为了能够准确高效地对离格信号的波达方向(Direction of Arrival, DOA)进行估计,利用卷积神经网络来提取信号协方差矩阵中的深度特征信息,并采用改进型标签策略来确保网络的估计精度和效率。具体来说,通过带小数的标签来注释协方差矩阵...为了能够准确高效地对离格信号的波达方向(Direction of Arrival, DOA)进行估计,利用卷积神经网络来提取信号协方差矩阵中的深度特征信息,并采用改进型标签策略来确保网络的估计精度和效率。具体来说,通过带小数的标签来注释协方差矩阵构成的张量,并配合上改进后的二进制交叉熵损失函数来使得所提出的小数标签能够用于网络训练。针对DOA估计对应的多标签—多分类的问题,使用了包含6层结构的卷积神经网络的输出单元类别以及幅度来分别对离格信号的DOA整数部分与小数部分进行重构。通过与6种现有典型方法的均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)仿真对比,所提方法能够在信噪比为-10 dB的情况下保持着RMSE<0.5°的优秀表现。虽然无法在较少快拍下正常工作,但该方法在快拍数大于8的条件下仍然保持着RMSE<1°的表现性能。同时,在信号数量为5时,所提方法依然具有较高的估计稳定性,且计算速度能够达到毫秒级,用时明显低于其他方法。展开更多
【目的】针对极限学习机(ELM)神经网络在室内可见光定位(VLP)中收敛不稳定,易陷入局部最优状态,导致定位精度降低的问题,文章引入了麻雀搜索算法(SSA)确定ELM神经网络的初始权值和阈值,提出了SSA-ELM神经网络算法。【方法】首先,采集定...【目的】针对极限学习机(ELM)神经网络在室内可见光定位(VLP)中收敛不稳定,易陷入局部最优状态,导致定位精度降低的问题,文章引入了麻雀搜索算法(SSA)确定ELM神经网络的初始权值和阈值,提出了SSA-ELM神经网络算法。【方法】首先,采集定位区域内接收信号强度(RSS)与位置信息作为指纹数据;然后,训练SSA-ELM神经网络并得到预测模型,将测试集数据输入预测模型得到待测位置的定位结果;最后,设计了仿真实验和测试平台。【结果】仿真表明,在立体空间模型中0、0.3、0.6和0.9 m 4个接收高度,平均误差分别为1.73、1.86、2.18和3.47 cm,与反向传播(BP)、SSA-BP和ELM定位算法相比,SSA-ELM神经网络算法定位精度分别提高了83.55%、45.71%和26.26%,定位时间分别降低了36.48%、17.69%和6.61%。实验测试表明,文章所提SSA-ELM神经网络算法的平均定位误差为3.75 cm,比未优化的ELM神经网络定位精度提高了16.38%。【结论】SSA对ELM神经网络具有明显的优化作用,能够显著降低定位误差,减少定位时间。展开更多
文摘为了能够准确高效地对离格信号的波达方向(Direction of Arrival, DOA)进行估计,利用卷积神经网络来提取信号协方差矩阵中的深度特征信息,并采用改进型标签策略来确保网络的估计精度和效率。具体来说,通过带小数的标签来注释协方差矩阵构成的张量,并配合上改进后的二进制交叉熵损失函数来使得所提出的小数标签能够用于网络训练。针对DOA估计对应的多标签—多分类的问题,使用了包含6层结构的卷积神经网络的输出单元类别以及幅度来分别对离格信号的DOA整数部分与小数部分进行重构。通过与6种现有典型方法的均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)仿真对比,所提方法能够在信噪比为-10 dB的情况下保持着RMSE<0.5°的优秀表现。虽然无法在较少快拍下正常工作,但该方法在快拍数大于8的条件下仍然保持着RMSE<1°的表现性能。同时,在信号数量为5时,所提方法依然具有较高的估计稳定性,且计算速度能够达到毫秒级,用时明显低于其他方法。
文摘【目的】针对极限学习机(ELM)神经网络在室内可见光定位(VLP)中收敛不稳定,易陷入局部最优状态,导致定位精度降低的问题,文章引入了麻雀搜索算法(SSA)确定ELM神经网络的初始权值和阈值,提出了SSA-ELM神经网络算法。【方法】首先,采集定位区域内接收信号强度(RSS)与位置信息作为指纹数据;然后,训练SSA-ELM神经网络并得到预测模型,将测试集数据输入预测模型得到待测位置的定位结果;最后,设计了仿真实验和测试平台。【结果】仿真表明,在立体空间模型中0、0.3、0.6和0.9 m 4个接收高度,平均误差分别为1.73、1.86、2.18和3.47 cm,与反向传播(BP)、SSA-BP和ELM定位算法相比,SSA-ELM神经网络算法定位精度分别提高了83.55%、45.71%和26.26%,定位时间分别降低了36.48%、17.69%和6.61%。实验测试表明,文章所提SSA-ELM神经网络算法的平均定位误差为3.75 cm,比未优化的ELM神经网络定位精度提高了16.38%。【结论】SSA对ELM神经网络具有明显的优化作用,能够显著降低定位误差,减少定位时间。
