Perceptron Learning Revisited: The Sonar Targets Problem

Recently it was pointed out that a well-known benchmark data set, the sonar target data, indeed is linearly separable. This fact comes somewhat surprising, since earlier studies involving delta rule trained perceptrons did not achieve the separation of the training data. These results immediately raise the question of why a perceptron with a continuous activation function may fail to recognize linear separability and how to remedy this failure. The study of these issues directly leads to a performance comparison of a wide variety of different perceptron training procedures on real world data.     

潜艇声纳的训练仿真

声纳是潜艇重要的观通和侦察设备,该文是在分析声纳工作原理的基础上,介绍了潜艇声纳的仿真原理和技术实现途径,并对其中的一些关键问题进行了研究,给出了仿真结果。     

多波束声纳图像处理关键技术的研究

海底地形地貌探测是海洋资源开发和工程建设的基础,多波束声纳图像是反映水下地形地貌的重要手段,对其处理技术的研究具有重要意义。文中介绍了多波束声纳图像的形成原理及其特点,分析了影响多波束声纳图像的主要因素,从回波强度数据修正、声纳图像的生成和声纳图像改正三个方面,对多波束声纳图像处理的关键技术进行了详细介绍。总结和分析了目前国内外多波束声纳图像主要处理技术的研究现状和发展趋势,提出了研究多波束声纳图像处理技术的若干建议。     

Inversion of neural networks by gradient descent

Inversion answers the question of which input patterns to a trained multilayer neural network approximate a given output target. This method is a tool for visualization of the information processing capability of a network stored in its weights. This knowledge about the network enables one to make informed decisions on the improvement of the training task and the choice of training sets.

An inversion algorithm for multilayer perceptrons is derived from the backpropagation scheme. We apply inversion to networks for digit recognition. We observe that the multilayer perceptrons perform well with respect to generalization, i.e. correct classification of untrained digits. They are however bad on rejection of counterexamples, i.e. random patterns. Inversion gives an explanation for this drawback. We suggest an improved training scheme, and we show that a tradeoff exists between generalization and rejection of counterexamples.     

A Benchmark Characterization of the EEMBC Benchmark Suite

Benchmark consumers expect benchmark suites to be complete, accurate, and consistent, and benchmark scores serve as relative measures of performance. However, it is important to understand how benchmarks stress the processors that they aim to test. This study explores the stress points of the EEMBC embedded benchmark suite using the benchmark characterization technique.     

The Minimum Number of Errors in the N-Parity and its Solution with an Incremental Neural Network

The N-dimensional parity problem is frequently a difficult classification task for Neural Networks. We found an expression for the minimum number of errors f as function of N for this problem, performed by a perceptron. We verified this quantity experimentally for N=1,...,15 using an optimal train perceptron. With a constructive approach we solved the full N-dimensional parity problem using a minimal feedforward neural network with a single hidden layer of h=N units.     

干涉合成孔径声纳的信号源系统设计

为达到干涉合成孔径声纳系统对信号源的特殊要求,提出了一种基于SOPC技术的FPGA实现方法,该信号源一方面提供给发射机模拟信号,还给回波信号采集系统提供时钟和同步信号以保证信号系统时间一致性,同时还给接收机的时变增益信号实现对回波信号衰减的补偿;另一方面还实时采集并传输声纳系统在水下的运动姿态、深度、压力等信息;经过湖试和海试,该信号源系统完成了模拟信号和数字信号各项指标的测试,满足设计要求。     

基于PCI的声纳目标模拟器设计

基于计算机仿真技术,提出了一种新的低功耗、便携式声纳目标模拟器的设计方法.建立了水下目标回波的仿真模型,使用VC开发程序产生回波数据,通过计算机PCI总线输出到外围硬件系统.给出了目标模拟器的设计参数和硬件结构,验证系统设计的实时性.给出DMA工作方式下数据传输的设计方法,可编程逻辑器件的控制逻辑和驱动程序设计,解决了数据传输连续性的关键问题.通过与声纳系统的联调实验,证明该设计能够满足声纳系统的需求,显示出该设计广阔的应用前景.     

双基地声呐定位算法的研究与比较

由于双基地声呐是收发分置的,所以其在水下目标探测和定位方面有着特殊的性质。目前,关于双基地声呐的研究已经引起了人们的广泛关注。该文给出了基于波达时间定位（TOL）和波达方位定位（BOL）的两种双基地声呐定位算法,分别研究了基线长度、时间测量误差、角度测量误差对算法定位精度的影响,最后对这两种算法的定位精度进行了比较和仿真,给出了不同条件下的误差分布曲线。仿真结果表明：双基地TOL算法的定位精度高于BOL定位算法,是一种高精度的双基地声呐定位算法。该算法也可推广应用于多基地声呐的水下定位。     

水声系统信息融合技术研究

本文以309和206声呐为例,探讨了基于知识和参数分析原理的信息融合技术。     

Boosting算法研究

Boosting算法是近年来在机器学习领域中一种流行的用来提高学习精度的算法。文中以AdaBoost算法为例来介绍Boosting的基本原理。     

水下成像声呐探测系统建模与仿真

水下探测技术已成为几年来各国普遍重视发展的技术之一。为解决通过试验进行水下声呐成像探测研究的方法中存在的经济成本高、技术方法准确性不好把握等问题。该文采用数学建模和计算机软件仿真的方法,在进行水下成像声呐探测仿真系统的总体软件设计的基础上,对各子模块的算法的研究现状进行分析,重点分析了声呐图像生成、图像滤波、目标识别以及控制系统等单元,并给出了部分算法的数学模型和仿真结果。从而实现了水下成像声呐探测系统的模拟,为水下声呐成像探测技术的研究提供了一个经济实用、高准确度的研究平台。     

直升机反潜模拟中的吊放声纳系统仿真

吊放声纳系统仿真是直升机反潜作战模拟的关键。分析了吊放声纳发现判决方程、各种搜潜方法的共性特征,在此基础上将探测、发现目标的问题逐步转换成易于求解的数学模型。以单机和单潜作战对抗过程为典型实例,研究了仿真系统功能需求及总体结构。讨论了基于水声资料库、Direct Sound技术、实时3D效果控制,实现音频信号的合成和回放的方法。针对一个合理的数据结构对于有效的数据处理的重要性,将空间矩阵法引入吊声数据处理仿真。运行和使用表明,仿真系统为直升机反潜综合战术模拟训练提供了实用的平台。     

基于HLA的直升机吊放声纳系统仿真平台研究

为解决直升机吊放声纳仿真系统的模型重用与仿真系统间的互操作问题,提出了基于高层体系结构(HLA)的直升机吊放声纳系统仿真平台设计方案.通过对直升机吊放声纳单机应召式反潜过程进行分析,以高层体系结构作为技术框架,结合仿真平台的特点和功能需求,对仿真平台进行了模块划分,给出了仿真平台的联邦构架、联邦信息流图以及联邦对象模型/仿真对象模型(FOM/SOM).仿真的结果表明,直升机吊放声纳联邦成员可以根据联邦其它成员的信息对目标进行探测与跟踪,达到实时交互仿真的效果.该系统的实现有利于反潜作战的研究.     

VxWorks下声纳基阵稳定控制系统的软件实现

介绍了VxWorks操作系统中任务间的通信,声纳基阵稳定控制系统的结构,主要功能,软件任务的划分,在VxWorks中这些任务的实现及任务间的通信。同时介绍了VxWorks任务与Zinc任务的通信及实现,并对VxWorks任务间通信机制的性能作了比较,分析和总结。     

基于前视声纳信息的AUV避碰规划方法

提出了基于实时前视声纳信息实现AUV避碰规划的框架.整个避碰规划系统包括声纳探测目标、目标跟踪、特征信息提取、目标运动估计、避碰算法等部分.在小型局域网仿真系统上仿真表明,该控制方法使得AUV能够较好的实现对静止目标和运动目标的避碰.     

Efficient detection of spurious inputs for improving the robustness of MLP networks in practical applications

The problem of the rejection of patterns not belonging to identified training classes is investigated with respect to Multilayer Perceptron Networks (MLP). The reason for the inherent unreliability of the standard MLP in this respect is explained, and some mechanisms for the enhancement of its rejection performance are considered. Two network configurations are presented as candidates for a more reliable structure, and are compared to the so-called negative training approach. The first configuration is an MLP which uses a Gaussian as its activation function, and the second is an MLP with direct connections from the input to the output layer of the network. The networks are examined and evaluated both through the technique of network inversion, and through practical experiments in a pattern classification application. Finally, the model of Radial Basis Function (RBF) networks is also considered in this respect, and its performance is compared to that obtained with the other networks described.     

LFM信号限幅失真对侧扫声纳声图的影响

本文分情况讨论了LFM信号限幅失真对脉冲压缩及侧扫声图的影响并进行了湖试验证。结果表明:限幅失真对于脉压波形的主瓣几乎没有影响,即不会影响到声图的分辨率,但是会使脉压波形的幅度产生失真。当限幅程度较大时,由于信号的叠加会进一步恶化脉压波形,使脉压信号的幅度明显降低,甚至产生假目标,信号的动态变化范围被严重压缩;即使当单个信号不限幅时,而由于多目标回波相互叠加也可能会引起信号限幅,此时也可能对处理结果造成较为严重的失真,使信号动态范围被压缩。     

一种改进的双基地声纳马尔可夫定位算法

借鉴岭估计的思想,通过对加权矩阵特征值基准修正,提出了一种改进的马尔可夫定位算法,实现了测量误差协方差阵逆的全域性存在,解决了马尔可夫估计算法在双基地声纳定位应用中的奇点问题.利用该算法对某双基地声纳系统进行了针对定位精度的几何分布的实例仿真,定量分析利比较了3种不同组合方式下算法的定位精度.仿真实例表明,与最佳线性数据融合定位算法相比,运用改进的马尔可夫定位算法对水下目标进行定位可以获得更高的定位精度,同时在基线附近和发射站接收站两侧区域内定位性能亦有较大的提高.算法拓展了冗余数据组合估计在声纳系统中的应用范围.     

成像声纳中多波束形成的FPGA工程实现

提出了一种计算方法简单、计算量小、所需存储量小的近场聚焦多波束形成的高速FPGA实现方法,用于成像声纳中高精度、高覆盖、高波束数的多波束形成。本方法基于180阵元均匀半圆阵,通过阵元等效弦的转动,仅采用6组加权系数矢量即可在90°范围内产生540个波束,使存储量降低了两个数量级,从而有效降低对硬件存储资源的要求。该系统工作在270 MHz,通过乒乓操作实现数据不间断的输入/输出,从而提高速度;通过多通道多系数复用乘法器和流水并行技术,仅采用24个乘法器完成了540个波束的实时产生,实现了8 190倍复用。