, and,

wobei z h K rekursiv gemäß where z h K recursively according to

berechnet wird, eine ( t )-Stoppzeit. is calculated, a (t) stop time.

Beweis Evidence

Analog Beweis Folgerung A5 ∎ Analog evidence inference ∎ A5

Bemerkungen Comments

1. Für K=2 erfolgt die Schätzung der Streuung der Folge {X t }. 1. For K = 2, the estimate of the scatter of the sequence {X t} is performed.

2. Ist µ unbekannt, wird µ durch die Schätzung 2. If μ is unknown, μ is the estimate

gemäß Folgerung A5 ersetzt. replaced in accordance conclusion A5.

c) Schätzung von t e auf Basis der Schätzung von Quantilwerten c) estimate of t e based on the estimation of quantile

Sei Be

eine Folge von identisch verteilten Zufallsgrößen mit der Verteilungsfunktion F X . a sequence of identically distributed random variables with distribution function F X.

Definition A8 Definition A8

Z α heißt α-Quantil der Verteilung F X , falls gilt Z α is called α-quantile of the distribution F X, if applicable

F X (Z α )αF X (Z a +0) mit 0<α<1. F X (Z α) αF X (Z a + 0) with 0 <α <. 1

Im Abschnitt B.1 wird ein rekursives Verfahren zur Schätzung der α-Quantile durch In Section B.1 a recursive procedure to estimate the α-quantile is

beschrieben. described.

Auf der Basis dieses Verfahrens erfolgt die Definition zweier Toleranzbereichsgrenzen für die Zufallsgrößen Based on this method, the definition of two tolerance limits for the random variables is done

die einen prozentualen Anteil α · 100% dieser Zufallsgrößen einschließen. which include a percentage α · 100% of these random variables.

Die Toleranzbereichsgrenzen Z i ⁺ und Z i - werden rekursiv nach ⁺=z₀⁺ Startwert, fest, beliebig. The tolerance limits Z i and Z i- be recursively for ⁺ = z₀⁺ start value, fixed, arbitrary.

und and

bestimmt certainly

Z i ⁺ - heißt oberer Schwellwert zum Zeitpunkt t i ; Z i ⁺ - ie upper threshold at time t i;
Z i - - heißt unterer Schwellwert zum Zeitpunkt t i . Z i - - ie lower threshold at time t i.

Im folgenden werden Triggerzeitpunkte t e des ersten Eintretens eines definierten Signalzustandes eingeführt, wobei die Definition des Triggerkriteriums über stochastische Kenngrößen auf Basis der Schwellwerte Z t ⁺, Z t - erfolgt. In the following, the trigger time points are t e of the first occurrence of a defined signal state introduced, wherein the definition of the trigger criterion on stochastic parameters on the basis of thresholds Z t ⁺, Z t - takes place.

Starke Schwankungen in der Folge der Zufallsgrößen Large variations in the sequence of random variables

werden durch das Ansteigen der Intervallbreite be indicated by the increase of the interval width

z. B. über einen Grenzwert a g angezeigt. z. B. appears above a threshold a g.

Aussagen über Monotonie-Verhalten der Folge der Zufallsgrößen Statements about monotonicity behavior of the sequence of random variables

erhält man z. B. durch obtained eg by.

Dabei gibt Q t e W den Zeitpunkt an, zu dem sich in der Folge der Zufallsgrößen Here, Q is t e W the date on which the sequence of random variables

ein monotoner Trend (monoton wachsend) der Länge n w zeigt. a monotonic trend (monotonically increasing) of length n w shows.

Analog gilt für Abschnitte der Länge n F , in denen die Folge Analogously applies to portions of the length n F, in which the follow-

monoton fällt: monotonically falls:

mit with

Bemerkungen Comments

  • 1. Über die Schwellwerte Z t ⁺ und Z t - lassen sich eine große Vielzahl von Signaleigenschaften beschreiben, die gleichzeitig zur Definition von Triggerkriterien herangezogen werden können. 1. About the thresholds Z t and Z t- can be a wide variety of signal characteristics describe, which can be used to define trigger criteria simultaneously.
  • 2. Eine optimale Anpassung von Kenngrößen über Quantilwertschätzungen läßt sich durch geeignete Wahl von γ t und α erreichen. 2. An optimal adjustment of parameters can be achieved via Quantilwertschätzungen α is t by a suitable choice of γ and.
d. Rekursive Schätzung für Werte von Korrelationsfunktionen d. Recursive estimation of values of correlation functions

Es seien There are

zwei Folgen von Zufallsgrößen mit two sequences of random variables with

= f · (X, ν∈ R ⁺, f - meßbar, es gelte = F * (X, R ν∈ ⁺, f - measurable, it was necessary

τ=ν · Δt, Δt:=(t i+1 -t i ), t τ = ν · At, .DELTA.t: = (t i + 1 -t i), t

und sei eine Folge unabhängiger Zufallsgrößen. and be a sequence of independent random variables.

Durch By

ist eine rekursive Schätzung für die Autokorrelation des Prozesses X T gegeben. is given a recursive estimate of the autocorrelation of the process X T.

Mit τ t e Aut , wobei With τ t e Aut, where

wird der Triggerzeitpunkt eingeführt, zu dem die rekursive Punkt schätzung der Autokorrelationsfunktion des Prozesses X t in der Triggermenge H e liegt. the trigger time is introduced to the recursive point estimate of the autocorrelation function of the process X t in the trigger set H e is.

Analog ist über die Kreuzkorrelation zweier Prozesse X T , Y T (nach obiger Defination) ein Triggerkriterium definierbar. Similarly, using the cross-correlation of two processes X t, Y t (according to the above Defination) a trigger criterion defined.

und somit der erste Zeitpunkt, zu dem die rekursive Schätzung für die Kreuzkorrelation der Folgen and thus the first time at which the recursive estimate of the cross correlation of the sequences

Werte in H e annimmt. Takes values in H e.

Die Konvergenz beider rekursiver Verfahren für die Schätzung von Werten der Auto- und Kreuzkorrelationsfunktion für Folgen von Zu fallsgrößen entsprechend den obigen Bedingungen folgt aus Satz A 2. The convergence of the two recursive method for the estimation of values of the auto- and cross-correlation function for sequences of event sizes according to the above conditions, it follows from Theorem A. 2

Satz A 2 A set of 2

Es sei It should be

eine Folge zweidimensionaler zu fälliger Vektoren mit a sequence of two-dimensional vectors with due to

einer Folge von unabhängigen Zufallsgrößen und a sequence of independent random variables and

g und f seien meßbare Abbildungen. g and f are measurable figures.

Durch By

sei eine Folge von Zufallsgrößen be a sequence of random variables

definiert defined

ist die σ-Algebra der Ereignisse, die bis zum Zeitpunkt u in Zusammenhang mit dem zufälligen Prozeß eingetreten sind. is the σ-algebra of events that have occurred and until the time associated with the random process. Unter der Bedingung, daß Under the condition that

mit t=0, 1, 2, . with t = 0, 1, 2,. . , ., c=constant gelten, konvergiert die Schätzfunktionsfolge {M t } mit ., C = constant apply the estimator converges sequence {M t} with

M o : = m o , beliebig, Startwert, M o: o = m, arbitrary starting value,

M t+1 : = M t+ γ t (Z t K - M t ), K ∈ N M t + 1: = M t + γ t (Z t K - M t), K ∈ N

mit Wahrscheinlichkeit Eins gegen den Erwartungswert with probability one against the expected value

EZ t K = µ K . EZ t K = K μ.

Beweis Evidence

Der Beweis des Satzes folgt aus Punkt B0. The proof of the theorem follows from point B0. In der dortigen Termi nologie mit ξ t =Z t , a(t)=γ t wurde gezeigt, daß eine stationäre stark mischende Folge von Zufallsgrößen Z t (ω) über einem Wahr scheinlichkeitsraum [Ω, , P], wobei für In the local Termi technology with ξ t = Z t, A (t) = γ t has been shown that a stationary strong mixing sequence of random variables Z t (ω) over a true scheinlichkeitsraum [Ω,, P], where for

erfüllt ist und unter den Bedingungen a) und b) des Satzes die oben definierte Schätzfunktionenfolge (M t ) mit Wahrscheinlichkeit Eins gegen EZ t KK konvergiert. is fulfilled and under the conditions a) and b) of the theorem, the above-defined sequence estimator (M t) with probability one against EZ t K = K μ converges. Es bleibt zu zeigen, daß u die Bedingung (*) erfüllt. It remains to show that u satisfies (*) is satisfied. Es sei τ<t N+v -t N . Let τ <t N + N v -t.

Es gilt: The following applies:

sei eine Folge unabhängiger Zufallsgrößen. be a sequence of independent random variables.

Es gilt: The following applies:

sind unabhängige zufällige Vektoren mit i≠j≠K≠l, wobei o. B. d. A. i<j<K<l gelte. are independent random vectors with i ≠ j ≠ K ≠ l, o., d. A. i <j <K <l applies.

Aufgrund von Meßbarkeitseigenschaften gilt für die zufälligen Größen Due to Meßbarkeitseigenschaften true for the random variables

mit f-meßbare Funktion, daß f₁(ω) und f₂(ω) unabhängig sind. with f-measurable function that f₁ (ω) and f₂ (ω) are independent.

Setzt man t i =t N ; Substituting t i = t N; t j =t N+v ; t j = N t + v; t K =t N+w und t l =t N+W+V mit t N+W -t N τ und w<v, so sind die Zufallsgrößen K t = t N + w and t l = t N + W + V + W t N t N and τ w <v, then the random variables

unabhängig. independent. Setzt man o. B. d. A. s=t N , so folgt wegen der Unab hängigkeit von If, o., D. A. s = t N, it follows for the inde- pendence of

α(τ)=0 und damit der Beweis des Satzes ∎ α (τ) = 0 and thus the proof of the theorem ∎

Bemerkungen Comments

  • 1. Für g=I erhält man ein rekursives Schätzverfahren für die Autokorrelationsfunktion von {X t }. 1. For G = I is obtained a recursive estimation procedure for the autocorrelation function of {X t}.
  • 2. Gilt so erhält man ein rekursives Schätzver fahren für die Kreuzkorrelation zwischen die Struktur ist in praktischen Anwendungen häufig gegeben, etwa bei Stoßfortpflanzung über eine Welle bzw. Beeinflussungen zwischen benachbarten Meßstel len biomedizinischer Signale. 2. Applies we obtain a recursive Schätzver go for the cross-correlation between the structure is often given in practical applications, such as shock propagation through a shaft or interference between adjacent Meßstel sources of biomedical signals.
  • 3. Ein zur Autokorrelation ähnliches Verfahren, das in prakti schen Anwendungen (insbesondere zur Überwachung auf spezielle Frequenzkomponenten) anwendbar ist, erhält man über 3. A similar process for the auto-correlation, which is in practical's applications (in particular for monitoring for specific frequency components) applicable, is obtained over
3.5. 3.5. Konstruktion von Verfahren zur Struktur- und Mustererken nung mittels komplexer Triggerung Design of methods for structural and Mustererken tion using complex triggering

Es sei {k¹, . Let {K¹. . , ., k L } eine Teilmenge der Menge der Auslösekanäle K a und a¹, . ., K L} is a subset of the set of triggering channels K a and a¹. . , ., a L , die entsprechend dem Auslösekanal erfaßbaren Trig gersignale (deterministische, stochastische oder Mischstruktu ren). ., A L, which according to the trigger channel detectable Trig gersignale (deterministic, stochastic or Mischstruktu ren). Zur Vereinfachung der Darstellung wird eine graphische Sym bolik vergl. Fig. A 5 zur Kennzeichnung von Triggermodulen eingeführt. For ease of illustration a graph Sym A is Bolik see FIG. FIG. 5 is inserted for the identification of trigger modules.

Als Triggermodul TM i bezeichnet man dabei einen Algorithmus A i (Rechnerprogramm-Modul), der den Zeitpunkt t e i des ersten Ein tretens eines Triggerkriteriums {h i (a) ∈ H e i } bestimmt. The trigger module TM i is called here an algorithm A i (computer program) module, which determines the time t e i of the first A force of a trigger criterion {h i (a) ∈ H e i}.

Es sei a=(a¹, . . ., a L ) der Vektor der Auslösekanäle und Let a = (a¹,..., A L) is the vector of the release channels and

eine Stichprobenfunktion des Meß kanals i mit der Zeitbasis {t N-M+1 , . a sample function of the measuring channel i with time basis {t N-M + 1,. . , .,t N }. ., T N}. h sei eine meßbare Funktion mit h is a measurable function with

h: E₁¹x . h: E₁¹x. . , .xE M ¹x . .xE M ¹x. . , .xE₁ L x . .xE₁ L x. . , .xE M LR . .xE M LR.

Dann läßt sich durch {h (a¹, . . ., a L ) ∈ H e , H₂∈ R } ein mehrkanaliges Triggerkrite rium konstruieren. Then be {(. A¹.., A L) h ∈ H e, H₂∈ R} by constructing a multi-channel Triggerkrite criterion.

Definition A 9 Definition 9 A

Eine Triggerung heißt komplexe Triggerung, falls der Zeitpunkt t a der Auslösung des Start/Stop eines Meßvorganges als logisch arithmetischer Ausdruck von Zeitpunkten t e des ersten Eintretens von Triggerkriterien und zeitlichen Verzögerungskonstanten t v darstellar ist. A triggering means complex triggering, if the time t A of the initiation of the start / stop of a measurement process as a logical arithmetic expression of points in time t E of the first occurrence of trigger criteria and time delay t v is darstellar constants.

Eine allgemeine Darstellung einer komplexen Triggerung wird in Fig. A 6 gegeben. A general representation of a complex triggering is given in Fig. 6 A. Komplexe Triggerverfahren dienen der Indikation von Signalmustern und Strukturen, die entsprechend einer technischen oder medizinischen Problemstellung definiert werden. Complex trigger processes serve the indication signal patterns and structures that are defined according to a technical or medical problem. Anwendungen dieser Methode sind im Ausführungsbeispiel beschrieben, dabei wurde folgendes Konstruktionsprinzip verwendet. Applications of this method are described in the exemplary embodiment, thereby following construction principle was used.

Es beruht auf mehreren Verfahrensschritten: It is based on several steps:

  • 1. Voruntersuchungen zur Signalstruktur der Triggersignale 1. studies in signal structure of the trigger signals
    • - Reproduzierbarkeit, - Reproducibility,
    • - Variantenvielfalt und -breite, - Variety and width,
    • - zeitliche Regimes in Mustern, - Temporal regime in patterns
    • - Zeitsynchronität zwischen unterschiedlichen Kanälen zur Ermittlung von Verzögerungskonstanten. - Time synchronization between different channels to determine delay constants.
  • 2. Signalsegmentierung 2. Signal Segmentation
    Untersuchung der Triggersignale in bezug auf mathematisch be schreibbare Signaleigenschaften, Bestimmung von Signalabschnitten gleicher Eigenschaften und Charakterisierung der zeitlichen Abfolge von Segmenten unterschiedlicher Signaleigenschaften. Investigation of the trigger signals in respect to be mathematically writable signal characteristics, determination of signal portions of the same properties, and characterization of the temporal sequence of signal segments of different properties.
  • 3. Auswahl, Anpassung und Optimierung der Triggerverfahren zur Erkennung der Signaleigenschaften in den einzelnen Segmenten Auswahl des Triggerkriteriums, Wahl der Folge γ n , Einstellung von Regelgrößen (α ua). 3. Selection, adjust and optimize the trigger method for detecting the signal characteristics in the various segments of the trigger selection criterion, choice of the sequence γ n, adjustment of control parameters (α, etc.).
  • 4. Arithmetische und logische Verknüpfung, vergl. Fig. A6 der prozeßangepaßten Triggerverfahren entsprechend dem zeitlichen Regime der zu erkennenden Muster und Strukturen. 4. Arithmetic and logic operation, cf. Fig.. A6 of the process-matched trigger method according to the time regime of the pattern to be recognized and structures.
Bemerkungen Comments

  • 1. Für mehrkanalige Untersuchungen liegt entweder Unabhängigkeit der Triggersignale a¹, . 1. For multi-channel studies either independence of the trigger signals is a¹. . , ., a L vor, oder sie wird im Modell vorausgesetzt, so daß bei stochastischen Signalstrukturen bzgl. der entsprechenden Wahrscheinlichkeitsräume keine zu sätzlichen Überlegungen notwendig sind. ., A L prior to, or it is assumed in the model, so that no additional to considerations are required with respect to stochastic signal structures. Likelihood of the corresponding rooms.
  • 2. Bei der Verallgemeinerung der Triggerbegriffe, ausgehend von dem technisch bekannten Stand, bietet die Einführung der mathemati schen Struktur Stoppzeit die Möglichkeit, die in der Arbeit kon struierten Triggerkriterien in einheitlicher Form zu definieren und unter Ausnutzung von Eigenschaften von Stoppzeiten zu einem verallgemeinerten Modell der Triggerung zu gelangen. 2. The generalization of the trigger terms, starting from the state technically known, the introduction of math matic structure stop time offers the possibility to define the working con structed trigger criteria in an integrated way and taking advantage of properties of stopping times a generalized model To get triggered. Von großer praktischer Bedeutung ist dabei die Tatsache, daß logische und arithmetische Verknüpfungen (Mehrkanalanalyse) im allgemeinen nicht aus Stoppzeitenmodellen herausführen. Of great practical importance is the fact that logical and arithmetic operations (multi-channel analysis) are generally not lead out of stop time models.
A. 6. Zeitlich dynamische Triggerung in Meßwerterfassungssystemen A. 6. Time-triggered dynamic measurement data acquisition in

Es sei a(t) ein Triggersignal und k a ∈ K der dazugehörigen Trig gerkanal. Let a (t) is a trigger signal and k ∈ K of a corresponding Trig ger channel. Die Folge The result

charakterisiere Auslösezeit punkte bzgl. Triggerkriterien auf a(t) gemäß (A. 1/1). characterize tripping time points with respect. Trigger criteria on a (t) according to (A. 1/1).

Definition A 10 Definition 10 A

Unter zeitlich dynamischer Triggerung von Meßwerterfassungssy stemen versteht man die Erfassung (Messung) von Werten x i auf einem oder mehreren Meßkanälen Time under dynamic triggering Meßwerterfassungssy tems refers to the detection (measurement) of values x i on one or more measurement channels

mit der Zeitbasisa, wobei als Zeitbasis Ta die Folge der Auslösezeit punkte with the Zeitbasisa, where as a time base Ta is the result of tripping time points

dient. is used. Als Ergebnis einer zeitlich dynamisch getriggerten Meßwerterfassung liegen Meßreihen der Form As a result, a dynamic time-triggered data acquisition are sets of measurements of the form

vor. in front.

Zur Ermittlung der Zeitpunkte t a i können Verfahren gemäß A.1. To determine the time points t a i methods according A.1. bis A.4. to A.4. herangezogen werden. be used.

Die praktische Bedeutung von Verfahren der zeitlich dynamischen Triggerung liegt in ihrem Beitrag zur Lösung von Problemstellun gen wie The practical significance of the temporal dynamic triggering method lies in its contribution to the solution of Problemstellun conditions as

  • 1. Optimierung des Verhältnisses Abtastfrequenz zu Datenmenge, 1. Optimization of sampling ratio to the amount of data,
  • 2. Datenreduktion durch ereignisbezogene Meßwertaufnahme, 2. Data reduction by event-related measured values,
  • 3. Konstruktion von Überwachungsverfahren mit geringem Speicher platzbedarf. 3. Construction of monitoring method with low memory space requirements.

Anhand der Optimierung von Abtastfrequenzen soll im folgenden Methodik und Konstruktionsprinzipien zeitlich dynamischer Trigger verfahren dargestellt werden. Based on the optimization of sampling should be displayed in the following procedural methodology and design principles temporally dynamic trigger.

Algorithmen zur Wahl der Abtastfrequenz f A (bzw. der Zeitbasis T) Algorithms for selecting the sampling frequency f A (or the time base T)

Die Fragestellung nach der Wahl der Abtastfrequenz f A im Sinne einer Optimierung des Verhältnisses Abtastfehler und Datenmenge ist in der Literatur als Abtasttheorem bekannt und behandelt wor den, dabei wird gefordert The question about the choice of sampling frequency f A in terms of optimizing the relationship sampling error and amount of data is known in the literature as sampling and treated the wor, it is required

Dies setzt für das Leistungsspektrum S AA (f) von a(t) voraus, daß gilt: This implies for the power spectrum S AA (f) of a (t) such that:

S AA (f) = 0; S AA (f) = 0; f<f g . f <f g. (A.6/1) (A.6 / 1)

In den meisten praktischen Anwendungen ist a(t) ein stochasti sches Signal mit Tiefpaßverhalten und somit (A.6/1) nur in weni gen Fällen gegeben. In most practical applications, a stochastic signals are available with low-pass and thus (A.6 / 1) is given only in cases Weni conditions a (t). Unter anderem werden in der Literatur Verfahren zur Bestimmung der Abtastzeit und entsprechende Fehlerabschätzun gen gegeben. Among other methods for determining the sampling time and corresponding Fehlerabschätzun be given gene in the literature. Grundgedanke der dort angegebenen Verfahren ist es, die Optimierung der Abtastfrequenz über die Ermittlung der Zeit punkte der Mittelwertdurchgänge bzw. der Zeitpunkte des Auftre tens von Signalextrema zu erreichen. Basic idea of the method, it is stated there, the optimization of the sampling time points on the determination of the mean value passages or the timing of the Auftre tens of Signalextrema reach. Die Ermittlung dieser Zeit punkte kann man über die folgenden adaptiven Triggerverfahren vollziehen. The determination of these time points can make the following trigger adaptive method.

Ermittlung der Zeitpunkte der Mittelwertdurchgänge Determining the points in time of the averaging passages

Es sei T m eine äquidistante Zeitbasis mit Let T m equidistant time base with

ein stochastischer Prozeß mit der Zeitbasis T m . a stochastic process with the time base T m. Aus der prakti schen Problemstellung heraus muß gesichert sein, daß τ m kleiner als die kleinste Zeitspanne zwischen zwei Mittelwertdurchgängen gewählt werden kann. From the practical rule out problem must be certain that you can choose τ m is smaller than the smallest time interval between two averaging passes. Aus diesem Grunde wird Is for this reason

angesetzt, wobei f A max die maximal mögliche Abtastfrequenz des Meßwerterfassungssystems dargestellt. set where f A max represented the maximum sampling frequency of the Meßwerterfassungssystems. Im anderen Fall ist für die Problemstellung ungeeignet. In the other case is unsuitable for the problem. Zur Konstruktion des Verfahrens ver wendet man die Abbildung m h 1 aus Folgerung A5 (adaptive Mittel wertbildung). To construct the process ver one applies the mapping m h 1 from Corollary A5 (adaptive averaging). Der Einfachheit halber setzt man m h 1 =h. For simplicity, we set m h 1 = h.

Es gilt: The following applies:

Ein Mittelwertdurchgang wird dann durch An average passage is then

charakterisiert, characterized,
man definiert [a, b]*:=[min {a, b}, max {a, b}]. is defined [a, b] *: = [min {a, b}, max {a, b}].

Die mittlere Zeitspanne zwischen zwei aufeinander folgenden Mit telwertdurchgängen im Intervall I k mit I k =[t₁ m , t k m ] berechnet sich dann nach The mean time interval between two successive With telwertdurchgängen in the interval I k I k = [t₁ m, t k m] then is calculated according to

wobei in which

gilt . applies. Durch By

wird eine einfache Berechnungsvorschrift für ϒ k gegeben. is given a simple formula for calculating Υ k. Die Zeitpunkte der Mittelwertdurchgänge The points in time of the averaging passages

sind wegen dem Triggerkriterium are due to the trigger criterion

nach Folgerung A5 Stoppzeiten bzgl. t . by implication A5 stopping times with respect. t.

Die Bestimmung einer prozeßangepaßten Zeitbasis The determination of a process-adapted time base

für die Abtastung des Prozesses {X t } ist ua auf Grundlage fol gender Kenngröße mit for sampling the process {X t} is among other things based on gender fol parameter with

möglich. possible.

B. Anwendung von Methoden der stochastischen Approximation zur Konstruktion adaptiver Schätzfunktionenfolgen B. Application of methods of stochastic approximation method for constructing adaptive estimator Follow B.0. B.0. Stochastische Approximation Stochastic approximation

In der Theorie der stochastischen Approximation wird davon ausgegangen, daß eine in ihrem Verlauf unbekannte Funktion R(x) in beliebigen Punkten x der reellen Achse E₁ "gemessen" werden kann. In the theory of stochastic approximation, it is assumed that an unknown in their course function R (x) in any point x can be the real axis E₁ "measured". Nur gewisse Charakteristika der Funktion R(x), betreffs ihrer Stetigkeit, Monotonie usw. seien gegeben und insbesondere sei bekannt, daß die Gleichung Only certain characteristics of R (x) function, as to their continuity, monotonicity, etc. are given, and in particular is known that the equation

R(x)=α, α ∈ E₁ (B./1) R (x) = α, α ∈ E₁ (example / 1)

eine eindeutige Lösung x o besitzt. has a unique solution x o. Eine Aufgabe wird nun darin gesehen, mit Hilfe der Meßdaten von R(x) (der Meßfehler sei dabei nicht vernachlässigbar) eine Folge konsistenter Punktschätzungen für x o zu konstruieren. A task is now seen in (was not negligible, the measurement error) using the measured data of R (x) be a sequence of consistent point estimates for x to construct o.

Diese Aufgabe ist folgendermaßen lösbar: This problem is solved as follows:

Es sei Y t+1 (X(t),ω) das Resultat der Messung in X(t) zur Zeit t+1. Let y t + 1 (X (t), ω) the result of measurement in the X (t) at time t + 1st

In einer einfachen Situation ist z. B. In a simple situation z. B.

Y t+1 (X(t),ω) = R(X(t)) + G(t+1,X(t), ξ(t+1,ω)) (B./2) Y t + 1 (X (t), ω) = R (x (t)) + G (t + 1, X (t), ξ (t + 1, ω)) (example / 2)

wobei die ξ(t, ω) eine Folge unabhängiger Zufallsgrößen sind, die über einem gewissen Wahrscheinlichkeitsraum [Ω, , P] definiert sind. the ξ (t, ω) is a sequence of independent random variables [,, P Ω] are defined over a certain probability space.

EG(t, x, ξ(t, ω)) = 0 für ein beliebiges x ∈ E₁, t = 1,2, . EC (t, x, ξ (t, ω)) = 0 for any x ∈ E₁, t = 1,2,. . , . , und G(t, x, y) eine unbekannte Funktion der Veränderlichen t, x, y ist. and G (t, x, y) is a function of the unknown variables, t, x, y.

Die Meßwerte Y t werden nun als "Korrekturgrößen" in einer rekurrent definierten Schätzfunktionenfolge für x o folgendermaßen genutzt: The measured values of Y t are now being used as a "correction factors" in a recurrent sequence defined estimator for x o as follows:

X(0) = xx ∈ E₁, t = 0, 1, 2, . X (0) = xx ∈ E₁, t = 0, 1, 2,. . , . ,

X(t+1)-X(t) = a(t) Y t+1 (X(t),ω) (B./3) X (t + 1) -X (t) = a (t) Y t + 1 (X (t), ω) (example / 3)

Dabei ist a(t) eine Folge positiver Zahlen, die den Bedingungen Here, a (t) is a sequence of positive numbers which conditions the

genügt. enough.

Unter geeigneten Voraussetzungen an R(x) konvergiert dieser, in einer grundlegenden Arbeit von Robbins und Monro 1951 definierte Prozeß gegen x o . Under suitable assumptions on R (x) converges to this, in a seminal work of Robbins and Monro in 1951 defined the trial of x o.

In zahlreichen folgenden Arbeiten wurden die Ergebnisse von Robbins und Monro verallgemeinert. In many subsequent work, the results of Robbins and Monro were generalized. Statt der zunächst gezeigten Konvergenz im Quadratmittel, wurde unter schwächeren Voraussetzungen auch für den Fall, daß x und R(x) Vektoren aus E n (n-dimensionaler Euklidischer Raum) sind und Modifikationen des Prozesses (B./3), Konvergenz mit Wahrscheinlichkeit Eins bewiesen. Instead of the first convergence means shown in the square, was weaker conditions even in the event that x and R (x) are vectors E n (n-dimensional Euclidean space), and modifications of the process (for example, / 3), convergence with probability One proven.

Satz B1. Set B1.

Ein zufälliger Prozeß X m,x(m) (t) mit diskreter Zeit sei definiert nach der rekurrenten Beziehung A random process X M, X (m) (t) with discrete time was defined by the recurrent relationship
X(t+1) = Φ(t+1,X(t),ω) (B./5) X (t + 1) = Φ (t + 1, X (t), ω) (example / 5)

Φ(t, x, ω), t=0, 1, 2, . Φ (t, x, ω), t = 0, 1, 2,. . , . , x ∈ E₁, sei eine Menge vektorieller Größen, gegeben über einem Wahrscheinlichkeitsraum [Ω, , P] und genügen folgenden Bedingungen: x ∈ E₁, had a lot of vector quantities, given over a probability space [Ω,, P] and satisfy the following conditions:

  • A1. A1. Die Funktion Φ(t, x, ω) mit Werten aus E l sei l x - meßbar für jedes t=0, 1, 2, . The function Φ (t, x, ω) with values of E l is l x - measurable for each t = 0, 1, 2,. . , . , (mit l wird die σ-Algebra der Borelmengen bezeichnet) (With l is the σ-algebra of Borel sets called)
  • A2. A2. Es existiere eine Familie von σ-Algebra n von Teilmengen der Menge Ω derart, daß mn für m<n, und die Familie Φ(n, x, ω) sei n - meßbar und unabhängig von n-1 . There exists a family of σ-algebra of n subsets of the set Ω such that mn for m <n, and the family Φ (n, x, ω) is n - measurable and independent of n-1.

Dann ist der Prozeß X m,x(m) (t) mit der Anfangsbedingung X(m) (meßbar bzgl. der σ-Algebra m ) markovsch. Then (the σ-algebra m measurable respect.) Of the process X M, X (m) (t) with the initial condition X (m) Markovian. Seine Übergangsfunktion ist gegeben durch Its transfer function is given by

P (u, x, u+1, Γ) = P (Φ (u+1, x, ω) ∈ Γ) P (u, x, u + 1, Γ) = P (Φ (u + 1, x, ω) ∈ Γ)

mit Γ ∈ l . with Γ ∈ l.

Mit den Bezeichnungen C z o für die Menge der reellwertigen zweimal stetig differenzierbaren Funktionen, deren zweite partielle Ableitungen beschränkt sind, With the notation z o C for the set of real-valued twice continuously differentiable functions whose second partial derivatives are limited,

für den Abstand des Punktes x von der Menge B, for the distance of the point x on the amount B,

U ε (B) = {x ∈E l : ρ(x, B) < ε} (Epsilonumgebung von B) Ε U (B) = {x ∈E l: ρ (x, B) <ε} (Epsilonumgebung of B)

und U ε ,1/ e (B): = (E l /U ε (B)) ∩ {x: | x | < 1/ε} and U ε, 1 / e (B): = (E l / U ε (B)) ∩ {x: | x | <1 / ε}

gilt. applies.

Satz B2: Es sei ein markovscher Prozeß X x (n) nach der Rekursionsformel Set B2: It was a markov shear process X x (n) by the recurrence formula

X(t+1)-X(t) = a(t)[R(X(t))+G(t+1,X(t),ω)] (B./6) X (t + 1) -X (t) = a (t) [R (X (t)) + G (t + 1, X (t), ω)] (for example, / 6)

mit der Anfangsbedingung X x(o) =x definiert, und es existiere eine nicht negative Funktion V(x) ∈ C z o , die der Bedingung with the initial condition X x (o) = x defined, and there exists a non-negative function V (x) ∈ C z o satisfying the condition

und den Ungleichungen and the inequalities

genügt. enough.

G(t, x, ω) + R(x) genüge den Bedingungen A1 und A2 von Satz (B./1) und es sei G (t, x, ω) + R (x) satisfies the conditions of Theorem A1 and A2 (for example, / 1) and it is

EG(t, x, ω)≡0. EC (t, x, ω) ≡0. (B./9) (For example, / 9)

Außerdem gelte Furthermore, the Commission

und es bezeichne B: = {x⁶ : R(x) = 0}. and it denoted B: = {X⁶: R (x) = 0}.

Dann gilt Then

Im weiteren werden einige Voraussetzungen angegeben, die zur Beibehaltung der Konvergenzaussagen der Prozedur (B./6) unter Abschwächung der Bedingung A2 führen und damit eine Anwendung von Methoden der stochastischen Approximation auf Problemstellungen stationärer zufälliger Prozesse ermöglichen. In some other conditions are specified, leading to the retention of the convergence results of the procedure (eg / 6) under the condition A2 attenuation and thus allow an application of stochastic approximation methods to problems of stationary random processes.

Es existiere eine wachsende Familie von σ-Algebren e t ⊂ (0 st ∞) derart, daß eine der beiden Gruppen von Bedingungen erfüllt ist. There exists a growing family of σ-algebras e t ⊂ (0 st ∞) such that one of the two groups is full of conditions.

B1.) Für jedes x und t sei G(x, t, ω) darstellbar in der Form B1.) For each of x and t is G (x, t, ω) represented in the form of

Die Familien e t seien stark mischend, dh The families e t are strongly mixing, ie,

B2.) Für jedes x und t seien die zufälligen Größen t t - meßbar und die Familie e t sei absolut regulär, dh Measurable and the family e t is absolutely regular, ie - For every x and t are the random variables t t B2).

wobei für Mengen der Form where for sets of the form

Es gilt α(τ) β (τ). It is α (τ) β (τ).

Satz B3: Folgende Voraussetzungen seien erfüllt: Set B3: The following conditions are satisfied:

Gleichung (B./1) besitze eine eindeutige Lösung r. Equation (B. / 1) possesses a unique solution r.
Es existiere eine symmetrische pos. There exists a symmetric headings. Matrix D und ein λ<0 derart, daß für alle x ∈ E n Matrix D and λ <0 such that for all x ∈ E n

Es ex. It ex. σG/σx und σG / σx and

oder falls sich G faktorisieren läßt or should they prove factorization G

mit γ=2+m und m gerade with γ = 2 + m and m straight
Für den Mischungskoeffizienten β(t) in B1 oder B2 gelte β(t) C (ln t) -z(m+z)(1+h)/m für h < 0, und β(t) C t -h . For the mixing coefficient β (t) in B1 or B2 applies β (t) C (ln t) -z (m + z) (1 + h) / m for h <0 and β (t) C T -h.

Dann konvergiert der Prozeß (B./6) mit Wahrscheinlichkeit Eins gegen r. Then, the process converges (as / 6) with probability one against r.

B.1. B.1. Zur Konstruktion stark konsistenter rekurrenter Schätzfunktionenfolgen To construct strongly consistent estimator of recurrent episodes

Die rechnergestützte Realisierung von grundlegenden Aufgaben der mathematischen Statistik, z. B. der Konstruktion konsistenter Schätzfunktionenfolgen, wird in der Regel von einigen zusätzlichen praktischen Forderungen begleitet, die nicht aus den üblichen Gütekriterien für Schätzungen abgeleitet werden. The computational implementation of the basic tasks of mathematical statistics, eg. As the design consistent estimator consequences is usually accompanied by some additional practical demands that are not derived from the usual quality criteria for estimates. Das sind Fragen der Rechengeschwindigkeit, der Speicherplatzeffektivität, der kontinuierlichen Auswertbarkeit einer Schätzfunktionenfolge zu jedem Folgezeitpunkt sowie Fragen einer raschen Anpassung der Algorithmen nach Veränderungen in den Schätzbedingungen (Strukturbrüche) und der Robustheit gegenüber Verletzungen in gemachten Voraussetzungen. These are questions of computational speed, storage efficiency, the continuous readability estimating a function result to each subsequent time point as well as issues of rapid adjustment of the algorithms for changes in the estimated conditions (structural breaks) and the robustness to violations in assumptions made. Rekurrent definierte Schätzfunktionenfolgen stellen zur Lösung derartiger Probleme eine wichtige Grundlage dar. Recurrent defined estimator Follow provide for solving such problems is an important basis.

In einigen Fällen lassen sich Schätzfunktionenfolgen leicht in die gewünschte Form bringen. In some cases estimator sequences can be easily brought into the desired shape. Ein klassisches Beispiel ist die Erwartungswertschätzung M n , die auf der Realisierung einer Folge unabhängiger identisch verteilter Zufallsgrößen (ξ n ) n=0,1,2. A classic example is the expectation value estimate M n, on the realization of a sequence of independent identically distributed random variables (ξ n) n = 0,1,2. . , . basiert. Is based.. Bezeichnen wir mit x i die Realisierung der Zufallsgröße ξ i , dann ist If we denote by x i is the realization of the random variable ξ i, then

stark konsistente Schätzfunktionenfolge für E ξ i . strongly consistent estimator sequence for E ξ i. M n kann nun über triviale Umrechnungen rekurrent dargestellt werden: M n can now be shown over trivial recurrent conversions:

M o =x o (B./17) M o = x o (B. / 17)

In dieser Form rechentechnisch realisiert, ist die Entwicklung der Folge in Auswertungen direkt einbeziehbar. In this form, realized computationally, the development of the episode in evaluations is directly incorporable. Außerdem braucht die Folge der {x i } i=0,1,2, . Will also need the sequence of {x i} i = 0,1,2,. . , . nicht gespeichert zu werden. Not. To be saved. Lediglich der vergangene Schätzwert M n , der "aktuelle Meßwert" x n+1 und der "Zeitpunkt" n+1 gehen in die Berechnung des neuen Schätzwertes M n+1 ein. Only the last estimate M n, the "actual measured value" x n + 1 and the "time" n + 1 go into the calculation of the new estimate of M n + 1 a. Ein Nachteil dieser Vorgehensweise liegt darin begründet, daß die rechentechnisch für diese Aufgabe komplizierteste Operation, die Division, zu jedem Zeitpunkt durchgeführt werden muß. A disadvantage of this approach lies in the fact that the computationally complicated for this task operation, the division must be carried out at any time.

Der Ideenapparat der stochastischen Approximation initiiert nun sowohl Konstruktionsmethoden (auch für bezüglich der rekursiven Darstellbarkeit nicht so einfach Schätzalgorithmen) als auch Verallgemeinerungen, die zur Lösung der oben genannten praktischen Erfordernisse beitragen. The idea of stochastic approximation apparatus now initiated both construction methods (not so easy for regarding the representability recursive estimation algorithms) and generalizations that contribute to the solution of the above practical requirements. Die Schätzfunktionenfolgen erhalten im allgemeinen eine Gestalt der Art The estimator consequences generally obtained a figure of the type

S o = s o (Startwert) S o = o s (initial value)

S n+1 = S n -a n K(S n · x n+1 ) (B./18) S n = S n + 1 -a n K (S n · x n + 1) (example / 18)

wobei {a n } n=0,1,2, . where {a n} n = 0,1,2,. . , . eine Zahlenfolge und K eine Korrekturgröße für die Schätzung S n darstellt, die nur von S n und dem aktuellen Realisierungswert x n+1 abhängt. . A sequence of numbers and K represents a correction quantity for the estimation S n, which depends only on S n and the current realization value x n + 1.

Im weiteren sollen dafür einige Beispiele angegeben werden. In the further aim is also given a few examples.

In diesen sei {ξ t } t=0,1,2, . In these let {ξ t} t = 0,1,2,. . , . Folge unabhängiger identisch verteilter Zufallsgrößen über einem Wahrscheinlichkeitsraum [Ω, , P] mit der Verteilungsfunktion F. . Sequence of independent identically distributed random variables on a probability space [Ω,, P] with distribution function F.

Satz B4. Set B4. Es sei It should be

M o = m o = const. M o = m o = const. (Startwert) (Initial value)

M t+1 = m t -a t (M tt+1 k ) (B./19) M t + 1 = m t -a t (M tt + k-1) (as / 19)

mit {a t } t=0,1,2, . {a t} t = 0,1,2,. . , . Folge reeller Zahlen, die den Bedingungen (B./4) genüge. . Sequence of real numbers that satisfy the conditions (for example, / 4). Weiter gelte E ξ t zk < ∞. Continues to apply E ξ t zk <∞.

Dann konvergiert die Schätzfunktionenfolge {M t } t=0,1,2, . Then the estimator sequence {M t} t = 0,1,2 converges. . , . definiert nach (B./19) mit Wahrscheinlichkeit Eins gegen µ k :=E ξ₁ k . . Defined by (for example, / 19) with probability one against μ k: = k E ξ₁.

Beweis: Bezeichnen wir mit n :=σ(ξ o , . . ., ξ n ) die von ξ o , . Proof: Let us denote with n: = σ (... O ξ, ξ n) of ξ o. . , ., ξ n erzeugte Teil-σ-Algebra von , dann hat der mit (B./19) rekurrent definierte Prozeß die im Satz B2. ., Ξ n-σ-algebra generated part of, then has the with (for example, / 19) recurrent process defined in the set B2. geforderte Gestalt (insbesondere sind die Bedingungen A1 und A2 des Satzes B1. erfüllt). required shape (in particular, the conditions A1 and A2 of the set B1 met.).

Es wird nun It is now

Y t+1 (x, ω) = R(x) + G(t, x, ξ t+1 (ω)): =(µ x -x) + (ξ t+1 kk ) = ξ t+1 k -x (B./20) Y t + 1 (x, ω) = R (x) + G (t, x, ξ t + 1 (ω)): = (μ x -x) + (ξ t + 1 kk) = ξ t + 1 k -x (B. / 20)

gesetzt. set.

Dann verbleibt unter Einbeziehung von Satz B2 zu zeigen: Then remains to show the involvement of Theorem B2:

  • EG (x, ω) ≡ 0, was offensichtlich trivial erfüllt ist. EC (x, ω) ≡ 0, which is obviously satisfied trivially. (B./21) (For example, / 21)
  • Mit ν(x):=x² und B: ={µ k } ist With ν (x): = x and B: = {μ k} is

Damit ist für bekannten E ξ₁ = : µ mit This is known ξ₁ E =: μ with

S o ² = s o ² S o ² = s o ²

S t+1 ² = S t ² - a t (S t ² - (ξ t+1 -µ)²) (B./24) S t + 1 = S ² ² t - a t (S t ² - (ξ t + 1 -μ) ²) (B. / 24)

auch eine stark konsistente Schätzfunktionenfolge für Var ξ₁=: σ² Ist µ unbekannt, wird µ in (3.3.24) durch seine Schätzung gemäß (B./19) mit k=1 ersetzt. a strongly consistent estimator sequence for Var = ξ₁: σ² is unknown μ, μ is replaced in (3.3.24) by its estimate in (as / 19) with k = 1.

Satz B5. Set B5. Es existiere die Dichte f(x) der Zufallsgrößen ξ und f sei in x α (α-Quantil von F ξ ) stetig, f(x α )<0. There exists the density f (x) of the random variables ξ and let f in x α (α-quantile of F ξ) is continuous, f (x α) <0th

Weiter sei Further, let

X(0) = x (Startwert) (B./25) X (0) = x (Initial value) (as / 25)

X(t+1) = X(t)+a t Y t+1 (X(t), ξ t+1 (ω)) t=0, 1, 2, . X (t + 1) = X (t) + a t Y t + 1 (X (t), ξ t + 1 (ω)) t = 0, 1, 2,. . , . ,

und {a t } t=0,1,2, . and {a t} t = 0,1,2,. . , . Folge reeller Zahlen, die den Bedingungen (B./4) genüge. . Sequence of real numbers that satisfy the conditions (for example, / 4).

Dann konvergiert die Folge {X(t)} t=0,1,2, . Then the sequence {X (t)} t = 0,1,2,. . , . mit Wahrscheinlichkeit Eins gegen x α . . With probability one to x α.

Beweis: Es sei R(x)=α-F ξ (x) Proof: Let R (x) = α-F ξ (x)

Unter Nutzung von Satz B2. Using Theorem B2. bleibt zu zeigen: remains to be shown:

EG(t, x, ξ t ) = E(Y(x, ξ t ) - R(x)) = (α-1) F ξ (x)-R(x) + α(1-F ξ (x)) = -F ξ (x) + α-α + F ξ (x) ≡ 0 EC (t, x, ξ t) = E (Y (x, ξ t) - R (x)) = (α-1) F ξ (x) R (x) α + (1-F ξ (x )) = -F ξ (x) + α-α + ξ F (x) ≡ 0

wegen f(x α )<0 und der Stetigkeit von f. because f (x α) <0 and the continuity of f.

R²(x)+EG² (t,x,ξ t ) = EY²(x,ξ t (ω)) = (α-1)²F(x)-α²(1-F(x))2 R (x) + EG² (t, x, ξ t) = EY² (x, ξ t (ω)) = (α-1) ²F (x) -α² (1-F (x)) 2

Eine mögliche Methode zur Schätzung von Wahrscheinlichkeitsdichten gründet auf der Darstellung einer quadratisch integrierbaren Dichtefunktion f(x) als Reihe von orthogonalen Funktionen One possible method for estimating the probability densities based on the representation of a square integrable density function f (x) as a series of orthogonal functions

f(x) = Σ R j ϕ j (x) (B./27) f (x) = Σ R j φ j (x) (example / 27)

mit {ϕ j } j=0,1,2, . with {φ j} j = 0,1,2,. . , . orthogonales Funktionssystem. . Orthogonal function system. Das Problem besteht dann in der Schätzung der Fourierkoeffizienten The problem then consists in estimating the Fourier coefficients

R j = ∫ f(x) ϕ j (x) dx j=1,2, . R j = ∫ f (x) φ j (x) dx j = 1,2,. . , . , (B./28) (For example, / 28)

Erwartungstreue Schätzungen hierfür sind Are unbiasedness estimates for this

Als Schätzung der Dichte kann dann As an estimate of the density can then

gewählt werden. be selected.

Die Schätzfunktionenfolge g(n) (x) ist streng konsistent, falls eine mathematische Stichprobe {X n } n=1,2, . The estimator sequence g (n) (x) is strictly consistent if a mathematical sample {X n} n = 1,2,. . , . zugrunde liegt. . Underlies. Die Konsistenz kann aber auch für den Fall nachgewiesen werden, daß {X n } n=1,2, . The consistency may, however, also be demonstrated in the event that X {n} n = 1,2,. . , . eine stationäre, streng mischende Folge von beschränkten Zufallsgrößen ist. Is. A stationary mixing strict sequence of bounded random variables.

Die Gestalt der The shape of the

R j = Eϕ j (X) R j = Eφ j (X)

motiviert nicht nur noch einmal die Schätzer (B./29), sondern legt auch den Gedanken nahe, die Parameter R j rekursiv zu schätzen. motivated not only once the estimator (eg / 29), but also suggests the idea to estimate the parameters R j recursively.

Satz B6. Set B6. Sei f(x) quadratisch integrierbare Dichtefunktion und {X n } n=1,2, . Let f (x) square integrable density function and {X n} n = 1,2,. . , . unabhängig, identisch nach f(x) verteilte Zufallsgrößen. . Independent, identical to f (x) distributed random variables.

Weiter sei Further, let

R j =R (Anfangswert, fest aber beliebig) R j = R (initial value fixed but arbitrary)

R j n+1 = R j n -a n (R j nj (X n )) j=1, . R j = R j + 1 n n -a n (R jj n (X n)) j = 1,. . , ., g n (B./31) ., G n (for example, / 31)

wobei {a n } eine Zahlenfolge ist, die den Bedingungen where {a n} is a sequence of numbers which conditions the

Σa n = ∞, Σ a n 2 < ∞ Σa n = ∞, Σ a n 2 <∞

genügt. enough.

Dann konvergiert die Folge {(R 0 n , . . ., R g n )} mit Wahrscheinlichkeit Eins gegen (R 0 , . . ., R g . Then the sequence {(R 0, n..., R g n)} with probability one. Against (R 0.., R g.

Wie in Abschnitt B.0. As described in Section B.0. bereits angedeutet, lassen sich die oben angegebenen Konstruktionsmethoden für rekurrente stark konsistente Schätzfunktionenfolgen auch unter gewissen Abhängigkeitsverhältnis sen der Beobachtungswerte realisieren. already indicated, the above construction methods for recurrent strongly consistent estimator sequences can also, under certain dependency ratio possible to attain the observed values.

Es sei nun {ξ t (ω)} t=0,1,2, . Now let {ξ t (ω)} t = 0,1,2,. . , . eine stationäre stark mischende Folge von Zufallsgrößen über einem Wahrscheinlichkeitsraum [Ω, , P]. . A stationary strong mixing sequence of random variables on a probability space [Ω,, P]. Insbesondere erfülle die Folge von Teil-σ-Algebren von u :=σ (ξ 0 , . . ., ξ u ) die Bedingung (B./12). In particular, fulfills the sequence of sub-σ-algebras of u: = σ (... Ξ 0, ξ u) satisfies the condition (eg / 12).

Als rekurrente Schätzfunktionenfolge wird As a recurrent sequence estimator

M 0 = m 0 (Startwert, beliebig, aber fest) M 0 = m 0 (start value, arbitrary but fixed)

M t+1 = M t + a tt k -M t ) k ∈N (B./32) M t + 1 = M t + a tt k -M t) k ∈N (as / 32)

gesetzt. set. Dann gilt Satz B7. Then rate applies B7.

Unter der Bedingung, daß Under the condition that

konvergiert die Schätzfunktionenfolge {M t } definiert nach (B./32) mit Wahrscheinlichkeit Eins gegen E ξ t kk . the estimator converges sequence {M t} defined by (B. / 32) with probability one against E ξ t k = μ k.

Beweis: Es wird Proof: It is

Y t (x, ω):=ξ t k (ω)-x = -(x-µ k ) + (ξ t kk ) Y t (x, ω) = ξ t k (ω) = -x - (x-μ k) + (ξ k t k -μ)
=:R(x) + G(t, ξ t k (ω) (B./35) = R (x) + G (t, k ξ t (ω) (example / 35)

gesetzt. set.

Dann verbleibt unter Einbeziehung von Satz B.3. Then remains with the involvement of Theorem B.3. zu zeigen: show:
-) EG (x, ω) ≡ 0 ist trivialerweise erfüllt. -) EC (x, ω) ≡ 0 is trivially satisfied.
-) R (x) · (x-µ k ) -λ(x-µ k ) (x-µ k ) gilt beispielsweise mit λ=1. -) R (x) · (x-μ k) -λ (x-μ k) (x-μ k) is true, for example, with λ =. 1
-) G (x, t, ω) ist, wie aus (B./35) ersichtlich, trivial faktorisierbar in U (x, t) = 1 und V (t, ω) und E | V(t, ω) | γ < C mit γ=4 und wegen (B./33). -) G (x, t, ω) is, as shown in (B. / 35), trivial factorizable in U (x, t) = 1 and V (t, ω) and E | V (t, ω) | γ <C with γ = 4 and because (as / 33).

Bemerkung: Mit Satz B7. Note: B7 Theorem. bleiben auch die Konsistenzaussagen von rekursiven Schätzfunktionenfolgen erhalten, die einerseits auf der Konstruktion (B./32) basieren und andererseits auf Beobachtungswerten, die einem stark mischenden stationären Prozeß entstammen (vgl. beispielsweise rekursive Dichteschätzung). the consistency statements of recursive estimator consequences remain, on the one hand on the design (eg / 32) and on the other hand are based on observed values, which were from a strongly mixing stationary process (see, for example, recursive density estimation).

Für andere Abhängigkeitsstrukturen konnten ähnliche Konvergenzaus sagen noch nicht hergeleitet werden. For other dependency structures could say similar Konvergenzaus not be derived. Auch die Stetigkeitsbe dingungen an die Dichtefunktion für konsistente Quantilwert schätzungen waren bislang nicht wesentlich abzuschwächen, obwohl in der Nutzung dieser Kenngröße auch bei diskreten Verteilungen keine nachteiligen Wirkungen beobachtbar waren. The Stetigkeitsbe conditions on the density function for consistent quantile estimates were previously not significantly weaken, although at discrete distributions, no adverse effects were observed in the use of this parameter. Die Lösung dieser Probleme bleibt einer weiteren Forschungsarbeit vorbehalten. The solution to these problems is a further research reserved.

B.2. B.2. Praktikable Gestaltung des Korrekturfaktors - Konvergenzbeschleunigung Practical design of the correction factor - convergence acceleration

Von großem praktischem Interesse ist die Gestaltung der Zahlenfolge (a t } in der Rekursionsvorschrift (B./18). Die Wahl Of great practical interest is the design of the number sequence (a t} in the recursion (eg / 18). The choice

wird von den Bedingungen (B./4) her nahegelegt und auch in Verfahren der Stochastischen Approximation genutzt. is suggested by the terms of (width / 4) ago and used in methods of stochastic approximation. Insbesondere bei ungünstigem Startwert ist aber dann die entsprechende Schätzfunktionenfolge oft praktisch nicht mehr verwendbar, weil die Korrekturgröße rasch sehr klein wird und die Konvergenz sehr langsam ist. In particular, in case of unfavorable initial value but the corresponding estimator sequence is then often virtually unusable because the correction amount quickly becomes very small and the convergence is very slow. Diese Tatsache führte sogar dazu, daß die praktische Verwertbarkeit von Algorithmen dieser Art insgesamt angezweifelt wurde. This fact has even led the practical usefulness of algorithms of this kind was a total doubted.

In der Literatur wird unter Nachweis des Erhalts der starken Konsi stenz der Schätzfunktionenfolgen folgende Gestaltung vorgeschlagen. In the literature-existence of the estimator proposed the following consequences design with proof of receipt of the Consignment strong.

Es sei It should be

und and

Inhaltlich bedeutet diese Wahl der Folge {a t }, daß der Faktor vor dem Korrekturglied erst jeweils dann verkleinert wird, wenn sich in der Iterationsfolge (über drei Werte beobachtet) die "Korrekturrichtung" verändert. In substance, this choice of the sequence {t} that the factor is only then each be reduced before the correction term when the iteration sequence (three values observed) changes the "correction direction."

Dieser Ansatz bringt den Vorteil, wie bei zahlreichen praktischen Anwendungen nachgewiesen werden konnte, daß selbst bei "weit vom Konvergenzwert entferntem" Startwert die Iterationsfolge sich relativ schnell (meistens weniger als 20 Schritte) in einer praktisch schon zufriedenstellenden Umgebung des Konvergenzwertes befand. This approach has the advantage, as has been proven in numerous practical applications that "far from convergence value removed" the iteration sequence is relatively fast (usually less than 20 steps) was even at the initial value, in a virtually been satisfactory environment of the convergence value.

Diese Beobachtungen wurden durch Simulationsstudien für eine Viel zahl von Verteilungen nochmals bestätigt und die unterschiedlichen Verhaltensweisen der üblichen (B./36) und der Iterationsfolgen mit (B./37) bezüglich der Konvergenzbeschleunigung veranschaulicht. These observations were confirmed by simulation studies for a variety of distributions again and the different behaviors of the conventional (B. / 36) and the iteration sequences with (B. / 37) is illustrated with respect to the convergence acceleration. Die Realisierung von rekursiven Algorithmen unter Verwendung von Zahlenfolgen nach (B./35) aber auch nach (B./37) auf Mikrorechnersystemen in Echtzeit und als Bestandteil z. B. einer Signalanalyse birgt in Gestalt der notwendigen Rechenoperation "Division" weitere Probleme in sich. The realization of the recursive algorithms using number sequences according to (B. / 35), but also by (B. / 37) to microcomputer systems in real time, and as a component z. B. a signal analysis involves in the form of the necessary arithmetic operation "division" further problems in themselves. Günstig würde sich eine Beschränkung im Divisor auf 2er Potenzen auswirken, weil sie dann auf jedem Rechner in Form schneller Registerrotationsbefehle realisierbar ist. Conveniently located in the divisor a restriction would affect the power of 2, because on any computer in the form of register rotation commands is then quickly realized.

Diese Bedingungen und die Forderung (B./4) erfüllen Folgen der Gestalt These conditions and the demand (for example, / 4) satisfy consequences of the form

t=1,2, . t = 1,2,. . , ., k natürliche und p ganze Zahl. ., K p and natural integer.

Beispielsweise sind dies für p = -1, 0, 1 die Folgen: Examples of these are for p = -1, 0, 1, the consequences:

Die Bedingung The condition

ist trivialerweise erfüllt. is trivially satisfied.

Weiter ist Next is

Für p=0 gilt True for p = 0

und damit stimmt das 2 k -te Folgeglied mit dem 2 k -tem Glied der Folge and therefore agrees that 2 k th follower with the 2 k -th element of the sequence

überein. match.

In der rechentechnischen Realisierung ist natürlich zu beachten, daß die möglichen Rotationszahlen mit der Gesamtbitzahl der Darstellung der Größen a t beschränkt sind. In the computational realization is of course important to note that the possible rotation numbers with the total bit representation of the variables a t are limited.

Weiter ist zu bemerken, daß Folgenkonstruktionen der Form (B./38) mit denen nach (B./37) kombiniert werden können. It is further to be noted that a result of the shape constructions (B. / 38) with which after (eg / 37) can be combined.

B.3. B.3. Adaptive (nicht konsistente) Statistiken Adaptive (not consistent) Statistics

Die bis auf die Bedingungen (B./4) frei wählbare Folge {a t } t=1,2, . Up to terms (for example, / 4) arbitrary sequence {t} t = 1,2,. . , . und der beliebige Startwert der Iteration ermöglichen eine adaptive Gestaltung von Schätzfunktionenfolgen. . And the arbitrary starting value of the iteration allow an adaptive design of estimator consequences. Wie in Abschnitt B./2 beschrieben, beeinflußt diese Folge wesentlich, zumindest im praktischen Sinn, die Konvergenzgeschwin digkeit. As described in Section B. / 2, influenced this result significantly, at least in a practical sense, the Konvergenzgeschwin speed.

In zahlreichen Anwendungsfällen muß nun zusätzlich davon ausgegangen werden, daß sich z. B. zu analysierende Signale nur stückweise durch stationäre Zufallsfolgen modellieren lassen. In many applications must now be considered in addition from the fact that only can be modeled by stationary random sequences z. B. to be analyzed signals piecemeal. In diese Aufgabenklasse fallen sowohl die in der Literatur beschriebenen Probleme der Robustheit von Statistiken unter der Bedingung von möglichen Strukturbrüchen, als auch die Lokalisierung von sogenanten "change points". In this task, both the class described in the literature problems of robustness of statistics are under the condition of possible structural breaks, as well as the localization of so called "change points".

Dahingehend steht die Frage, wie sich die in B./1 beschriebenen Schätzfunktionenfolgen unter Bedingungen von Strukturbrüchen und Trends verhalten. To that effect, the question of how the estimator consequences described in B. / 1 behave under conditions of structural breaks and trends. Simulationsergebnisse weisen aus, daß Strukturbrüche z. B. in Form einer sprunghaften Mittelwertveränderung der betrachteten Zeitreihe dann einen weniger großen Einfluß auf das Konvergenzverhalten der rekursiven Schätzalgorithmen haben, wenn das Korrekturglied durch die Folge {a t } t=1,2, . Simulation results indicate that structural breaks z. B. have in the form of an abrupt average change in the observed time series a lesser influence on the convergence behavior of the recursive estimation algorithms when the correction term by the sequence {a t} t = 1,2,. . , . noch wenig komprimiert ist (also wenn der Strukturbruch bei einem kleinen Wert von t auftritt). Is. Even less compression (ie, when the structural break at a small value of t occurs).

Diese Tatsache legt den Gedanken nahe, für das automatische Anpassen der Schätzfunktionenfolge an den zu schätzenden Wert (auch unter der Bedingung einer möglichen Änderung in Form von Strukturbrüchen und Trends) die Gestaltung dieser Folge zu benutzen. This fact suggests the idea, for automatically adjusting the estimator sequence to the value to be estimated to use the design for this episode (even under the condition of a possible change in the form of structural breaks and trends). Im Regelfall sind jedoch der Grad der Adaptivität und das Konvergenzverhalten sich gegensätzlich beeinflussende Faktoren. As a rule, however, the degree of adaptivity and the convergence behavior is contrary influencing factors. Wird a t =c=const. Is a t = c = const. gewählt, kann eine sehr rasche Anpassung erzielt werden, aber eine Konvergenz im mathematischen Sinne liegt wegen der Verletzung der Bedingungen (B./4) nicht mehr vor. selected, a very rapid adaptation can be achieved, but a convergence in the mathematical sense is due to the violation of the conditions no longer exist (for example, / 4). Am Beispiel der Momentenschätzung kann jedoch verdeutlicht werden, daß dieser Fall von großem praktischen Interesse ist. The example of moment estimation, however, can be made clear that this case is of great practical interest. Es läßt sich nachweisen, daß sie so gestalteten rekursiven Statistiken mit dem häufig benutzten Verfahren der exponentiellen Glättung übereinstimmt. It can be shown that it matches so designed recursive statistics with the frequently used method of exponential smoothing.

Satz B8 Set B8

Für a t =c=const., 0<c<1, läßt sich die Schätzfunktionenfolge (B./19) (oBdA für k=1) in der folgenden Gestalt darstellen: For a t = c = const, 0 <c <1, can the estimator sequence (eg / 19) represent (without loss of generality, for k = 1) in the following form.:

Wird mit µ:=E ξ i und σ²:= Var ξ i bezeichnet , gilt außerdem: Comes with μ: = E ξ i and σ²: = Var ξ i called, also applies:

Beweis: Es sei M 0 Startwert und Proof: Let M 0 initial value and

M t+1 =M t3072 00070 552 001000280000000200012000285913296100040 0002004039648 00004 32953UB<-c(M t -ξ t+1 ). M t + 1 = M t3072 00070 552 00004 32953UB 0002004039648 001000280000000200012000285913296100040 <-c (M -ξ t t + 1).

Dann läßt sich M₁ und M₂ leicht in die Form (S.3.39) bringen: Then M₁ and M₂ can easily put in the form (S.3.39):

M₁=M₀-c(M 0 -ξ₁)=(ic) M 0 + c · ξ₁ M₁ = M o-c (M 0 -ξ₁) = (ic) M 0 + c · ξ₁

M₂=M₁-c(M₁-ξ₂)=(1-c) M₁ + c · ξ₂ M₁ M₂ = C (M₁-ξ₂) = (1-c) · M₁ + c ξ₂

=(1-c)² M 0 + c(1-c) ξ₁ + c · ξ 2 = (1-c) ² M 0 + c (1-c) · ξ 2 + c ξ₁

Für beliebiges t wird (B./39) durch vollständige Induktion gezeigt. For any t (as / 39) is shown by induction.

Es sei It should be

Dann folgt Then follows

was zu zeigen war. which was to be shown.

Mit leichten Umformungen erhält man die weiteren Aussagen des Satzes: With slight transformations we obtain the other statements of the theorem:

Bemerkung: Wird M 00 (erster Meßwert) gewählt, gilt Note: If M 0 = ξ 0 is selected (first measurement), applies

Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden. The invention will now be described by way of examples. 1) Epilepsiemonitoring 1) Epilepsy Monitoring

Zur Diagnose, Therapie und Therapieverlaufskontrolle von epileptischen Anfallsleiden ist der Einsatz einer automatischen Erkennung und Weiterverarbeitung von epileptischen Graphoelementen des Elektroenzephalogramms (EEG) notwendig. For diagnosis, treatment and clinical monitoring of epileptic seizures, the use of an automatic recognition and processing of epileptic Graphoelementen of the electroencephalogram (EEG) is necessary. Dabei wird mit Hilfe von Meßelektroden des EEG (Elektroenzephalogramm - elektrische Hirnaktivität) auf der Kopfhaut des Menschen 1 ein- oder mehrkanalig erfaßt und über entsprechende Verstärkertechnik einer Meßwerterfassungseinrichtung 2, 3, 4, 5, 6 zugeführt. It is with the help of measuring electrodes of the EEG (electroencephalogram - electrical brain activity) on the scalp of humans 1 single or multi-channel detected and fed via corresponding amplifier technology a measured-value acquisition 2, 3, 4, 5, 6. Die Meßwerterfassungseinrichtung 2, 3, 4, 5, 6 besteht entweder aus einem ein- oder mehrkanaligen Analog/Digital-Wandler, mit dessen Hilfe die Meßwerte (EEG) computergerecht digitalisiert werden, oder aus einem tragbaren Aufzeichnungsgerät (Holter-Technik Telemetrie), das eine Langzeitaufzeichnung dadurch gewährleistet, daß es am Patienten angebracht werden kann. The measured-value acquisition 2, 3, 4, 5, 6 consists of either a single or multi-channel analog / digital converter, with which the measured values (EEG) are digitized computer fair, or a portable recorder (Holter technology telemetry), the a long-time recording ensured by the fact that it can be attached to the patient. Die Registrierung mittels Aufzeichnungsgerät kann digital erfolgen, dann wird vor der Speicherung (z. B. Magnetkassette) eine Analog/Digital-Wandlung ausgeführt. Registration can be done digitally by recording device, then (z. B. magnetic tape) is executed before saving an analog / digital conversion. Die digitalisierten Meßwerte werden einer Meßwertverarbeitungseinrichtung 7 übergeben, in der die Auswertung erfolgt. The digitized measured values are a measurement value 7 is passed, in which the evaluation takes place. Mittels einer Zusatzeinrichtung 14 wird das Ergebnis der Auswertung entweder sofort dem Patienten bzw. dem Arzt mitgeteilt oder für eine spätere Auswertung aufgezeichnet oder gespeichert. By means of an auxiliary device 14 is communicated or recorded or stored for later analysis, the result of the evaluation, either immediately to the patient or the doctor.

Im Ausführungsbeispiel besteht die Meßwertverarbeitungseinrichtung aus einer Rechnereinheit. In the exemplary embodiment the data processing device consists of a computer unit. Hierbei beginnt die Verarbeitung der Meßwerte damit, daß die Meßwerte durch eine Einleseeinrichtung 8 auf den Speicherplatz des Rechners gebracht werden. Here, the processing of the measurement values starts with that the measured values are brought to the memory of the computer by means of a read-in device 8. Diese Einrichtung zum Einlesen 8 wird durch Rechnerbaugruppen in der Form gebildet, daß die Daten entweder vom Analog/Digitalwandler oder vom Aufzeichnungsträger (z. B. Digitalmagnetkassette) über den Rechnerbus in den Arbeitsspeicher gelangen. This means for reading 8 is formed by computer modules in the form that the data is either the analog / digital converter or from the recording medium (z. B. digital magnetic tape) via the computer go into memory. Danach kann mit der Verarbeitung der Meßwerte begonnen werden. Then you can begin processing the measured values. Dies erfolgt mit der Zielstellung solche Signalmuster (Graphoelemente) in den Signalverläufen zu erkennen, die eine vom Normal-EEG abweichende Charakteristik aufweisen und epileptische Aktivität kennzeichnen. This is done with the objective of such a signal pattern (Graphoelemente) can be seen in the waveforms having a differing from the normal EEG and epileptic activity characteristic feature. Dies können sogenannte Spikes, Spike-Wave-Komplexe, Sharp-Waves und epileptische Anfallsaktivität in unterschiedlicher Ausprägung sein. This can be called spikes, spike and wave complexes, sharp waves and epileptic seizure activity in varying degrees.

Um die Erkennung derartiger Signalcharakteristika realisieren zu können, wird eine Einrichtung zum Vergleich von Werten in Form einer Vergleichseinrichtung 9 benötigt. In order to realize the recognition of such signal characteristics, a device for comparison of values in the form of a comparison device 9 is required. Diese Einrichtung gewährleistet, daß ein ständiger Vergleich des Verlaufs von EEG- Werten mit vorgegebenen Werten erfolgt. This facility ensures that a constant comparison of the course of EEG are conducted using default values. Diese Werte können als apriori-Wissen wertmäßig abgespeichert und durch die Vergleichseinrichtung 9 abgerufen oder durch die Vergleichseinrichtung 9 ermittelt werden. These values can be saved as a priori knowledge in terms of value and retrieved by the comparator 9 or determined by the comparator 9.

Es ist dabei davon auszugehen, daß die Vergleichseinrichtung 9 durch Berechnungsalgorithmen darzustellen sind, die programmäßig für die Rechnerimplementierung realisiert werden. It is assumed that the comparator 9 illustrate by calculation algorithms that are implemented according to the program for the computer implementation. Dieser Algorithmus (Algorithmen) gewährleistet den Vergleich eines wertemäßigen Unter- bzw. Überschreitens zwischen EEG-Werten und vorgegebenen Werten. This algorithm (algorithms) ensures the comparison of values even lower or crossing between EEG values and default values. Gemäß der visuellen Klassifikation von epileptischen Graphoelementen unterscheiden sich diese von der sogenannten Hintergrundaktivität des EEG (Hintergrundaktivität des EEG kennzeichnet die normale EEG-Signalcharakteristik wie sie vom Arzt eingeschätzt wird) durch unterscheidbare Veränderungen in Amplitude, Frequenz, Musterausprägung (Spike-Wave) und Dauer von Graphoelementen. According to the visual classification of epileptic Graphoelementen these from the so-called background activity of the EEG are different (background activity of the EEG indicates the normal EEG signal characteristic as it is assessed by the physician) of by distinct changes in amplitude, frequency, pattern occurrence (Spike-Wave) and duration Graphoelementen. Somit können ärztliche Erfahrungswerte (vorgegebene Werte) zum Vergleich herangezogen werden, dh vom Algorithmus berücksichtigt werden. Thus medical experience (default values) can be used for comparison purposes, ie to be considered by the algorithm. Eine weitere Möglichkeit ist die Berechnung von Vergleichswerten (vorgegebene Werte) aus den EEG-Werten selbst. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, daß zurückliegende EEG-Werte mit aktuellen Werten verglichen werden. Another possibility is the calculation of comparison values (default values) from the EEG values themselves. This is done, for example, by the fact that past EEG values are compared with actual values. Ein epileptisches Graphoelement ist dann in der Art erkennbar und hinsichtlich seiner Dauer abgrenzbar, daß die Überschreitung der mit einem Faktor multiplizierten zurückliegenden EEG-Werte durch die aktuellen EEG-Werte den Anfang des Graphoelementes kennzeichnet und das Unterschreiten dessen Ende. An epileptic Graphoelement is then in the manner of identifiable and distinguishable in terms of its duration, in that the exceeding of, multiplied by a factor past EEG values by the current values EEG denotes the beginning of the Graphoelementes and below the end thereof. Die zurückliegenden EEG-Werte würden dann die Charakteristik der Hintergrundaktivität vor dem Auftreten des Graphoelements kennzeichnen. The past EEG values would then identify the characteristics of the background activity before the occurrence of Graphoelements.

Der vorzugebende Grad der Abweichung des epileptischen Graphoelements von der Hintergrundaktivität wird durch den Multiplikationsfaktor (Multiplikation von Auswerteergebnissen zurückliegender EEG-Werte) in den Vergleichsalgorithmus eingebracht. Be predefined degree of the deviation of the epileptic Graphoelements of the background activity is introduced by the multiplication factor (multiplication of evaluation results of previous EEG values) in the comparison algorithm.

Von der Vergleichseinrichtung wird sowohl eine Starteinrichtung 10 als auch eine Stopeinrichtung 11 gesteuert. From the comparing means both a starting means 10 and a stop device 11 is controlled. Diese steuern wiederum eine Zusatzeinrichtung 14 , die durch die Starteinrichtung 10 eingeschaltet (aktiviert) und durch die Stopeinrichtung ausgeschaltet (deaktiviert) wird. This in turn control an additional device 14, which is turned on by the starting device 10 (enabled) and off by the stop device (disabled). Mit dem Erkennen eines epileptischen Graphoelements wird dieses aus der Folge von EEG-Werten herausgenommen und auf einem separaten Speicherbereich abgespeichert (Zusatzeinrichtung 14 oder Speicher 12 ). With the detection of an epileptic Graphoelements this is removed from the sequence of EEG values and stored on a separate storage area (accessory device 14 or memory 12). Die Starteinrichtung 10 wird durch einen Algorithmus realisiert, der nach der Erkennung des Anfangs des epileptischen Graphoelements den Speicherbereich aktiviert und den Speicher mit der nach dem Anfangspunkt des Graphoelements kommenden Folge von EEG-Werten beschreibt. The starting means 10 is realized by an algorithm which enables the storage area after the detection of the beginning of the epileptic Graphoelements and describes the memory with the next after the beginning point of the sequence of Graphoelements EEG values. Mit der Erkennung des Endes des Graphoelements wird das Beschreiben des Speichers beendet. With the detection of the end of Graphoelements the writing to the memory is terminated. Dies wird durch den Algorithmus vorgenommen, der die Stopeinrichtung 11 realisiert. This is done by the algorithm that realizes the stopping means 11. Die Zusatzeinrichtung 14 besteht aus einer Einheit, die die abgespeicherten Graphoelemente mit notwendigen Zusatzinformationen für den Arzt verfügbar macht. The auxiliary device 14 consists of a unit that makes the stored Graphoelemente available with necessary additional information for the physician. Eine solche Einheit kann durch Rechnerbaueinheiten realisiert werden, indem die gespeicherten Graphoelemente in geeigneter Form auf dem Bildschirm dargestellt werden. Such a unit can be realized by Rechnerbaueinheiten by the stored Graphoelemente are displayed in an appropriate form on the screen. Notwendige Zusatzinformationen sind der Zeitpunkt des Beginns und des Endes des Graphoelements (zeitlicher Kontext) sowie die Kennzeichnung für den Registrierkanal (topografischer Kontext). Required supplementary information, the date for the beginning and end of the Graphoelements (temporal context) as well as the designation for the registration channel (Topographic context). Die Zusatzinformationen werden von der Start- bzw. Stopeinrichtung 10, 11 gesichert. The information may also be secured from the start or stop means 10, 11.

Die Zusatzeinrichtung 14 wird durch einen Klassifizierer vervollständigt. The auxiliary device 14 is completed by a classifier. Die abgespeicherten Graphoelemente können somit hinsichtlich ihrer Signaleigenschaften klassifiziert und dargestellt werden. The stored Graphoelemente can thus be classified and presented in terms of their signal characteristics. Zwischen dem Einlesen der Meßwerte durch die Einrichtung zum Einlesen 8 und dem Vergleichen mit vorgegebenen Werten in der Vergleichseinrichtung 9 wird eine Bewertungseinrichtung 20 geschaltet. An evaluation device 20 is connected between the reading of the measured values by the means for reading and 8 compare with predetermined values in the comparator 9. Diese dient zur Datenreduktion und verarbeitet die Meßwerte (EEG-Meßwerte) zu EEG-Werten. This is used for data reduction and processing the measured values (EEG measurements) to EEG values. Dabei können Verrechnungen der EEG-Meßwerte genutzt werden, die die unterschiedlichen Signaleigenschaften von Hintergrundaktivität und epileptischen Graphoelementen kennzeichnen können. It allocations of EEG readings can be used, which may indicate the different signal characteristics of background activity and epileptic Graphoelementen. Es stehen hierfür folgende Berechnungen zur Verfügung: The following calculations for this purpose are available:

  • - Spitzenwerte der Meßwerte (a) - Peak values of the measured values (a)
  • - Mittelwertbildung (b) - Averaging (b)
  • - Effektivwert (c) - RMS (c)
  • - Quantilwerte (d) - Quantile (d)
  • - gleitende Mittelwertschätzung (e) - Moving average estimate (s)
  • - gleitende Momentenfunktionsschätzung (f) - Moving moment function estimate (f)
  • - gleitende zentrierte Momentenfunktionsschätzung (g) - Sliding centered moment function estimate (g)
  • - rekursive Schätzung der Momentenfunktion (h) - Recursive estimation of the moment function (h)
  • - rekursive Schätzung der zentrierten Momentenfunktion (i) - Recursive estimation of the centered moment function (i)
  • - rekursive Schätzungen für Werte der Autokorrelationsfunktion (j) - Recursive estimates of values of the autocorrelation function (j)
  • - rekursive Schätzung von Funktionen akkumulierter Differenzen (k) - Recursive estimation of functions of accumulated differences (k)
  • - rekursive Schätzung von Quantilwertintervallgrenzen (m) - Recursive estimation of Quantilwertintervallgrenzen (m)
  • - rekursive Schätzung des Mittelwertes in Form der Quantilwertintervallmitte (n) - Recursive estimation of the mean value in the form of Quantilwertintervallmitte (s)
  • - Bildung von adaptiven Mittelwerten des absoluten Betrages (o) - Formation of adaptive mean values of the absolute amount (o)
  • - Kreuzkorrelation (p) - Cross-correlation (p)
  • - adaptiv bestimmte Nulldurchgangsanzahl der um den adaptiv gebildeten Mittelwert korrigierten Meßwertfolge (q) - Adaptively determined zero crossing number of corrected adaptively formed around the mean of measured values (q)
  • - rekursive Schätzung des Mittelwertes der absoluten Werte der Quantilwertintervallüberschreitungen (r). - Recursive estimation of the mean value of the absolute values of the Quantilwertintervallüberschreitungen (r).

Die genannten Berechnungen werden sowohl parallel als auch hintereinander (in Reihe) angewandt. The calculations above are applied both in parallel and one behind the other (in series). Dies bedeutet, daß Bewertungseinrichtungen 20 parallel als auch in Reihe betrieben werden. This means that evaluation means 20 are operated in parallel and in series. Es wird hiermit den Unterscheidungskriterien zwischen der Hintergrundaktivität und den epileptischen Graphoelementen als auch den zwischen den Graphoelementen selbst entsprochen. It is hereby also met the criteria of differentiation between the background and the epileptic activity Graphoelementen than that between the Graphoelementen itself.

Für die Spikedetektion wird die rekursive Schätzung des Mittelwertes der absoluten Werte der Quantilwertintervallüberschreitungen (r) als erster Berechnungsschritt (Amplitudenkriterium) verwendet. For the spike detection, the recursive estimation of the mean value of the absolute values of the Quantilwertintervallüberschreitungen (r) as a first calculating step (amplitude criterion) is used. Dies wird für alle Kanäle getan (Parallelschaltung von Bewertungseinrichtungen 20 ). This is done for all channels (parallel connection of evaluation facilities 20). Parallel dazu wird die adaptiv bestimmte Nulldurchgangsanzahl der um den adaptiv gebildeten Mittelwert korrigierten Meßwertfolge (q) (Frequenzkriterium) ermittelt. In parallel, the adaptively determined zero crossing number of corrected adaptively formed around the mean of measured values is determined (frequency criterion) (q). Danach wird eine Kreuzkorrelationsberechnung (p) auf die Parameterverläufe (aller oder ausgewählter Kanäle) angewandt, die sich aus der rekursiven Schätzung des Mittelwertes der absoluten Werte der Quantilwertintervallüberschreitungen (r) ergeben. Thereafter, a cross-correlation calculation (p) is applied to the parameter profiles (all or selected channels), resulting from the recursive estimation of the mean value of the absolute values of the Quantilwertintervallüberschreitungen (r). Die Auswahl geschieht auf der Grundlage von vorangegangenen Detektionsergebnissen und wird als Auswahlkriterium von der Vergleichseinrichtung 9 geliefert. The selection is done on the basis of previous detection results and is supplied as a selection criterion of the comparator 9. Die Ergebnisse der Berechnungen werden der Vergleichseinrichtung 9 zugeführt. The results of the calculations are supplied to the comparing means 9. Ein Spike wird dann erkannt, wenn sowohl eine wertmäßig vorgegebene Überschreitung der rekursiven Schätzung des Mittelwertes der absoluten Werte der Quantilwertintervallüberschreitung als auch eine wertmäßige Überschreitung der Kreuzkorrelationswerte (inter-channel relations) vorliegt. A spike is detected when both in terms of value exceeding the predetermined recursive estimation of the mean of the absolute values of the Quantilwertintervallüberschreitung and a quantified exceeding the cross-correlation values is present (inter-channel relations). Es wird zur Erhöhung der Effizienz der Detektion der Wertebereich der adaptiv bestimmten Nulldurchgangsanzahl der um den adaptiv gebildeten Mittelwert korrigierten Meßwertfolge (Frequenzkriterium) geprüft. It is checked for improving the efficiency of detection of the range of values of adaptively determined zero crossing number of corrected adaptively formed around the mean of measured values (frequency criterion). Die Werte müssen in einem bestimmten Werteintervall liegen. The values must be within a certain range of values. Epileptische Krampfaktivität wird dadurch detektiert, daß eine rekursive Schätzung von Funktionen akkumulierter Differenzen (k) durchgeführt wird. Epileptic seizure activity is detected characterized in that a recursive estimation of functions of accumulated differences (k) is performed. Hierbei wird eine Schätzung für einen mittleren Frequenzinhalt der EEG-Meßwerte vorgenommen. In this case, an estimate for an average frequency content of the EEG measurements is taken. Es wird dazu parallel die rekursive Schätzung von Quantilwertintervallgrenzen als Amplitudenkriterium berechnet. It is calculated in parallel to the recursive estimation of Quantilwertintervallgrenzen as amplitude criterion. Beide Parameterverläufe werden für jeden Registrierkanal der Vergleichseinrichtung 9 zugeführt. Both parameter curves are supplied for each registration channel of the comparator 9. Epileptische Krampfaktivität wird dann erkannt, wenn eine wertmäßige Überschreitung vorgegebener Werte der Vergleichseinrichtung 9 als Ergebnis des Vergleiches vorliegt. Epileptic seizure activity is detected when a quantified If given values of the comparator 9 is present as a result of the comparison. Die Effizienz beider Detektionsverfahren kann dadurch erhöht werden, daß die Bewertungseinrichtung 20 die arithmetische Verknüpfung der Meßwerte oder von Werten, die bereits in vorgeschalteten Bewertungseinheiten 20 berechnet wurden, ermöglicht. The efficiency of both detection methods can be increased in that the evaluating device 20, the arithmetic operation of the measured values or values that have been calculated in the upstream evaluation units 20 allows. Erfolgt diese Verknüpfung in Form des sogenannten 4-NN (Nearest-Neighbours)-Interpolationsalgorithmus, so kann die Detektion im topografischen Kontext vorgenommen werden. If this link in the form of so-called 4-NN (Nearest-Neighbours) -Interpolationsalgorithmus, the detection in the topographical context can be made. Als Beispiel soll die Spikedetektion im topografischen Kontext erläutert werden. As an example, the spike detection will be explained in topography context. Die bereits oben definierten Detektionsbedingungen dienen dabei als Grundlage. The detection conditions already defined above serve as a basis. Es wird zusätzlich geprüft, wie sich die topografische Verteilung des Mittelwertes der adaptiv bestimmten Nulldurchgangsanzahl der um den adaptiv gebildeten Mittelwert korrigierten Meßwertfolge (q) im detektierten Spikeintervall gegenüber der zeitlichen Umgebung des Spikes (Hintergrundaktivität) verhält. It is also checked, how does the topographical distribution of the mean value of adaptively determined zero crossing number of corrected adaptively formed around the mean of measured values (q) in the detected spike interval with respect to the temporal vicinity of the spikes (background activity). Dies spiegelt den Sachverhalt wieder, daß die topografische Verteilung dieses Parameters von Spikeereignis zu Spikeereignis stabil und in Intervallen von Hintergrundaktivität instabil ist. This reflects the fact again that the topographical distribution of this parameter is stable Spike Spike event to event and unstable at intervals of background activity. Für diese zusätzliche Prüfung wird im bereits detektierten Intervall der Mittelwert der adaptiv bestimmten Nulldurchgangsanzahl der um den adaptiv gebildeten Mittelwert korrigierten Meßwertfolge (q) ermittelt. For this additional examination already detected in the interval of the mean value of the adaptively determined number of corrected zero crossing around the mean value of measured values adaptively formed (q) is determined. Dieser Mittelwert wird für alle Kanäle ermittelt und über den 4-NN-Interpolationsalgorithmus zu einer Bildmatrix verarbeitet. This average value is determined for all channels and processed through the 4-NN-interpolation to an image matrix.

Diese Bildmatrix kann durch Parameter quantifiziert (z. B. Strukturiertheit des Bildes durch Varianz der Bildmatrix sowie Mittelwert der Bildmatrix) und mit vorgegebenen Werten in der Vergleichseinrichtung 9 verglichen werden. This image matrix can be quantified by parameters (eg. As structured nature of the image by the variance of the image matrix and mean of the image matrix) and with predetermined values in the comparator 9 are compared. Der direkte Vergleich von Bildmatrizen (aktuellen und vorgegebenen) ist ebenfalls möglich. The direct comparison of image matrices (actual and preset) is also possible. Bei generalisierter Spike- bzw. Krampfaktivität bilden die genannten Bildparameter eine Möglichkeit, die Zuverlässigkeit der Detektion zu erhöhen. In generalized spike and seizure activity said image parameters form a way to increase the reliability of detection. Durch die flexible, kontextbezogene Struktur der Bewertungseinrichtung 20 (Parallelverarbeitung, Verarbeitung in Reihe) ergibt sich die Notwendigkeit einer dementsprechend angepaßten Struktur der Vergleichseinrichtung 9 . Due to the flexible, context-sensitive structure of the evaluation device 20 (parallel processing, processing in series) results in the need for a correspondingly matched structure of the comparator. 9 Eine Parallelschaltung von Vergleichseinrichtungen 9 ist dann notwenig, wenn mehrere Meßkanäle verarbeitet werden. A parallel circuit of comparing means 9 is then notwenig when multiple measurement channels are processed. Der Grad der Parallelisierung nimmt dann nochmals mit der Anzahl der pro Kanal in der Bewertungseinrichtung 20 angewandten Berechnungsfunktionen zu. The degree of parallelization then decreases again to the number of per channel used in the evaluation means 20 calculation functions. In Reihe angeordnete Vergleichseinrichtungen 9 sind für hierarchisch strukturierte Detektionsverfahren notwendig. Arranged in series comparison means 9 are necessary for detection method hierarchically structured. Zur Erläuterung soll nochmals die Spikedetektion herangezogen werden. To illustrate further the spike detection is to be used. Das dazu bisher erläuterte Verfahren ging davon aus, bestimmte Parameterverläufe in der Bewertungseinrichtung 20 zu berechnen und eine Detektion durch Vergleich mit vorgegebenen Werten in der Vergleichseinrichtung 9 vorzunehmen. The previously described method to assumed to calculate certain parameter changes in rating means 20 and make detection by comparison with predetermined values in the comparator 9. Zusätzliche Detektionseffizienz wird durch Einbeziehung topografischer Parameter (aus Bildmatrix errechnet) der aus dem Mittelwert der adaptiv bestimmten Nulldurchgangsanzahl der um den adaptiv gebildeten Mittelwert korrigierten Meßwertfolge errechneten Bildmatrix erzielt. Additional detection efficiency by incorporating topographic parameters (from image matrix calculated) obtained from the average of the calculated adaptively determined zero-crossing number adjusted for the mean of measured values adaptively formed image matrix. Der Vergleich der topografischen Parameter erfolgt nach dem Vergleich der Parameterverläufe, die zur Detektion verwendet werden. The comparison of the topographical parameters are determined by the comparison of the parameter curves, which are used for detection. Beide Vergleichseinrichtungen 9 sind dementsprechend in Reihe geschaltet. Both comparators 9 are connected in series accordingly. Für die Detektion und Klassifikation epileptischer Graphoelemente ist es notwendig, in einem definierten Bereich von Abtastfrequenzen zu arbeiten. For the detection and classification of epileptic Graphoelemente it is necessary to operate in a defined range of sampling frequencies. Für alle Berechnungen (Bewertungseinrichtung 20 ) und den darauf angewandten Detektionsverfahren (Vergleichseinrichtung 9 ) ist es wichtig, in der Regel mehr als 20 Abtastpunkte pro halbe Periodendauer zur Verfügung zu haben. For all calculations (evaluation device 20) and the detection method applied thereto (comparator 9), it is important to have in general more than 20 points per half period duration. Da die epileptischen Graphoelemente sowohl untereinander als auch personenbezogen variierende Grundfrequenzen aufweisen, ist eine optimale Anpassung der Abtastfrequenz notwendig. Since the epileptic Graphoelemente have both with each other and personal varying fundamental frequencies, an optimal adjustment of the sampling is necessary. Für diesen Zweck wird zwischen der Meßwerterfassungseinheit 2, 3, 4, 5, 6 und der Einleseeinrichtung 8 eine Einstelleinrichtung 40 geschaltet. For this purpose, an adjusting device 40 is connected between the Meßwerterfassungseinheit 2, 3, 4, 5, 6 and the read-in device 8. In dieser wird auf der Grundlage von Berechnungen der Momentanfrequenz bzw. der mittleren Frequenz der EEG-Meßwerte die Abtastfrequenz der Meßwerterfassungseinrichtung gesteuert. In this is controlled on the basis of calculation of the instantaneous frequency and the average frequency of the EEG measurements, the sampling frequency of the measured-value acquisition. Dafür werden Berechnungsfunktionen für die Ermittlung der adaptiv bestimmten Nulldurchgangsanzahl der um den adaptiv gebildeten Mittelwert korrigierten Meßwertfolge in die Einstelleinrichtung 40 implementiert. For this calculation functions to determine the adaptively determined number of corrected zero crossing around the mean value of measured values adaptively formed to be implemented in the setting means 40. Soll das Epilepsiemonitoring besonders für die Bestimmung von Spike-Aktivität eingesetzt werden, so genügt die Sensitivität der Detektionsalgorithmen der Vergleichseinrichtung 9 . If the Epilepsy Monitoring be used particularly for the determination of spike activity, so the sensitivity of the detection algorithms of the comparator 9 is sufficient. Die Zusatzeinrichtung 14 kann dann als Zähler ausgelegt sein, der die auf die Zeiteinheit bezogene Häufigkeit von Spikeaktivität auswertet. The auxiliary device 14 may then be configured as a counter which evaluates the related to the time unit of frequency spike activity. Bei Überschreitung eines kritischen Häufigkeitswertes wird eine Alarmfunktion ausgelöst, die den Patienten über das damit verbundene erhöhte Anfallsrisiko informiert. If it exceeds a critical frequency value, an alarm function is triggered, which informs the patient about the associated increased risk of seizures. Damit können lebensgefährliche Unfallsituationen (Umgang mit kochendem Wasser, Treppensteigen etc.) vor und bei Anfällen umgangen werden, da sich der Patient auf einen möglichen Anfall einstellen kann. This Fatal accident situations (dealing with boiling water, climbing stairs, etc.) before and might be bypassed seizures because the patient could prepare for a possible attack. Voraussetzung ist eine hohe Effizienz der Spikedetektion, da eine hohe Anzahl von falsch positiven Detektionen zu Fehlalarmen und damit zur zusätzlichen Beunruhigung des Patienten führt. This requires a high efficiency of the spike detection, since a high number of false positive detections and false alarms so that the additional concern of the patient leads. 2) Steuerung für Biofeedback und Funktionelle Elektrostimulation sowie Prothesensteuerung mittels Oberflächenelektromyogramm 2) control for Biofeedback and functional electrical stimulation and prosthesis control via Oberflächenelektromyogramm

Die ein- oder mehrkanalige Registrierung des Oberflächenelektromyogramms (EMG - elektrische Muskelaktivität) kann bei entsprechend kontextbezogener Verarbeitung für die drei Anwendungsgebiete Biofeedback, Funktionelle Elektrostimulation (FES) und Prothesensteuerung verwendet werden. The single- or multichannel registration of Oberflächenelektromyogramms (EMG - electrical muscle activity) may be used in accordance with contextual processing for the three application areas biofeedback, functional electrical stimulation (FES) and prosthesis control. Dabei wird mittels Oberflächenelektroden das EMG registriert und verstärkt. Here, the EMG is recorded and amplified by means of surface electrodes. Die verstärkten EMG-Meßwerte werden einer Meßwerterfassungseinrichtung 2, 3, 4, 5, 6 zugeführt, danach in der Meßwertverarbeitungseinrichtung 7 ausgewertet und Werte, die aus der Verarbeitung resultieren, der Zusatzeinrichtung 12 (im nachfolgenden Steuereinrichtung genannt) übergeben. The amplified EMG readings are measured-value acquisition of a 2, 3, 4, 5, 6 which then evaluated in the data processing device 7 and values resulting from the processing of the auxiliary device 12 (hereinafter referred to as controller) is passed. Durch die Steuereinrichtung 12 werden Signale erzeugt, die By the control device 12 signals are generated which

  • a) für den Biofeedback Einrichtungen steuern, die dem Patienten visuell oder akustisch eine Eigenkontrolle von der Normalfunktion abweichender und zu therapierender Körperfunktionen ermöglichen (z. B. Muskelverspannungen), a) in the biofeedback control facilities that the patient visually or acoustically self-monitoring allow the normal function of differing and receive the therapy bodily functions (eg. as muscle tension)
  • b) für die Funktionelle Elektrostimulation eine Reizeinrichtung steuern, die von der Normalfunktion abweichenden und zu therapierenden Körperfunktionen durch elektrische Reizung der Normalfunktion zu korrigieren und anzunähern versucht, b) for functional electrical stimulation stimulus control a device to correct the deviating from the normal function and body functions to be treated by electrical stimulation of the normal function and approach attempts
  • c) für die Prothesensteuerung Steuersignale erzeugen, die Prothesen durch bewußte und gezielte Aktivierung von Muskeln zu gerichteten Bewegungen veranlassen, die natürliche Bewegungen nachvollziehen. c) for prosthesis control generate control signals that cause the prosthesis by willful and activation of muscles directed movements, understand the natural movements.

Die Meßwerterfassung besteht aus einem ein- oder mehrkanaligen Analog/Digital-Wandler der die EMG-Meßwerte digitalisiert. The data acquisition consists of a single- or multi-channel analogue / digital converter which digitizes the EMG measurements. Eine Einleseeinrichtung 8 ermöglicht die Speicherung der digitalisierten EMG-Meßwerte. A read-in 8 enables the storage of digitized EMG readings. Die Einleseeinrichtung 8 besteht dabei aus Rechnerbaueinheiten, die den Transport der EMG-Meßwerte vom Analog/Digital-Wandler über den Rechnerbus in den Arbeitsspeicher des Rechners realisieren. The import device 8 consists of Rechnerbaueinheiten, realize the transport of the EMG readings from the analog / digital converter via the computer in the computer's memory. Um die Erkennung von definierten Signalcharakteristika realisieren zu können, wird eine Einrichtung zum Vergleich von Werten in Form einer Vergleichseinrichtung 9 benötigt. In order to realize the detection of defined signal characteristics, a device for comparison of values in the form of a comparison device 9 is required. Diese Einrichtung gewährleistet, daß ein ständiger Vergleich des Verlaufs von EMG-Werten mit vorgegebenen Werten erfolgt. This facility ensures that a constant comparison of the course of EMG values is carried out with predetermined values. Diese Werte können als apriori-Wissen wertmäßig abgespeichert und durch die Vergleichseinrichtung 9 abgerufen oder durch die Vergleichseinrichtung 9 ermittelt werden. These values can be saved as a priori knowledge in terms of value and retrieved by the comparator 9 or determined by the comparator 9. Es ist dabei davon auszugehen, daß die Vergleichseinrichtung 9 durch einen oder mehrere Berechnungsalgorithmen darzustellen ist, die programmäßig für die Rechnerimplementierung realisiert werden. It is assumed that the comparison device 9 is reflected in one or more calculation algorithms that are implemented according to the program for the computer implementation. Die Algorithmen gewährleisten den Vergleich eines wertemäßigen Unter- bzw. Überschreitens zwischen EEG-Werten und vorgegebenen Werten. The algorithms ensure the comparison of values even lower or crossing between EEG values and default values. Weiterhin ist durch die Vergleichseinrichtung 9 zu gewährleisten, daß die Übereinstimmung des Wertebereiches der aktuellen EMG-Werte mit einem vorgegebenen Wertebereich ermittelt, das Verlassen eines vorgegebenen nicht notwendig zusammenhängenden Wertebereiches signalisiert, die Änderung der aktuellen EMG-Werte in einem vorbestimmten Zeitintervall um mehr als eine vorbestimmte Konstante erkannt und Zustände der Folge der aktuellen EMG-Werte wie monoton wachsend oder monoton fallend oder monoton streng wachsend oder monoton streng fallend oder konstant oder ein inverser Zustand der vorstehend angegebenen Zustände ermittelt werden können. It is also to be ensured by the comparator 9 that the compliance of the value range of the current EMG values calculated with a predetermined range of values, signals the exit of a given unnecessary contiguous range of values, the change of the current EMG values at a predetermined time interval by more than one detected predetermined constant and conditions of the order of the current EMG values such as monotone increasing or monotone decreasing or monotonically strictly increasing or strictly monotonically decreasing or constant or an inverse condition of the above conditions can be determined. Die beschriebenen Zustände von EMG-Werten können die Abweichung vom Normzustand (apriori-Vorgabe oder vom Algorithmus erlernt) darstellen, die die Vergleichseinrichtung 9 ermittelt und mit dem Ergebnis eine Starteinrichtung 10 und eine Stopeinrichtung 11 steuert. The states of EMG values described, the deviation from the standard state (default priori or learned by the algorithm) represent that determines the comparator 9 and resulting in a starting device 10 and a stop 11 controls. Diese steuern wiederum eine Steuereinrichtung 12 , die durch die Starteinrichtung 10 eingeschaltet (aktiviert) und durch die Stopeinrichtung ausgeschaltet (deaktiviert) wird. This in turn control a control device 12, which is turned on by the starting device 10 (enabled) and off by the stop device (disabled). Einige konkrete Beispiele sollen dies verdeutlichen. Some concrete examples are intended to illustrate this. Für den Biofeedback ist es wesentlich, das Über- und Unterschreiten einer EMG-Aktivität festzustellen. For biofeedback, it is essential to determine the overshoot and undershoot of EMG activity. Die Steuereinrichtung 12 besteht in diesem Fall aus einer Einrichtung, die dem Patienten visuell oder akustisch eine Eigenkontrolle von der Normalfunktion abweichender und zu therapierender Körperfunktionen ermöglicht (z. B. Muskelverspannungen). The control device 12 consists in this case of a device which allows the patient visually or acoustically self-monitoring function deviating from the normal body functions and to receive the therapy (eg. As muscle tension). Vom Patienten oder Arzt wird die Signalwirkung so eingestellt, daß entweder das Über- oder Unterschreiten dem Patienten mitgeteilt oder das Verbleiben im vorgegebenen Wertebereich signalisiert wird. By the patient or physician the signal effect is adjusted so that either the exceeding or falling below given to the patient or the retention is signaled in the predetermined range of values. Die Wahl wird vom gewünschten Therapieziel oder von individuellen Kriterien des Patienten abhängig gemacht. The choice is made on the desired therapeutic goal or individual criteria depends on the patient.

Die Starteinrichtung 10 startet dann die Steuereinrichtung 12 , die die Signalisierung erzeugt, und die Stopeinrichtung 11 schaltet die Signalisierung durch die Steuereinrichtung 12 aus. The starting means 10 starts, the control device 12, which generates the signaling, and the stop means 11 turns off the signaling by the control device 12. Die Steuereinrichtung 12 kann in diesem Fall aus einer akustischen Einrichtung oder einer Lichtsignaleinrichtung bestehen. The controller 12 may be comprised in this case of an acoustic device or a light-signaling device. Im Fall der Funktionellen Elektrostimulation und der Prothesensteuerung werden dynamische Eigenschaften der EMG-Werte wie die Änderung der aktuellen EMG-Werte in einem vorbestimmten Zeitintervall um mehr als eine vorbestimmte Konstante und die Dynamik der Folge der aktuellen EMG-Werte wie monoton wachsend oder monoton fallend oder monoton streng wachsend oder monoton streng fallend oder konstant oder ein inverser Zustand der vorstehend angegebenen Zustände ausgewertet. In the case of functional electrical stimulation and the prosthesis control dynamic characteristics of the EMG values such as changing the current EMG values at a predetermined time interval by more than a predetermined constant and the dynamics of the result of the current EMG values such as monotone be increasing or monotonically decreasing or monotonically strictly increasing or strictly decreasing monotonically evaluated or constant or an inverse condition of the above conditions. Dem Auswerteergebnis entsprechend wird die Steuereinrichtung 12 über die Starteinrichtung 10 eingeschaltet und über die Stopeinrichtung 11 ausgeschaltet. The control device 12 is turned on, the starting device 10 on and off via the stop device 11 according to the evaluation result. In diesem Fall stellt die Steuereinrichtung 12 das Stellglied oder ein Teil des Stellgliedes eines geschlossenen Regelkreises dar. Der Regler besteht aus der Vergleichseinrichtung 9 mit einem Soll-Istwertvergleich (Vergleich zwischen vorgegebenen und aktuellen EMG-Werten). In this case, the control device 12, the actuator or a part of the actuator of a closed control loop. The controller consists of the comparison means 9 with a desired value comparison (comparison between the predetermined and current EMG values). Hierbei kann die Steuereinrichtung 12 ausgeschaltet (Stopeinrichtung 11 ) werden, wenn extrem unphysiologische EMG-Werte (Über- und Unterschreiten) erkannt werden. In this case, the controller 12 can off (stop means 11), when extremely unphysiological EMG values (overshoot and undershoot) are detected. Dies kann durch Meßartefakte (Loslösung der Elektroden, Kabelbruch uam) bedingt sein. This may be due to experimental artifacts (separation of the electrodes, cable break, etc.) be conditional. Der Stelleingriff durch die Steuereinrichtung 12 würde bei der Funktionellen Elektrostimulation zu überhöhten Reizströmen führen und bei der Prothesensteuerung zu unerwünschten Auslenkungen. The control intervention by the controller 12 would in functional electrical stimulation lead to excessive stimulus currents and during prosthesis control unwanted deflections. Bleiben die EMG-Werte in einem vorgegebenen Wertebereich so ist eine Regelwirkung wirksam, die hinsichtlich ihrer Regeldynamik modifiziert werden kann. Stay EMG values in a given range of values as a control action effectively, which can be modified with respect to their control dynamics. Dies geschieht durch Zu- bzw. Abschalten von Korrekturgliedern definierter Dynamik, die aus der Regeltechnik bekannt sind. This is done by switching on and off of correction terms defined dynamics, which are known from control technology. Dazu wird ebenfalls die Start- bzw. Stopeinrichtung 10, 11 verwendet. For this purpose, the start and stop device 10, 11 is also used. Welche Korrekturglieder zu- bzw. abgeschaltet werden, hängt davon ab, ob die Änderung der aktuellen EMG-Werte in einem vorbestimmten Zeitintervall um mehr als eine vorbestimmte Konstante erkannt oder Zustände der Folge der aktuellen EMG-Werte wie monoton wachsend oder monoton fallend oder monoton streng wachsend oder monoton streng fallend oder konstant oder ein inverser Zustand der vorstehend angegebenen Zustände ermittelt wurden. Which correction terms are switched on or off, depending on whether the change in the current EMG readings detected within a predetermined time interval by more than a predetermined constant or states of the result of the current EMG values such as monotone increasing or monotone decreasing monotonically or strictly monotonically increasing or strictly decreasing or constant or an inverse condition of the above conditions have been determined. Beim Biofeedback wird diese Regelung mit Dynamikkorrektur durch den Menschen (Patienten) selbst vorgenommen. When biofeedback these adjustments are made with dynamic correction by the people (patients) itself. Zwischen dem Einlesen der Meßwerte durch die Einrichtung zum Einlesen 8 und dem Vergleichen mit vorgegebenen Werten in der Vergleichseinrichtung 9 wird eine Bewertungseinrichtung 20 geschaltet. An evaluation device 20 is connected between the reading of the measured values by the means for reading and 8 compare with predetermined values in the comparator 9. Diese dient zur Datenreduktion und verarbeitet die Meßwerte (EMG-Meßwerte) zu EMG-Werten. This is used for data reduction and processing the measured values (measured values EMG) to EMG values. Dabei können Verrechnungen der EMG-Meßwerte genutzt werden, die die unterschiedlichen Signaleigenschaften kennzeichnen. It allocations of EMG measurements can be used to indicate the different signal characteristics.

Es stehen hierfür folgende Berechnungen zur Verfügung: The following calculations for this purpose are available:

  • - Spitzenwerte der Meßwerte (a) - Peak values of the measured values (a)
  • - Mittelwertbildung (b) - Averaging (b)
  • - Effektivwert (c) - RMS (c)
  • - Quantilwerte (d) - Quantile (d)
  • - gleitende Mittelwertschätzung (e) - Moving average estimate (s)
  • - gleitende Momentenfunktionsschätzung (f) - Moving moment function estimate (f)
  • - gleitende zentrierte Momentenfunktionsschätzung (g) - Sliding centered moment function estimate (g)
  • - rekursive Schätzung der Momentenfunktion (h) - Recursive estimation of the moment function (h)
  • - rekursive Schätzung der zentrierten Momentenfunktion (i) - Recursive estimation of the centered moment function (i)
  • - rekursive Schätzungen für Werte der Autokorrelationsfunktion (j) - Recursive estimates of values of the autocorrelation function (j)
  • - rekursive Schätzung von Funktionen akkumulierter Differenzen (k) - Recursive estimation of functions of accumulated differences (k)
  • - rekursive Schätzung von Quantilwertintervallgrenzen (m) - Recursive estimation of Quantilwertintervallgrenzen (m)
  • - rekursive Schätzung des Mittelwertes in Form der Quantilwertintervallmitte (n) - Recursive estimation of the mean value in the form of Quantilwertintervallmitte (s)
  • - Bildung von adaptiven Mittelwerten des absoluten Betrages (o) - Formation of adaptive mean values of the absolute amount (o)
  • - Kreuzkorrelation (p) - Cross-correlation (p)
  • - adaptiv bestimmte Nulldurchgangsanzahl der um den adaptiv gebildeten Mittelwert korrigierten Meßwertfolge (q) - Adaptively determined zero crossing number of corrected adaptively formed around the mean of measured values (q)
  • - rekursive Schätzung des Mittelwertes der absoluten Werte der Quantilwertintervallüberschreitungen (r). - Recursive estimation of the mean value of the absolute values of the Quantilwertintervallüberschreitungen (r).

Die genannten Berechnungen werden sowohl parallel als auch hintereinander (in Reihe) angewandt. The calculations above are applied both in parallel and one behind the other (in series). Dies bedeutet, daß Bewertungseinrichtungen 20 parallel als auch in Reihe betrieben werden. This means that evaluation means 20 are operated in parallel and in series.

Als EMG-Werte werden die Berechnungen: When EMG values, the calculations are:

  • - der Spitzenwerte (a) - The peak values (a)
  • - die Mittelwertbildung (b) - Averaging (b)
  • - die Effektivwertberechnung (c) - The RMS calculation (c)
  • - die Quantilwertbestimmung (d) - The Quantilwertbestimmung (d)

aus den Wertefolgen verwendet, die die EMG-Aktivität (EMG-Meßwerte) quantifizieren. used from the sequences of values which quantify the EMG activity (EMG measurements). Dies sind die These are the

  • - gleitende Momentenfunktionsschätzung (f) - Moving moment function estimate (f)
  • - gleitende zentrierte Momentenfunktionsschätzung (g) - Sliding centered moment function estimate (g)
  • - rekursive Schätzung der Momentenfunktion (h) - Recursive estimation of the moment function (h)
  • - rekursive Schätzung der zentrierten Momentenfunktion (i) - Recursive estimation of the centered moment function (i)
  • - rekursive Schätzungen für Werte der Autokorrelationsfunktion (j) - Recursive estimates of values of the autocorrelation function (j)
  • - rekursive Schätzung von Quantilwertintervallgrenzen (m) - Recursive estimation of Quantilwertintervallgrenzen (m)
  • - Bildung von adaptiven Mittelwerten des absoluten Betrages (o) - Formation of adaptive mean values of the absolute amount (o)
  • - Kreuzkorrelation (p). - Cross-correlation (p).

Um Glättungseffekte zu erreichen, kann auf alle Wertefolgen die To achieve smoothing effects, can all sequences of values which

  • - gleitende Mittelwertschätzung (e) - Moving average estimate (s)
  • - rekursive Schätzung des Mittelwertes in Form der Quantilwertintervallmitte (n) - Recursive estimation of the mean value in the form of Quantilwertintervallmitte (s)

angewandt werden. be applied. Die Effizienz der Auswertung von Oberflächenmyogrammen kann dadurch erhöht werden, daß die Bewertungseinrichtung 20 die arithmetische Verknüpfung der Meßwerte oder von Werten, die bereits in vorgeschalteten Bewertungseinheiten 20 berechnet wurden, ermöglicht. The efficiency of the evaluation of Oberflächenmyogrammen can be increased in that the evaluating device 20, the arithmetic operation of the measured values or values that have been calculated in the upstream evaluation units 20 allows. Erfolgt diese Verknüpfung in Form des sogenannten 4-NN (Nearest-Neighbours)-Interpolationsalgorithmus, so kann die Auswertung im topografischen Kontext vorgenommen werden. If this link in the form of so-called 4-NN (Nearest-Neighbours) -Interpolationsalgorithmus, the evaluation in the topographical context can be made. Über ein Muskelareal werden Elektroden zur Registrierung des Oberflächenelektromyogramms angebracht, die die flächenmäßige Auswertung der elektrischen Muskelaktivität ermöglichen. About a muscle area electrodes are applied to register the Oberflächenelektromyogramms allowing the areal evaluation of the electrical muscle activity. Über Verstärker, die Meßwerterfassungseinrichtung 2, 3, 4, 5, 6 und die Einleseeinrichtung 8 werden die EMG-Meßwerte der Bewertungseinrichtung 20 zugeführt. Via amplifiers, the measured-value acquisition 2, 3, 4, 5, 6 and the read-in device 8, the EMG measured values of the evaluating device 20 are supplied. Hier werden die Parameter berechnet, die leistungsäquivalent (physikalische Leistung) sind. Here the parameters are calculated, which are equivalent performance (physical power).

Dies sind alternativ These are alternatively

  • - Effektivwert (c), - RMS (c),
  • - Quantilwerte (d), - Quantile (d),
  • - gleitende Momentenfunktionsschätzung (f), - Moving moment function estimate (f),
  • - gleitende zentrierte Momentenfunktionsschätzung (g), - Sliding centered moment function estimate (g),
  • - rekursive Schätzung der Momentenfunktion (h), - Recursive estimation of the moment function (h),
  • - rekursive Schätzung der zentrierten Momentenfunktion (i), - Recursive estimation of the centered moment function (i),
  • - rekursive Schätzungen für Werte der Autokorrelationsfunktion (j) und - Recursive estimates of values of the autocorrelation function (j) and
  • - rekursive Schätzung von Quantilwertintervallgrenzen (m). - Recursive estimation of Quantilwertintervallgrenzen (m).

Diese Parameter (EMG-Werte) werden durch Mittelwertbildung (b) in definierten Zeitintervallen leistungsdichteäquivalent gemacht. These parameters (EMG values) can be made equivalent power density at defined time intervals by averaging (b). Dieser Mittelwert wird für alle Kanäle ermittelt und über den 4-NN-Interpolationsalgorithmus zu einer Bildmatrix verarbeitet. This average value is determined for all channels and processed through the 4-NN-interpolation to an image matrix. Diese Bildmatrix kann durch Parameter quantifiziert (z. B. Strukturiertheit des Bildes durch Effektivwert (c) der Bildmatrix sowie Mittelwert (b) der Bildmatrix) und mit vorgegebenen Werten in der Vergleichseinrichtung 9 verglichen werden. This image matrix can be quantified by parameters (eg. As structured nature of the image by RMS (c) of the image matrix and mean (b) of the image matrix) and with predetermined values in the comparator 9 are compared. Der direkte Vergleich von Bildmatrizen (aktuellen und vorgegebenen) ist ebenfalls möglich. The direct comparison of image matrices (actual and preset) is also possible. Somit können für die Biofeedbackanwendung, die Funktionelle Elektrostimulation und die Prothesensteuerung auch topografische Aktivitätsmuster einbezogen werden. Thus topographical patterns of activity can be included for the biofeedback application, functional electrical stimulation and the prosthesis control. Durch die flexible, kontextbezogene Struktur der Bewertungseinrichtung 20 (Parallelverarbeitung, Verarbeitung in Reihe) ergibt sich die Notwendigkeit einer dementsprechend angepaßten Struktur der Vergleichseinrichtung 9 . Due to the flexible, context-sensitive structure of the evaluation device 20 (parallel processing, processing in series) results in the need for a correspondingly matched structure of the comparator. 9 Eine Parallelschaltung von Vergleichseinrichtungen ist dann notwendig, wenn mehrere Meßkanäle verarbeitet werden. A parallel circuit of comparing means is necessary if several measuring channels are processed. Der Grad der Parallelisierung nimmt dann nochmals mit der Anzahl der pro Kanal in der Bewertungseinrichtung 20 angewandten Berechnungsfunktionen zu. The degree of parallelization then decreases again to the number of per channel used in the evaluation means 20 calculation functions.

Zur Funktionsfähigkeit von Biofeedback, Funktioneller Elektrostimulation ist es notwendig, daß zwischen Vergleichseinrichtung 9 und Starteinrichtung 10 und/oder zwischen Vergleichseinrichtung 9 und Stopeinrichtung 11 (Fälle A) und/oder zwischen Bewertungseinrichtung 20 und einer weiteren Bewertungseinrichtung 20 und/oder zwischen der Vergleichseinrichtung 9 und einer weiteren Vergleichseinrichtung 9 und/oder zwischen der Bewertungseinrichtung 20 und der Vergleichseinrichtung 9 (Fälle B) eine Zeitverzögerungseinrichtung 30 geschaltet ist. To the functioning of biofeedback, functional electrical stimulation, it is necessary that between comparator 9 and starting device 10 and / or between comparator 9 and stop means 11 (cases A) and / or between evaluation device 20 and a further evaluation device 20 and / or between the comparator 9 a further comparing means 9 and / or between the evaluating means 20 and the comparing means 9 (B cases) is a time delay device 30 is connected. Damit werden zeitliche Unterschiede korrigiert, die sich aus This timing differences are corrected, the off

  • - den unterschiedlichen Rechenzeiten für die einzelnen Algorithmen und - The different processing times for each algorithm and
  • - z. B. Verzögerungsunterschiede, die sich aus den unterschiedlichen Fensterlängen bei gleitenden Berechnungen ergeben (Fälle B). -. Eg delay differences arising from the different window lengths for sliding calculations show (cases B).

Weiterhin ist es notwendig, Zeitverzögerungseinrichtungen zur Dynamikkorrektur der Regelung bei Funktioneller Elektrostimulation und Prothesensteuerung einzusetzen (Fälle A). Furthermore, it is necessary to delay means for dynamic correction of the arrangements for Functional Electrical Stimulation and prosthesis control use (cases A). Da die registrierten Oberflächenelektromyogramme untereinander als auch personenbezogen variierende Frequenzbereiche aufweisen, ist eine optimale Anpassung der Abtastfrequenz notwendig. Since the registered Oberflächenelektromyogramme with each other and personal varying frequency ranges having, an optimal adaptation of the sampling frequency is necessary. Für diesen Zweck wird zwischen der Meßwerterfassungseinrichtung 2, 3, 4, 5, 6 und der Einleseeinrichtung 8 eine Einstelleinrichtung 40 geschaltet. For this purpose, an adjusting device 40 is connected between the measured-value acquisition 2, 3, 4, 5, 6 and the read-in device 8. In dieser wird auf der Grundlage von Berechnungen der Momentanfrequenz bzw. der mittleren Frequenz der EEG-Meßwerte die Abtastfrequenz der Meßwerterfassungseinrichtung 2, 3, 4, 5, 6 gesteuert. In this is controlled on the basis of calculation of the instantaneous frequency and the average frequency of the EEG measurements, the sampling frequency of the measured-value acquisition 2, 3, 4, 5, 6. Dafür werden Berechnungsfunktionen für die Ermittlung der rekursiven Schätzung von Funktionen akkumulierter Differenzen (k) oder der adaptiv bestimmten Nulldurchgangsanzahl der um den adaptiv gebildeten Mittelwert korrigierten Meßwertfolge (q) in die Einstelleinrichtung 40 implementiert. For this calculation functions to determine the recursive estimation of functions of accumulated differences (k) or adaptively determined number of corrected zero crossing around the mean adaptively formed of measured values (q) may be implemented in the setting means 40.

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Clasificaciones
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Clasificación cooperativaA61B5/04888, A61B5/0476, A61B5/4094, A61B5/04012
Clasificación europeaA61B5/0476, A61B5/04R, A61B5/0488H
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