एमएमएस वेक्टर हाइड्रोफोन का एक नया संयुक्त डीनोइज़िंग एल्गोरिदम

परिचय

समुद्री अन्वेषण में, हाइड्रोफोन द्वारा प्राप्त सिग्नल के विश्लेषण और प्रसंस्करण के माध्यम से, ध्वनि स्रोत की लक्ष्य श्रेणी और उससे संबंधित कोण, स्थिति और अन्य राज्य पैरामीटर प्राप्त किए जा सकते हैं। हालाँकि, डेटा संग्रह के दौरान विभिन्न शोर और हस्तक्षेप अनिवार्य रूप से हाइड्रोफोन में मिश्रित हो जाएंगे। इसलिए, सिग्नल का आगे पता लगाने, पहचानने और पता लगाने के लिए, इन शोर हस्तक्षेप के प्रभाव को यथासंभव समाप्त किया जाना चाहिए। के लिए कई मुख्य एल्गोरिदम हैं पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर सिग्नल डीनोइज़िंग: पारंपरिक फूरियर फ़िल्टरिंग विधि, तरंगिका परिवर्तन विधि और अनुभवजन्य मोड अपघटन विधि। इन सभी एल्गोरिदम का शोर संकेतों पर एक निश्चित निंदात्मक प्रभाव होगा, लेकिन उनमें कुछ कमियां भी हैं। पारंपरिक वेवलेट डीनोइज़िंग में वेवलेट आधारों और अपघटन स्तरों की संख्या का चयन करने में समस्याएँ होती हैं। एक सिग्नल प्रोसेसिंग एल्गोरिदम, अनुभवजन्य मोड अपघटन, प्रस्तावित है। इस एल्गोरिदम को आधार फ़ंक्शन सेट करने की आवश्यकता नहीं है, लेकिन यह मोडल अलियासिंग उत्पन्न करेगा, जिसके कारण पुनर्निर्माण करते समय दो आसन्न आंतरिक मोडल फ़ंक्शन तरंगों को अलियास किया जाएगा। अभी भी बहुत सारा शोर मिश्रित है। यू एट अल। इसके लिए एक सामूहिक अनुभवजन्य मोड एल्गोरिदम प्रस्तावित किया गया है, जिसमें मोडल एलियासिंग के प्रभाव को कम करने के लिए सहायक सफेद शोर को जोड़ा गया है, लेकिन यह गारंटी नहीं दे सकता है कि अपघटन प्रक्रिया में पेश किया गया सफेद शोर पूरी तरह से पी 1 को खत्म कर सकता है। वैरिएशनल मोडल अपघटन एक नया मोडल अपघटन एल्गोरिदम है। एल्गोरिथ्म प्रत्येक अंतर्निहित मोडल फ़ंक्शन के आवृत्ति केंद्र और बैंडविड्थ का निर्धारण करके अंतर्निहित मोडल फ़ंक्शन के प्रभावी पृथक्करण का एहसास करता है [एक ठोस सैद्धांतिक आधार है और मोडल अलियासिंग की समस्या को बेहतर ढंग से हल कर सकता है। वीएमडी एल्गोरिथ्म के सिद्धांत के अनुसार, मूल डीनोइज़िंग सिग्नल पर वीएमडी अपघटन का उपयोग करने से पहले, मोडल घटकों एफसी की संख्या और वीएमडी अपघटन के दंड शब्द कारक% को पहले से निर्धारित करने की आवश्यकता है। एफसी का मूल्य और 'मूल्य का मूल्य सीधे अंतिम अपघटन परिणाम से संबंधित है। यदि सी का मूल्य बहुत छोटा है, तो सिग्नल अपघटन अपर्याप्त होगा। यदि मान बहुत बड़ा है, तो गलत सिग्नल घटक उत्पन्न होंगे, जो मूल सिग्नल के उपयोगी घटकों के विश्लेषण में हस्तक्षेप का कारण बनेगा। यदि ए बहुत बड़ा है, तो मोडल की बैंडविड्थ छोटी होगी, इसके विपरीत, यदि ए छोटा है, तो मोडल की बैंडविड्थ बड़ी होगी। इसलिए, निर्धारण मूल्य का और वीएमडी एल्गोरिदम में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, लेकिन वीएमडी एल्गोरिदम के अधिकांश पैरामीटर तुलना के रूप में मानव अनुभव के आधार पर निर्धारित किए जाते हैं। [उपरोक्त समस्याओं के जवाब में, एससी एपी एसओ पर आधारित एक नई विधि प्रस्तावित है। एल्गोरिदम वी एमडी पैरामीटर एफसी और ए को अनुकूलित करता है, एल्गोरिदम के फिटनेस फ़ंक्शन के रूप में पुनर्निर्मित सिग्नल की माध्य वर्ग त्रुटि लेता है, और शोर में कमी के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए इष्टतम योग पाता है।

 

2 बुनियादी सिद्धांत. वीएम डी का सिद्धांत सिग्नल प्रोसेसिंग के लिए एक गैर-पुनरावर्ती अनुकूली एल्गोरिदम है। वी एमडी एल्गोरिथम के अनुरूप बैंडविड्थ बाधित परिवर्तनीय समस्या

 

 

साइन कोसाइन एल्गोरिथ्म

साइन और कोसाइन एल्गोरिथम) एक नए प्रकार का स्वार्म इंटेलिजेंस ऑप्टिमाइज़ेशन एल्गोरिथम है पानी के नीचे हाइड्रोफोन ट्रांसड्यूसर । अनुकूलन की खोज के लिए एससीए एल्गोरिदम का उपयोग करते समय, इसे दो प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है। पहली एक अन्वेषण प्रक्रिया है. अनुकूलन एल्गोरिदम सभी यादृच्छिक समाधानों के बीच एक यादृच्छिक समाधान को संयोजित करके खोज स्थान में व्यवहार्य क्षेत्र का तेजी से पता लगाता है, और दूसरी एक समानांतर प्रक्रिया है। , यादृच्छिक समाधान धीरे-धीरे बदलता है, और इसकी परिवर्तन गति अन्वेषण प्रक्रिया की गति से कम होती है, इसलिए इसका विशिष्ट अद्यतन होता है।

 

कण झुंड एल्गोरिथ्म

 

कण झुंड एल्गोरिदम (एक झुंड खुफिया अनुकूलन एल्गोरिदम है। पीएसओ एल्गोरिदम में, कण आंदोलन की दिशा और दूरी कण की गति से निर्धारित की जाती है, और कण गति का गतिशील समायोजन स्वयं और अन्य कणों के आंदोलन अनुभव के आधार पर किया जाता है। इस तरह, हल करने योग्य स्थान में कण का अनुकूलन आगे बढ़ाया जाता है ताकि प्रत्येक पुनरावृत्ति प्रक्रिया में, व्यक्तिगत चरम और वैश्विक चरम को अद्यतन करके कण की गति और स्थिति को अद्यतन किया जा सके। विशिष्ट अद्यतन प्रक्रिया। सूत्र में, यह rth पुनरावृत्ति है। जब d-आयाम में i-th कण का वेग ith पुनरावृत्ति में d-आयाम में i-th कण का व्यक्तिगत इष्टतम मान है; इष्टतम मान A है; d आयाम में कण की स्थिति C1 और C2 है; कारक, जो 0 के बीच गैर-नकारात्मक स्थिरांक हैं;

 

वेवलेट सॉफ्ट थ्रेशोल्ड डीनोइज़िंग का सिद्धांत

वेवलेट सॉफ्ट थ्रेशोल्ड डीनोइज़िंग का सिद्धांत: सबसे पहले, शोर सिग्नल को ऑर्थोगोनली विघटित किया जाता है, और वेवलेट गुणांक अपघटन के बाद प्राप्त किया जाता है? फिर एक सीमा A निर्धारित करें और तुलना करें। यदि परिमाण दस और ए है, तो गुणांक मुख्य रूप से शोर से उत्पन्न होता है; यदि गुणांक मुख्य रूप से सिग्नल द्वारा उत्पन्न होता है। अंत में, डीनोइज़िंग के बाद सिग्नल वारफेयर प्राप्त करने के लिए तरंगिका गुणांक पर व्युत्क्रम तरंगिका परिवर्तन किया जाता है। नरम दहलीज का अनुमान सूत्र.

 

इस पेपर में प्रस्तावित एससीए-पीएसओ-वीएमडी-डब्ल्यूटी एल्गोरिदम विश्लेषण और सैद्धांतिक आधार पर आधारित है। यह पेपर शोर में कमी के लिए SCA-PSO-VMD-WT एल्गोरिदम का प्रस्ताव करता है। मोडल घटक प्राप्त करने के लिए शोर सिग्नल को वी एमडी द्वारा विघटित किया जाता है, और यह निर्धारित किया जाता है कि क्या मोडल घटक एक शोर घटक है, और शोर मोडल घटक को वेवलेट थ्रेशोल्ड डीनोइजिंग के लिए चुना जाता है, और फिर डीनोइज्ड सिग्नल प्राप्त करने के लिए सिग्नल को हाइड्रोजन पृथक्करण द्वारा पुनर्निर्मित किया जाता है। शोर में कमी के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए इष्टतम एफसी और ए खोजने के लिए पुनर्निर्मित सिग्नल की मूल माध्य वर्ग त्रुटि (आरएमएसई) को एससी एपी एसओ के फिटनेस फ़ंक्शन के रूप में लिया जाता है। प्रस्तावित एससीए-पी एसओ-वीएम डी-डब्ल्यूटी एल्गोरिदम शोर में कमी को मुख्य रूप से डब्ल्यू चरणों में विभाजित किया गया है: गेम विधि पैरामीटर एफ सेट करें, पुनरावृत्तियों की अधिकतम संख्या 30 पर सेट है, जनसंख्या संख्या 20.2 आरंभीकरण स्थिति और गति पर सेट है। इस पेपर में, वीएमडी पैरामीटर फीट और ए का उपयोग एल्गोरिदम के स्थिति वेक्टर के रूप में किया जाता है। फिटनेस फ़ंक्शन मान की गणना करने के लिए स्थिति और वेग को अच्छी तरह से अपडेट करें। स्थिति को अद्यतन करने के लिए सूत्र का उपयोग करें, गति को अद्यतन करने के लिए सूत्र का उपयोग करें, और इष्टतम और वैश्विक इष्टतम फिटनेस फ़ंक्शन मानों को आउटपुट करें।

 

 

सिमुलेशन प्रयोग

इस पेपर में प्रयोग में प्रयुक्त सॉफ्टवेयर मैटलैब R20 14 है सिमुलेशन सिग्नल एसजे जेएम 0 वाक्य है। सिमुलेशन प्रयोग को अधिक यथार्थवादी बनाने के लिए, सिमुलेशन सिग्नल में यादृच्छिक शोर जोड़ा जाता है। हालाँकि, आरटीआर आर-समुद्र की खोज में, समुद्री समुद्र विज्ञान और मानव गतिविधियों के प्रभाव के कारण पानी के नीचे ध्वनिक संकेतों की शोर तीव्रता परिवर्तनशील है। इस स्थिति का अनुकरण करने के लिए, यह लेख गाऊसी सफेद शोर को जोड़ देगा, इस पेपर में डीनोइज़िंग प्रभाव के मूल्यांकन संकेतक मूल माध्य वर्ग त्रुटि (आरएमएसई) और सिग्नल-टू-शोर अनुपात (एसएनएचजे) हैं। तुलना के लिए, एक ही समय में।

 

एल्गोरिदम

 

एल्गोरिथम और एल्गोरिथम का निरूपण परिणाम। चित्र 1 विभिन्न डेसिबल के तहत मूल सिग्नल और शोर सिग्नल दिखाता है। आकृति। विभिन्न डीनोइज़िंग एल्गोरिदम के डीनोइज़िंग प्रभाव। तालिका 1 निरूपित मूल्यांकन सूचकांकों की तुलना दर्शाती है।

 

चित्र 1 की तुलना चित्र 2-चित्र 6 से करने पर, यह पाया गया है कि चार एल्गोरिदम अलग-अलग डेसिबल के तहत शोर सिग्नल में गॉसियन और सफेद शोर को प्रभावी ढंग से हटा सकते हैं, लेकिन वीएमडी-डब्ल्यूटी डीनोइजिंग एल्गोरिदम का डीनोइजिंग प्रभाव खराब है, और वीएमडी- डब्ल्यूटी डीनोइजिंग ग्रेट विधि वीएमडी द्वारा शोर सिग्नल को विघटित करने के बाद वेवलेट थ्रेशोल्ड डीनोइजिंग करना है, जो दर्शाता है कि वीएमडी मापदंडों का विकल्प ए के लिए: और ए का एफ सिग्नल डीनोइज़िंग फाई पर बहुत स्पष्ट प्रभाव पड़ता है; वीएमडी-डब्ल्यूटी डिनोइजिंग एल्गोरिदम की तुलना में, पीएसओ-वीएमडी-डब्ल्यूटी और एससीए-वीएमडी-डब्ल्यूटी एल्गोरिदम के डिनोइजिंग प्रभावों में कुछ हद तक सुधार किया गया है, लेकिन तालिका 1 से यह देखा जा सकता है कि एससीए-पीएसओ-वीएमडी-डब्ल्यूटी डिनोइजिंग एल्गोरिदम का उपयोग एसएनआर और आरएमएस में किया जाता है। ई के बेहतर परिणाम हैं. .

 

 

 माप

एमईएमएस वेक्टर हाइड्रोफोन का वास्तविक माप प्रयोग फेन्हे सेकेंड जलाशय में चीन के उत्तरी विश्वविद्यालय की प्रमुख प्रयोगशाला के शोधकर्ताओं द्वारा किया गया था। हाइड्रोफोन एसटी को बैंक पर लगाया गया था, ट्रांसड्यूसर को टग पर रखा गया था, और टग और ऐरे के बीच की दूरी को धीरे-धीरे बढ़ाया गया था, स्थिर रहने के लिए अलग-अलग स्थिति चुनें, सिग्नल संचारित करने के लिए ट्रांसड्यूसर का उपयोग करें और फिर डेटा संग्रह करें। यह प्रयोग डीनोइज़िंग प्राप्त करने के लिए 1,000 बिंदुओं पर 8000 HZ और 1 0000 HZ के संकेतों को रोकता है। पिछला मापा गया संकेत. चित्र 7 और चित्र 8 क्रमशः 800 हर्ट्ज और 1000 हर्ट्ज के मापे गए सिग्नल और उनके आवृत्ति स्पेक्ट्रम हैं, और डीनोइज़िंग सिग्नल और उनके आवृत्ति स्पेक्ट्रम हैं।

चित्र 7 का अवलोकन करने पर पता चलता है कि: 80 हर्ट्ज के इनपुट सिग्नल में उच्च-आवृत्ति शोर कम है, और डीनोइज़िंग के बाद तरंग रूप सुचारू है। इस एल्गोरिथम का निरूपण प्रभाव अच्छा है। चित्र 8 का अवलोकन करने पर पता चलता है कि HZ के इनपुट सिग्नल में अधिक वर्णक्रमीय गड़गड़ाहट है, जो इंगित करता है कि शोर टी है। शोर बड़ा है, ध्वनि स्रोत सिग्नल की बुनियादी विशेषताओं को डीनोइज़िंग के बाद बरकरार रखा जाता है, और इस एल्गोरिथ्म का डीनोइज़िंग प्रभाव अच्छा है। .

 

 

निष्कर्ष के तौर पर

के सिग्नल में बेतरतीब शोर की समस्या पर लक्ष्य पानी के नीचे ध्वनिक सेंसर , यह पेपर एससी एपी एसओ-वी एमडी-डब्ल्यूटी डीनोइज़िंग विधि का प्रस्ताव करता है। सिमुलेशन प्रयोग में, विभिन्न डेसिबल के तहत वीएमडी-डब्ल्यूटी, पीएसओ-वीएमडी-डब्ल्यूटी और एससीए-वीएमडी-डब्ल्यूटी एल्गोरिदम के मूल्यांकन संकेतकों की तुलना करके, यह पाया गया कि इस पेपर में प्रस्तावित एससीए-पीएसओ-वीएमडी-डब्ल्यूटी उत्कृष्ट शोर एल्गोरिदम: पीवीएमडी-डब्ल्यूटी , पीएसओ-वीएमडी-डब्ल्यूटी और एससीए-वीएमडी-डब्ल्यूटी एल्गोरिदम। इसलिए, इस पेपर में प्रस्तावित एससीए-पीएसओ-वीएमडी-डब्ल्यूटी डीनोइज़िंग एल्गोरिदम का उपयोग मापा सिग्नल डेटा को डीनोइज़ करने के लिए किया जा सकता है। नतीजे बताते हैं कि: एससीए-पीएसओ-वीएमडी-डब्ल्यूटी एल्गोरिदम का डीनोइजिंग प्रभाव स्पष्ट है, जो दर्शाता है कि इस पेपर में प्रस्तावित विधि का डीनोइजिंग प्रभाव है। एक निश्चित संदर्भ रखें.