Expectator

Der Expectator ist ein Programm zur automatisierten Erkennung von fehlerhaften numerischen Daten, insbesondere für die Identifikation von Anomalien und Störungen in Sensorsignalen und Zeitreihendaten beliebiger Art.

 

  • Einsatzgebiet
  • Funktionen
  • Architektur

In der Regel ist keine Störung und Anomalie gleich wie eine andere. Deswegen verfolgt der Expectator die Philosophie, dass man nicht einen einzelnen, ausgefeilten, komplizierten und schwer zu kalibrierenden Algorithmus zur Erkennung von Anomalien verwendet. Stattdessen soll eine Vielzahl von unterschiedlichen, einfachen Kriterien kombiniert werden, welche jeweils pragmatische Formulierungen von Erwartungen an den normalen Verlauf von Signalen darstellen. Hierfür steht eine Reihe von Methoden unterschiedlichster Komplexität und Funktionalität zur Verfügung.

Dementsprechend ist der Expectator ein Werkzeug zur schnellen und pragmatischen Entwicklung, Formulierung, Definition, Kalibrierung, Verwaltung, Auswertung und Adaption von sogenannten "Erwartungen" an den Inhalt von beliebigen Sensorsignalen. Dabei wird unterschieden zwischen dem generischen Werkzeug für die Bearbeitung und Verwaltung der Erwartungen (offline) und eingebetteten Umsetzungen zum Abprüfen der Erwartungen in den jeweiligen Ziel-Umgebungen (online). Diese werden meist kundenspezifisch an das jeweilige Einsatzgebiet angepasst.

  • Definition, Kalibrierung und Adaption verschiedener Methoden zur Formulierung der Erwartungen an normale Signalverläufe
    • Abprüfen der Wertebereiche von einfachen Signal-Statistiken einzelner und beliebig kombinierter Signale
    • Abprüfen von Bändern, innerhalb jener die Signale liegen müssen
    • Distanz zu Referenzsignalen mit unterschiedlichsten Signal-Metriken
    • Distanz zwischen mehreren gemessenen Signalen
    • Verwendung von Self-Organizing-Maps für die Identifikation von abnormalen Signalen
    • Anwendung von beliebigen Signal-Klassifikationsalgorithmen, insbesondere Machine-Learning-Verfahren
    • Überprüfung des Unterschieds zwischen prognostizierten und tatsächlich aufgetretenen Signalwerten
    • Überprüfung von Signale-Charakteristiken im Frequenzbereich für transiente und periodische Signale
  • Kunden und anwendungsspezifischen Anpassung und Integration der Auswertung für beliebige Ziel-Plattformen
  • Erweiterbarkeit um beliebige Erwartungsmethoden zur Daten-Plausibilisierung und Kalibrierung des Expertensystems

Der Expectator ist eine MATLAB-Toolbox, welche auf der Signal Structure Toobox von ANDATA aufbaut, welche offen mit dem Expectator mitgeliefert wird.

Bei der Entwicklung des Expectator wurde großer Wert auf Modularität und individuelle Konfigurierbarkeit gelegt, so dass sich kundenspezifische Anpassungen leichter integrieren lassen. Alle Funktionen des Expectator können per Command Line Interface angesteuert werden. Dadurch lassen sich alle Arbeitsgänge in anwendungsspezifische Skripte oder Apps zusammenfassen und in spezifischen Arbeitsumgebungen integrieren.