СИСТЕМА ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ КООРДИНАТ ДЖЕРЕЛА АКУСТИЧНОГО СИГНАЛУ НА ОСНОВІ РІЗНИЦЕВО-ЧАСОВОГО МЕТОДУ ТА МЕТОДІВ МАШИННОГО НАВЧАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.31891/2219-9365-2023-75-1Ключові слова:
визначення координат джерела сигналу, акустичний сигнал, штучна нейронна мережа, різниця часу, методи локації звуку, сенсори звуку, точність локації, інтелектуальні системи, навчання з учителем, машинне навчанняАнотація
У даній науковій статті пропонується система визначення координат джерела акустичного сигналу із використанням штучної нейронної мережі. Система використовує різниці часів реєстрації акустичного сигналу між сенсорами як вхідні дані для навчання нейронної мережі. Нейронна мережа використовує різниці часів реєстрації для визначення координат X та Y відповідного джерела.
Авторами запропоновано програмно-математичні моделі розташування сенсорів, які використовуються для навчання та перевірки нейронної мережі, а також для оцінки метрологічних характеристик системи визначення координат джерела акустичного сигналу. Програмно-математичні моделі надають змогу сконфігурувати такі параметри як: форма розташування сенсорів, відстань між ними, їх кількість, параметри нейронної мережі (кількість прихованих шарів та нейронів), та обсяг набору даних для навчання. Набір даних включає такі навчальні пари як різниця часу реєстрації акустиного сигналу та координати X та Y відповідного сигналу. Для перевірки нейронної мережі використовувалися два набори даних. Перший використовувався і для навчання нейроннної мережі і для перевірки. Другий не використовувався для навчання, а лише для перевірки. В даній роботі представлено структурну схему системи визначення координат джерела акустичного сигналу, а також блок-схему алгоритму навчання нейронної мережі, що застосовувався у даному дослідженні.
Проведено дослідження абсолютної похибки визначення координат X та Y джерела акустичного сигналу для конкретних параметрів системи. Найменша та найбільша відстань між сеснорами та джерелами акустичних сигналів становила 300 м та 1800 м відповідно. За результатами проведених досліджень встановлено, що середнє значення абсолютної похибки визначення координати Y не перевищувало 1.2 м, а за координатою X – 0.5 м. Максимальне значення абсолютної похибки не перевищувало 16 м для координати Y та 4.5 м для координати X.
