JPH0744517A - Signal discrimination method under noise background - Google Patents

Signal discrimination method under noise background

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JPH0744517A
JPH0744517A JP5189527A JP18952793A JPH0744517A JP H0744517 A JPH0744517 A JP H0744517A JP 5189527 A JP5189527 A JP 5189527A JP 18952793 A JP18952793 A JP 18952793A JP H0744517 A JPH0744517 A JP H0744517A
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JP
Japan
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signal
learning
learning data
data
output
Prior art date
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Application number
JP5189527A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoto Honma
直人 本間
Takahiro Kato
隆広 加藤
Mamoru Egawa
護 江川
Tsuneo Ishiwatari
恒夫 石渡
Shunji Ozaki
俊二 尾崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Steel Works Ltd
Oki Electric Industry Co Ltd
Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
Original Assignee
Japan Steel Works Ltd
Oki Electric Industry Co Ltd
Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a signal discrimination method for a soner or the like having a high discrimination capability under a noise background. CONSTITUTION:In the signal discrimination method using a neural network extracting a signal from a noisy background to discriminate a characteristic such as a soner, a weight coefficient calculation means 120 calculates a square error between teacher data output and learning data output from a learning data generating means 110 after a lapse of a cycle in the learning process, and succeeding learning is conducted by eliminating learning data with the large square error of a predetermined rate in the learning data to obtain the weight coefficient 120a. Based on the weight coefficient 120a, a signal discrimination means 140 discriminates the signal with respect to an input signal 101a to provide the output of a signal discrimination result 140a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ソーナ等において背景
雑音の中から信号の抽出及び特徴の判別を行う雑音背景
下の信号判別方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal discrimination method under a noise background for extracting a signal from background noise and discriminating a feature in a sonar or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば次のような文献に記載されるものがあった。 文献1;情報処理学会論文誌、30[10](1989
−10)立石・山崎著「手書数字認識における階層型ニ
ューラルネットワークの中間層に関する考察」P.12
81−1288 文献2;麻生英樹著「ニューラルネットワーク情報処
理」(昭63)産業図書、P.39−54 従来、ソーナにおける目標の狭帯域信号の抽出及び特徴
の判別は、受信信号を周波数分析してスペクトル分布を
求め、その時間的変化を(周波数×時間)の平面上に濃
淡表示した画像(「ローファーグラム」と呼ばれる)上
に現れるスペクトルの極大点の時間的連なりを、人間が
監視して、確認することで行っていた。図2は、従来の
ローファーグラム生成処理の一例を示すフローチャート
である。ソーナの受信信号(チャネルまたはビーム出
力)は、周波数分析処理1及び積分処理2により、各周
波数毎に分析幅内、積分時間内のパワーとして出力され
る。各周波数の出力をx(fi ),i=0,1,…,N
−1とおく。fi は分析幅をΔfとおくと、 fi =f0 +i・Δf , i=0,1,…,N−1 ・・・(1) で与えられる。周波数のループ処理3を介して、局所平
均算出処理4で、局所平均mi が算出される。局所平均
i は、例えば、i番目のビン出力を中心として、その
両側でそれぞれL/2個のビン出力をとり、次式(2)
により求めることができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique in such a field,
For example, some documents were described in the following documents. Reference 1: Information Processing Society of Japan, 30 [10] (1989)
-10) Tateishi and Yamazaki, "A Study on the Middle Layer of Multilayer Neural Networks in Handwritten Digit Recognition," p. 12
81-1288 Reference 2; Hideki Aso, "Neural Network Information Processing" (Sho 63) Sangyo Tosho, P. 39-54 Conventionally, in the extraction of a target narrowband signal and the determination of characteristics in a sonar, the received signal is subjected to frequency analysis to obtain a spectral distribution, and its temporal change is displayed as a grayscale image on a plane of (frequency × time). It was done by humans monitoring and confirming the temporal sequence of the maximum points of the spectrum that appears on the screen (called the "loafergram"). FIG. 2 is a flowchart showing an example of a conventional loagram generation process. The received signal (channel or beam output) of the sonar is output as power within the analysis width and integration time for each frequency by frequency analysis processing 1 and integration processing 2. The output of each frequency is x (f i ), i = 0, 1, ..., N
Put it as -1. When the f i will put analysis width and Δf, f i = f 0 + i · Δf, i = 0,1, ..., is given by the N-1 ··· (1). The local average m i is calculated in the local average calculation process 4 through the frequency loop process 3. The local average m i is, for example, centered on the i-th bin output, and takes L / 2 bin outputs on both sides of the i-th bin output.
Can be obtained by

【0003】[0003]

【数1】 正規化処理5により、遠く離れた周波数成分の信号レベ
ルに左右されることなく、近傍の周波数に対してピーク
を形成している周波数ビンは高いレベルが得られる。判
定処理6により、i=N−1までの処理が終了と判定さ
れると、正規化処理5の結果が、輝度変換され、CRT
や記録紙への表示として視覚的に提示される。これによ
り、人は、表示された局所的なピークの時間的な連なり
から、信号の存在を確認する。しかし、人がローファー
グラムから所望の信号を検出する能力は、疲労度等によ
って非常に大きくばらつく。また、ソーナの大型化、マ
ルチセンサ化、情報の多様化に伴い、監視すべき情報は
急速に増大し、人がすべての情報を監視することは困難
になってきている。これを解決するために、信号の抽出
及び特徴の判別の自動化システムの開発が進められてお
り、パターン・マッチング等の方法が試みられている
が、十分な信号の抽出及び特徴判別性能は得られていな
い。
[Equation 1] By the normalization process 5, a high level can be obtained for the frequency bins forming the peak with respect to the nearby frequencies, without being influenced by the signal levels of the frequency components that are far away. When it is determined by the determination processing 6 that the processing up to i = N−1 is completed, the result of the normalization processing 5 is subjected to luminance conversion and CRT.
Or as a display on recording paper. By this, the person confirms the presence of the signal from the time series of the displayed local peaks. However, the ability of a person to detect a desired signal from a loafergram varies greatly depending on the degree of fatigue. In addition, with the increase in size of sonars, the increase in multi-sensors, and the diversification of information, the amount of information to be monitored is rapidly increasing, making it difficult for a person to monitor all the information. In order to solve this problem, an automated system for signal extraction and feature discrimination is being developed, and methods such as pattern matching have been attempted, but sufficient signal extraction and feature discrimination performance has been obtained. Not not.

【0004】そこで、ニューラルネットワークを用いた
方法が考えられる。ニューラルネットワークは、人間の
神経回路網の構造を模擬して、あいまいな情報に対して
人間と同様の判断能力を持たせようとするものである。
従来、他の分野においては、手書き文字の認識等、信号
対雑音比(S/N比)の良い画像・図形情報に対して適
用し、良好な結果を得ている。ニューラルネットワーク
を手書きの数字の認識に適用した例としては、文献1が
ある。このニューラルネットワークによる文字・図形認
識の方法を、ソーナにおける目標の狭帯域信号の抽出及
び特徴の判別に適用する場合の構成例を図3に示す。図
3は、従来のニューラルネットワークを用いた信号判別
方法を示す図である。この方法では、階層型ニューラル
ネットワーク20を、ローファーグラム10上の狭帯域
信号の類識別に用いている。ニューラルネットワーク2
0の入力層21には、ローファーグラム10の画面10
aを切り出して入力し、中間層22を介して出力層23
からは類識別結果として、登録されたカタログ目標との
類似度を出力する。
Therefore, a method using a neural network can be considered. The neural network simulates the structure of a human neural network to give ambiguous information the same judgment ability as a human.
Conventionally, in other fields, it has been applied to image / graphic information having a good signal-to-noise ratio (S / N ratio), such as recognition of handwritten characters, and good results have been obtained. Reference 1 is an example of applying a neural network to recognition of handwritten numbers. FIG. 3 shows a configuration example in the case of applying the method of character / figure recognition by this neural network to the extraction of a target narrowband signal and the discrimination of the feature in a sonar. FIG. 3 is a diagram showing a signal discrimination method using a conventional neural network. In this method, the hierarchical neural network 20 is used for classifying narrow band signals on the loafergram 10. Neural network 2
On the input layer 21 of 0, the screen 10 of the loafergram 10 is displayed.
a is cut out and input, and is output through the intermediate layer 22 to the output layer 23.
Outputs the degree of similarity with the registered catalog target as the class identification result.

【0005】ニューラルネットワーク20は、文献2に
記載されているように、予め学習により、ネットワーク
内の重み係数全体でカタログ目標のすべてのパターンを
記憶するようにしておく。学習は、誤差逆伝搬アルゴリ
ズムと呼ばれる方法を用いて行われる。各カタログ目標
のデータを入力層21から入力し、出力層23に現れた
パターンと正解のパターン(例えば、正解の目標に相当
するユニットに+1、それ以外の出力ユニットに−1)
との差(これを「誤差」と呼ぶ)によってネットワーク
内の重みを調整し、誤差の2乗和を一定値以下に抑え込
むようにする。通常、学習パターンとしては、シミュレ
ーションにより人工的に作り出したものや、実データか
ら人間が切り出したものが用いられる。
As described in Reference 2, the neural network 20 is designed in advance to store all patterns of catalog targets by the entire weighting coefficient in the network by learning. Learning is performed using a method called an error back propagation algorithm. Data of each catalog target is input from the input layer 21, and the pattern that appears in the output layer 23 and the correct pattern (for example, +1 for the unit corresponding to the correct target, -1 for the other output units).
The weight in the network is adjusted by the difference between the error and the error (this is called "error"), and the sum of squares of the error is suppressed to a certain value or less. Usually, as the learning pattern, a pattern artificially created by simulation or a pattern cut out by human from actual data is used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
信号判別方法では、学習に適さないパターンが入り込
み、それが重み係数の最適値への収束を妨げるという問
題があった。学習に適さないパターンが入り込む原因と
しては、シミュレーションによって学習パターンを生成
する際に用いる乱数に基づく、不適なパターンの偶然の
発生や、人間がパターンを切り出す際の、機械には判別
が困難なパターンの切り出し等がある。これらのパター
ンは予め学習の前に除去しておくのが困難である。本発
明は、前記従来技術が持っていた課題として、学習に適
さないパターンが入り込み、雑音背景下での判別能力の
低下という点について解決し、学習過程における誤差の
評価により、不適なパターンを判定し、以降の学習から
除くことによって雑音背景下で高い判別能力を持つソー
ナ等の信号判別方法を提供するものである。
However, the conventional signal discrimination method has a problem that a pattern unsuitable for learning is introduced, which prevents convergence of the weighting coefficient to the optimum value. The reason why patterns that are not suitable for learning are introduced is that accidental occurrence of inappropriate patterns based on random numbers used when generating learning patterns by simulation, or patterns that are difficult for machines to distinguish when humans cut out patterns. There are cutouts, etc. It is difficult to remove these patterns in advance before learning. The present invention solves the problem that the conventional technique has such that a pattern unsuitable for learning is introduced and the discrimination ability is deteriorated in a noise background, and an unsuitable pattern is determined by evaluating an error in the learning process. However, by excluding it from the subsequent learning, a signal discriminating method such as a sonar having a high discriminating ability under a noisy background is provided.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、前記課題
を解決するために、教師データ及び学習データをもとに
学習を行ったニューラルネットワークを用い、雑音背景
の中から信号の抽出及び特徴の判別を行う雑音背景下の
ソーナ等の信号判別方法において、次のような手段を講
じている。即ち、学習過程における、あるサイクル経過
後の、前記教師データと学習データの出力の2乗誤差を
計算し、該学習データ中のある一定の割合の2乗誤差の
大きい学習データを除去して、以降の学習を行うように
している。
In order to solve the above-mentioned problems, a first invention uses a neural network trained on the basis of teacher data and learning data to extract a signal from a noise background and The following measures are taken in the method of discriminating a signal such as a sonar under a noise background for discriminating a feature. That is, in the learning process, a squared error between the output of the teacher data and the output of the learned data after a certain cycle has passed is calculated, and a certain proportion of the learned data having a large squared error is removed, The following learning is done.

【0008】第2の発明では、第1の発明と同様にソー
ナ等の信号判別方法において、学習過程における、ある
サイクル経過後の、前記教師データと学習データの出力
の2乗誤差を計算し、前サイクルの2乗誤差の平均値か
ら設定した閾値を越える該学習データを除去して、以降
の学習を行うようにしている。
In the second invention, as in the first invention, in the signal discriminating method of the sonar or the like, the square error of the outputs of the teacher data and the learning data after a certain cycle has elapsed in the learning process is calculated, The learning data exceeding the set threshold value is removed from the average value of the square error of the previous cycle, and the subsequent learning is performed.

【0009】[0009]

【作用】第1及び第2の発明によれば、以上のように雑
音背景下の信号判別方法を構成したので、学習過程にお
ける誤差がある一定の閾値を越える不適なパターンが存
在する場合、以降の学習からこのパターンが除かれ、雑
音背景下での判別能力の向上が図れる。従って、前記課
題を解決できるのである。
According to the first and second aspects of the present invention, the signal discrimination method under the noise background is configured as described above. Therefore, when there is an unsuitable pattern in which an error in the learning process exceeds a certain threshold, This pattern is removed from the learning of, and the discriminating ability in a noisy background can be improved. Therefore, the above problem can be solved.

【0010】[0010]

【実施例】まず、本実施例の原理である、図3に示すニ
ューラルネットワーク20に対する学習の原理について
説明する。今、図3のニューラルネットワーク20に対
し、時刻tに学習パターン(xs1,xs2,…,xsN)が
入力として与えられたとき、それに対する出力層23の
ユニットjの出すべき正解(「教師データ」と呼ぶ)を
sjとする。このとき中間層22のユニットiの出力を
i (t)、出力層23のユニットjの出力をo
j(t)とすると、2乗誤差Rは文献2に示されるよう
に、 で計算される。そして、中間層22のユニットiと出力
層23のユニットjの間の結合wijは、次式(4)のよ
うに修正される。 wij(t+1)=wij(t)+ε・(ysj−oj (t))・mi (t) ・・・(4) ここで、関数fは各ユニットの入出力関係を与える関数
である。(3)式及び(4)式から明らかなように、2
乗誤差Rが0のとき、wij(t+1)=wij(t)とな
り、修正は不要となる。このように、2乗誤差Rの総和
がある微小な値T以下に収束するまで、学習は繰り返さ
れる。
First, the principle of learning for the neural network 20 shown in FIG. 3, which is the principle of this embodiment, will be described. Now, when the learning pattern (x s1 , x s2 , ..., X sN ) is given as an input to the neural network 20 of FIG. 3 at time t, the correct answer (“( (Teaching data)) is y sj . At this time, the output of the unit i of the intermediate layer 22 is m i (t), and the output of the unit j of the output layer 23 is o.
If j (t), then the squared error R is Calculated by Then, the coupling w ij between the unit i of the intermediate layer 22 and the unit j of the output layer 23 is corrected as in the following Expression (4). w ij (t + 1) = w ij (t) + ε · (y sj −o j (t)) · m i (t) (4) Here, the function f is a function that gives the input / output relationship of each unit. Is. As is clear from the expressions (3) and (4), 2
When the multiplication error R is 0, w ij (t + 1) = w ij (t), and no correction is necessary. In this way, the learning is repeated until the sum of the squared errors R converges to a certain value T or less.

【0011】学習パターン(xs1,xs2,・・・,
sN)は一般に何種類か与えられるが、2乗誤差Rが非
常に大きくなるような学習パターンが存在するとき、重
み係数の収束の妨げとなる。従って、これらのデータを
除くことが望ましい。そこで、学習がある程度進み、2
乗誤差Rの総和がTのn倍(例えば、8倍)以下に達し
た時点で、全学習データのx%(例えば、2%)の学習
データを2乗誤差Rの大きいものから順に取り除くこと
にする。これにより、計算時間の短縮と、精度の向上が
図れる。
Learning patterns (x s1 , x s2 , ...,
x sN ) is generally given, but when there is a learning pattern in which the squared error R becomes very large, it will hinder the convergence of the weighting factors. Therefore, it is desirable to exclude these data. Therefore, learning progresses to some extent, and 2
When the total sum of the squared errors R reaches n times (for example, 8 times) T or less, x% (for example, 2%) of learning data of all the learning data is removed in order from the largest squared error R. To As a result, the calculation time can be shortened and the accuracy can be improved.

【0012】次に、図1及び図4を参照しつつ、本発明
の実施例を説明する。図1は本発明の実施例の信号判別
方法に用いられる信号判別装置の機能ブロック図、及び
図4はその図1中の重み係数計算手段の機能ブロック図
である。図1に示す信号判別装置は、目標信号パターン
100a及び教師データ100bに基づきニューラルネ
ットワークの学習データ110aを生成すると共に該教
師データ100bを出力する学習データ生成手段110
を有し、その出力側には重み係数計算手段120が接続
されている。重み係数計算手段120は、学習データ1
10a及び教師データ100bに基づき、ニューラルネ
ットワークの学習を行って該ネットワークの重み係数1
20aを計算する機能を有している。さらに、この信号
判別装置には、入力信号101aの正規化を行って正規
化データ130aを出力する入力信号変換手段130が
設けられ、その出力側に信号判別手段140が接続され
ている。信号判別手段140は、重み係数計算手段12
0からの重み係数120aと入力信号変換手段130か
らの正規化データ130aとに基づき、信号の判別を行
って信号判別結果140aを出力する機能を有してい
る。図4に示す重み係数計算手段120は、学習データ
生成手段110から入力される学習データ110aを管
理して誤差の大きい学習データを取り除く学習データ管
理手段121を有し、その出力側に、出力計算手段12
2を介して重み係数修正手段123が接続されている。
出力計算手段122は、信号判別手段140と同じ構造
を持ち、学習データ管理手段121から出力される学習
データに対する計算処理を行う機能を有している。重み
係数修正手段123は、教師データ100bと出力計算
手段122の出力データとの2乗誤差の総和を計算して
その2乗誤差から重み係数の修正を行い、制御信号を学
習データ管理手段121へ送ると共に、修正された重み
係数120aを出力する等の機能を有している。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a functional block diagram of a signal discriminating apparatus used in a signal discriminating method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a functional block diagram of weighting factor calculating means in FIG. The signal discriminating apparatus shown in FIG. 1 generates learning data 110a of a neural network based on a target signal pattern 100a and teacher data 100b and outputs learning data generating means 110 for learning data 100b.
And a weighting factor calculation means 120 is connected to the output side thereof. The weighting factor calculation means 120 uses the learning data 1
Based on 10a and the teacher data 100b, the neural network is trained and the weighting factor of the network is set to 1
It has a function of calculating 20a. Further, this signal discriminating apparatus is provided with an input signal converting means 130 for normalizing the input signal 101a and outputting the normalized data 130a, and the signal discriminating means 140 is connected to the output side thereof. The signal determining means 140 is the weighting factor calculating means 12
It has a function of performing signal discrimination based on the weighting coefficient 120a from 0 and the normalized data 130a from the input signal conversion means 130 and outputting the signal discrimination result 140a. The weighting factor calculation means 120 shown in FIG. 4 has a learning data management means 121 for managing the learning data 110a input from the learning data generation means 110 and removing learning data having a large error, and the output calculation is performed on the output side thereof. Means 12
The weighting factor correction means 123 is connected via 2.
The output calculation unit 122 has the same structure as the signal determination unit 140 and has a function of performing a calculation process on the learning data output from the learning data management unit 121. The weighting coefficient correction means 123 calculates the sum of squared errors of the teacher data 100b and the output data of the output calculation means 122, corrects the weighting coefficient from the squared error, and sends the control signal to the learning data management means 121. It has a function of sending the corrected weighting coefficient 120a as well as sending it.

【0013】次に、図1及び図4の装置を用いた信号判
別方法を説明する。まず、図1において目標信号パター
ン100a及び教師データ100bが学習データ生成手
段110へ入力される。学習データ生成手段110で
は、入力された目標信号パターン100aに平均0、分
散1のガウス雑音を付加して学習データ110aとし、
それを入力された教師データ100bと共に重み係数計
算手段120へ送る。重み係数計算手段120では、学
習データ生成手段110から送られた学習データ110
a及び教師データ100bをもとに学習を行い、ニュー
ラルネットワークの重み係数120aを計算し、それを
信号判別手段140へ送る。この重み係数120aの計
算には、例えば誤差逆伝搬法と呼ばれる方法が用いら
れ、与えられた学習データ110aによる推定結果と教
師データ100bとの差の2乗和が許容値以下になるよ
うに重みを繰り返し調整する。即ち、図4の重み係数計
算手段120において、学習データ生成手段110から
の学習データ110aが学習データ管理手段121へ送
られ、逐次、出力計算手段122に入力される。出力計
算手段122は、信号判別手段140と同じ構造を持
ち、学習データ110aが入力されたときの出力を生成
して重み係数修正手段123へ送る。重み係数修正手段
123では、入力された教師データ100bと出力計算
手段122の出力データとの2乗誤差の総和を計算し、
閾値Tのn倍以下となった時点で、学習データ管理手段
121へ通知して、該学習データ管理手段121で誤差
の大きいx%の学習データを取り除かせる。さらに、重
み係数修正手段123では、誤差が閾値Tより小さくな
ったときには収束したものとみなして重み係数120a
を出力する。いずれでもないときには、重み係数修正手
段123が誤差逆伝搬アルゴリズムに従って重み係数を
修正し、出力計算手段122へ送って再び計算を行う。
重み係数修正手段123から出力された重み係数120
aは、図1の信号判別手段140へ送られる。信号判別
手段140では、送られた重み係数120aを受け取る
と、その重み係数120aに値を設定する。センサ等か
らの受信信号は、周波数分析、及び積分処理を行った
後、入力信号101aの形で一定周期毎に入力信号変換
手段130に入力される。入力信号変換手段130で
は、入力信号101aを受け取ると、正規化処理を行っ
て正規化データ130aを生成し、それを信号判別手段
140へ送出する。信号判別手段140では、正規化デ
ータ130aから所望の信号を抽出し、その抽出結果で
ある信号判別結果140aを出力する。
Next, a signal discriminating method using the apparatus shown in FIGS. 1 and 4 will be described. First, in FIG. 1, the target signal pattern 100a and the teacher data 100b are input to the learning data generating means 110. In the learning data generation means 110, Gaussian noise with an average of 0 and a variance of 1 is added to the input target signal pattern 100a to obtain learning data 110a,
It is sent to the weighting factor calculation means 120 together with the input teacher data 100b. In the weighting factor calculation means 120, the learning data 110 sent from the learning data generation means 110.
Learning is performed based on a and the teacher data 100b, the weighting coefficient 120a of the neural network is calculated, and the weighting coefficient 120a is sent to the signal discriminating means 140. For example, a method called an error backpropagation method is used to calculate the weighting coefficient 120a. Repeatedly adjust. That is, in the weighting factor calculation means 120 of FIG. 4, the learning data 110a from the learning data generation means 110 is sent to the learning data management means 121 and sequentially input to the output calculation means 122. The output calculation means 122 has the same structure as the signal determination means 140, generates an output when the learning data 110a is input, and sends it to the weighting coefficient correction means 123. The weighting factor correction means 123 calculates the sum of squared errors between the input teacher data 100b and the output data of the output calculation means 122,
When it becomes n times the threshold value T or less, the learning data management means 121 is notified so that the learning data management means 121 removes x% of the learning data having a large error. Further, the weighting factor correction means 123 considers that the error has converged when the error becomes smaller than the threshold value T, and the weighting factor 120a.
Is output. If neither is the case, the weighting coefficient correction means 123 corrects the weighting coefficient in accordance with the error backpropagation algorithm and sends it to the output calculation means 122 to perform the calculation again.
Weighting factor 120 output from weighting factor modifying means 123
a is sent to the signal discriminating means 140 in FIG. Upon receiving the sent weighting coefficient 120a, the signal determining means 140 sets a value in the weighting coefficient 120a. A received signal from a sensor or the like is subjected to frequency analysis and integration processing, and then input to the input signal conversion means 130 in the form of an input signal 101a at regular intervals. When the input signal conversion means 130 receives the input signal 101a, it performs a normalization process to generate normalized data 130a, and sends it to the signal determination means 140. The signal discrimination means 140 extracts a desired signal from the normalized data 130a and outputs a signal discrimination result 140a which is the extraction result.

【0014】以上のように、本実施例の信号判別方法で
は、重み係数計算手段120において、学習過程におけ
る、あるサイクル経過後の、学習データ110aと教師
データ100bの出力の2乗誤差を計算し、該学習デー
タ110a中のある一定の割合の2乗誤差の大きい学習
データを除去して、以降の学習を行うようにしているの
で、誤差の大きいパターンの重み更新への寄与をなくす
ことができる。これにより、正しい方向への収束を促進
し、収束時間の短縮と収束後の性能の向上が図れる。
As described above, in the signal discriminating method of this embodiment, the weighting factor calculating means 120 calculates the squared error between the outputs of the learning data 110a and the teacher data 100b after a certain cycle has passed in the learning process. Since a certain proportion of the learning data having a large square error in the learning data 110a is removed and the subsequent learning is performed, the contribution of the pattern having a large error to the weight update can be eliminated. . This promotes convergence in the correct direction, shortens the convergence time, and improves the performance after convergence.

【0015】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次のようなものがある。 (a) 上記実施例では、重み係数計算手段120にお
いて不適データの判定を、あるサイクル経過後の2乗誤
差の総和が一定値以下に収束した時点で1回行っている
だけであるが、一定サイクル経過後に毎サイクル行って
も良いし、何サイクルか毎に行っても良い。 (b) 重み係数計算手段120における判定方法とし
て、前サイクルの2乗誤差の平均値から閾値を設定し、
その閾値を越える学習データを除去して以降の学習を行
うようにしても、上記実施例と同様の効果が得られる。
The present invention is not limited to the above embodiment,
Various modifications are possible. The following are examples of such modifications. (A) In the above embodiment, the weighting factor calculation means 120 determines the inappropriate data only once when the sum of the squared errors after a certain cycle has converged to a certain value or less. It may be performed every cycle after the cycle elapses, or every several cycles. (B) As a determination method in the weighting factor calculation means 120, a threshold value is set from the average value of the squared error of the previous cycle,
Even if learning data that exceeds the threshold value is removed and subsequent learning is performed, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1及び第
2の発明によれば、学習過程における誤差の評価によ
り、不適なパターンを判定し、以降の学習から除くよう
にしたので、誤差の大きいパターンの重み更新への寄与
をなくすことができる。これにより、正しい方向への収
束を促進し、収束時間の短縮と収束後の性能の向上が図
れる。従って、雑音背景下で高い判別能力を持つソーナ
等の信号判別方法が得られる。
As described in detail above, according to the first and second inventions, an inappropriate pattern is determined by the evaluation of the error in the learning process and is excluded from the subsequent learning. It is possible to eliminate the contribution of the pattern having a large value to the weight update. This promotes convergence in the correct direction, shortens the convergence time, and improves the performance after convergence. Therefore, a signal discriminating method such as a sonar having a high discriminating ability under a noise background can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例を示す信号判別装置の機能ブロ
ック図である。
FIG. 1 is a functional block diagram of a signal discriminating apparatus showing an embodiment of the present invention.

【図2】従来のローファーグラム生成処理を示すフロー
チャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a conventional loafergram generation process.

【図3】従来のニューラルネットワークを用いた信号判
別方法を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a signal discrimination method using a conventional neural network.

【図4】図1中の重み係数計算手段を示す機能ブロック
図である。
FIG. 4 is a functional block diagram showing a weighting factor calculation means in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ローファーグラム 20 ニューラルネットワーク 21 入力層 22 中間層 23 出力層 100a 目標信号パターン 100b 教師データ 101a 入力信号 110 学習データ生成手段 110a 学習データ 120 重み係数計算手段 120a 重み係数 121 学習データ管理手段 122 出力計算手段 123 重み係数修正手段 130 入力信号変換手段 130a 正規化データ 140 信号判別手段 140a 信号判別結果 10 Lofergram 20 Neural Network 21 Input Layer 22 Intermediate Layer 23 Output Layer 100a Target Signal Pattern 100b Teacher Data 101a Input Signal 110 Learning Data Generating Means 110a Learning Data 120 Weighting Factor Calculating Means 120a Weighting Coefficient 121 Learning Data Managing Means 122 Output Computing Means 123 Weighting coefficient correcting means 130 Input signal converting means 130a Normalized data 140 Signal discriminating means 140a Signal discriminating result

フロントページの続き (72)発明者 石渡 恒夫 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内 (72)発明者 尾崎 俊二 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内Front page continuation (72) Inventor Tsuneo Ishiwata 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd. (72) Inventor Shunji Ozaki 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd. In the company

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 教師データ及び学習データをもとに学習
を行ったニューラルネットワークを用い、雑音背景の中
から信号の抽出及び特徴の判別を行う雑音背景下の信号
判別方法において、 学習過程における、あるサイクル経過後の、前記教師デ
ータと学習データの出力の2乗誤差を計算し、該学習デ
ータ中のある一定の割合の2乗誤差の大きい学習データ
を除去して、以降の学習を行うことを特徴とする雑音背
景下の信号判別方法。
1. A signal discrimination method under a noise background for extracting a signal from a noise background and discriminating a feature by using a neural network trained based on teacher data and learning data. Calculate a squared error between the outputs of the teacher data and the learning data after a certain cycle has passed, remove learning data having a large square error of a certain ratio in the learning data, and perform subsequent learning. A method for discriminating a signal under a noisy background.
【請求項2】 教師データ及び学習データをもとに学習
を行ったニューラルネットワークを用い、雑音背景の中
から信号の抽出及び特徴の判別を行う雑音背景下の信号
判別方法において、 学習過程における、あるサイクル経過後の、前記教師デ
ータと学習データの出力の2乗誤差を計算し、前サイク
ルの2乗誤差の平均値から設定した閾値を越える該学習
データを除去して、以降の学習を行うことを特徴とする
雑音背景下の信号判別方法。
2. A signal discrimination method under a noise background for extracting a signal from a noise background and discriminating a characteristic by using a neural network trained based on teacher data and learning data. The square error between the outputs of the teacher data and the learning data after a certain cycle is calculated, the learning data exceeding the set threshold value is removed from the average value of the square error of the previous cycle, and the subsequent learning is performed. A method for discriminating a signal under a noisy background.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02157981A (en) * 1988-12-10 1990-06-18 Osaka Gas Co Ltd Pattern recognizing system using neural net
JPH0561850A (en) * 1991-09-03 1993-03-12 Just Syst Corp Hierarchical neural network and its learning method

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