《電子技術(shù)應(yīng)用》
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結(jié)合批規(guī)范化層的深度學(xué)習(xí)模型在水中目標(biāo)識(shí)別中的應(yīng)用
網(wǎng)絡(luò)安全與數(shù)據(jù)治理
孫悅,彭圓,賈連徽,曹琳,郭欣雨,徐劍秋
水下測控技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
摘要: 針對(duì)深度學(xué)習(xí)模型在訓(xùn)練水聲樣本數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性差進(jìn)而導(dǎo)致分類識(shí)別效果不佳的問題,從網(wǎng)絡(luò)的局部連接、空間位置排列以及模型設(shè)計(jì)的角度出發(fā),研究在原有一維序列卷積核與一維序列池化的基礎(chǔ)上,引入批規(guī)范化層,構(gòu)建了深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型。通過歸一化處理,達(dá)到加速網(wǎng)絡(luò)模型的收斂過程以及提高訓(xùn)練過程中的穩(wěn)定性的目的。最終為驗(yàn)證該模型的有效性,對(duì)3類水聲目標(biāo)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和模型驗(yàn)證,證明該模型對(duì)水聲目標(biāo)數(shù)據(jù)分類識(shí)別有一定程度的性能提升。
中圖分類號(hào):TP183;TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2024.04.007
引用格式:孫悅,彭圓,賈連徽,等.結(jié)合批規(guī)范化層的深度學(xué)習(xí)模型在水中目標(biāo)識(shí)別中的應(yīng)用[J].網(wǎng)絡(luò)安全與數(shù)據(jù)治理,2024,43(4):41-45,52.
Application of deep learning model combined with batch normalization layer in underwater target recognition
Sun Yue,Peng Yuan,Jia Lianhui,Cao Lin,Guo Xinyu,Xu Jianqiu
Science and Technology on Underwater Test and Control Laboratory
Abstract: In view of the poor stability of deep learning in training underwater acoustic targets, resulting in poor classification and recognition performance, from the perspectives of local connectivity, spatial arrangement, and model design of the network, based on the original one-dimensional sequence convolution kernel and one-dimensional sequence pooling, this paper introduces batch normalization layer to build a deep learning network model. By normalizing, the goals of accelerating the convergence process of the network model and improving the stability during the training process are achieved. To verify the effectiveness of the model, network training and model validation are carried out on sample data of three types of underwater acoustic targets, which proves that the model also has a certain degree of performance improvement in improving the classification and recognition performance of underwater acoustic target data.
Key words : underwater acoustic target; deep learning; classification; network model

引言

傳統(tǒng)識(shí)別方式是針對(duì)確定性的數(shù)據(jù),目標(biāo)樣本確定,目標(biāo)類型確定,應(yīng)用已有的水聲特征提取方法,對(duì)確定性的數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取,最終實(shí)現(xiàn)分類識(shí)別[1]。然而,由于數(shù)據(jù)值有誤或缺失以及各個(gè)傳感器的影響造成水聲數(shù)據(jù)的不確定性,影響了對(duì)水下目標(biāo)的分類識(shí)別準(zhǔn)確率。再加上當(dāng)前具備可分辨性的物理特征數(shù)量稀少,受當(dāng)前信號(hào)處理機(jī)制性能瓶頸限制,多目標(biāo)強(qiáng)干擾、低信噪比等條件下的目標(biāo)特征提取與識(shí)別能力尚無法滿足需求[2]。智能識(shí)別的出現(xiàn)革新了特征提取的模式,小樣本學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)的迅猛發(fā)展,為智能水聲目標(biāo)識(shí)別提供了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[3]。深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域中的一種研究方法,它通過構(gòu)建具有多個(gè)層次結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來模擬人類大腦的功能和思維過程。近年來,隨著計(jì)算機(jī)硬件性能的提升和大數(shù)據(jù)的普及,深度學(xué)習(xí)已經(jīng)取得了眾多重要的研究和應(yīng)用成果,成為人工智能領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。深度學(xué)習(xí)作為人工智能領(lǐng)域的一個(gè)子集被廣泛地應(yīng)用于水聲目標(biāo)識(shí)別領(lǐng)域。本文從網(wǎng)絡(luò)的局部連接、空間位置排列以及模型的設(shè)計(jì)角度出發(fā),采用序列卷積與批規(guī)范化層的方式構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)模型,通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)得出添加了批規(guī)范化層的網(wǎng)絡(luò)模型收斂速度更快、分類識(shí)別效果也更好。


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http://ihrv.cn/resource/share/2000005967


作者信息:

孫悅,彭圓,賈連徽,曹琳,郭欣雨,徐劍秋

(水下測控技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧大連116013)


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