亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于數(shù)據(jù)挖掘的光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)研究

        2021-11-01 07:08:16于繼江董中平
        微型電腦應(yīng)用 2021年10期
        關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)挖掘信息模型

        于繼江, 董中平

        (中國食品藥品檢定研究院, 北京 102629)

        0 引言

        隨著通信技術(shù)、光傳感技術(shù)的不斷發(fā)展,產(chǎn)生了光通信系統(tǒng),相對(duì)于其他通信系統(tǒng),光通信系統(tǒng)的信息傳輸速度快、對(duì)環(huán)境要求比較低,在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1-3]。在光通信系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用過程中,影響光通信系統(tǒng)性能的因素比較多,如大氣湍流、光反射等,使得光通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定,傳輸成功率比較低,難以滿足光通信系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用要求[4]。信息傳輸誤差預(yù)測(cè)可以了解光通信系統(tǒng)變化特點(diǎn),根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果制定一定相應(yīng)的措施,并進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),因此光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)[5]。

        針對(duì)光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)問題,許多學(xué)者進(jìn)行了深入的研究,當(dāng)前存在許多有效的光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)模型[5]。光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)模型大致可以劃分為兩類[6-8]:一類是傳統(tǒng)模型,主要為線性回歸方法、灰色理論,它們的光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)建模過程比較簡(jiǎn)單,由于傳統(tǒng)模型假設(shè)光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差是一種線性的變化規(guī)律,但現(xiàn)代光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差具有一定的時(shí)變性,傳統(tǒng)模型的預(yù)測(cè)偏差比較大,實(shí)際應(yīng)用價(jià)值比較低;另一類為現(xiàn)代模型,主要以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)模型,它們可以描述光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差的時(shí)變性,因此光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)效果得到了明顯的改善。但在實(shí)際應(yīng)用中,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也具有一定的不足,如學(xué)習(xí)速度慢,建模過程復(fù)雜,因此對(duì)光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)結(jié)果有時(shí)不可太靠[9]。

        由于信息傳輸誤差預(yù)測(cè)對(duì)光通信系統(tǒng)影響十分重要,為提升光通信信息傳輸?shù)某晒β?,提出了基于?shù)據(jù)挖掘的光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)模型。首先分析影響光通信系統(tǒng)信息傳輸?shù)挠绊懸蛩?,然后引入?shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)影響因素和光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差之間的變化關(guān)系進(jìn)行建模與分析,最后通過具體的仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)模型的有效性和優(yōu)越性。

        1 數(shù)據(jù)挖掘的光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)模型

        1.1 影響因素分析

        1.1.1 大氣湍流

        (1)

        (2)

        Δsr=sr(d4 d-1)

        (3)

        式中,β、sec(φ)分別表示波長(zhǎng)和偏角;d表示垂直坐標(biāo);sr表示無湍流時(shí)的光功率。

        1.1.2 背景光模型

        光通信系統(tǒng)進(jìn)行信息傳輸時(shí),通常采用兩級(jí)跟蹤探測(cè)器,它們分別為粗跟蹤探測(cè)器和精跟蹤探測(cè)器,設(shè)sms、sg分別為信噪比和斜率系數(shù);μbeam為光斑的直徑,那么探測(cè)器的等效噪音角U計(jì)算式具體如式(4)—式(6)。

        (4)

        sms=4.14/μbeam

        (5)

        sg=1.27/μbeam

        (6)

        粗跟蹤通常情況下采用CCD探測(cè)器,其信噪比具體為式(7)。

        (7)

        精跟蹤通常情況下采用四象限探測(cè)器,其信噪比具體為式(8)。

        (8)

        式中,DEA表示背景光強(qiáng)度;p表示普朗克常數(shù)。

        背景光譜密度為φ(λ),光通信系統(tǒng)信息接收的口徑和視場(chǎng)角分別為e和α,光通信帶寬為Δf,它們之間存在的關(guān)聯(lián)性Γ為式(9)。

        (9)

        1.2 設(shè)計(jì)光通信系統(tǒng)的信息傳輸誤差預(yù)測(cè)模型

        在光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差建模過程中,就是找到一種模型,該模型可以準(zhǔn)確描述影響因素大氣湍流、背景光與光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差之間的變化關(guān)系,從而提高光通信系統(tǒng)信息傳輸質(zhì)量。相對(duì)于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的支持向量機(jī)采用結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化原則進(jìn)行建模,其建模精度要高于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),而且預(yù)測(cè)結(jié)果更加可靠。對(duì)于樣本集合{xi}∈Rn,i=1,…,l,其中l(wèi)表示樣本的數(shù)量,那么支持向量機(jī)建模實(shí)際就是通過尋找一個(gè)最優(yōu)超平面將它們分開[11],支持向量機(jī)的最優(yōu)超平面如圖1所示。

        圖1 支持向量機(jī)的最優(yōu)超平面

        最優(yōu)超平面描述為式(10)。

        ω·x+b=0

        (10)

        式中,·為點(diǎn)積操作;ω為n維向量;b為最優(yōu)超平面的偏移量。

        對(duì)于每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),盡可能使其與最優(yōu)超平面之間的距離最大,這樣可以得到一個(gè)與式(10)等效的二次優(yōu)化問題,具體描述為式(11)。

        (11)

        式中,ξ=(ξi,…,ξl)T表示松弛因子;C表示懲罰參數(shù)。

        為了加快問題的求解效率,對(duì)式(11)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,得到其對(duì)偶形式,具體如式(12)。

        s.t.

        (12)

        式中,α表示Lagrange乘子,其應(yīng)該滿足式(13)。

        αi[yi(ω·x+b)-1]=0

        (13)

        得到支持向量機(jī)的決策函數(shù)為式(14)。

        (14)

        對(duì)于光通信系統(tǒng)數(shù)據(jù),由于光通信系統(tǒng)信息具有非線性變化特點(diǎn),支持向量機(jī)引入核函數(shù)對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換,把非線性變化數(shù)據(jù)的空間轉(zhuǎn)換成線性變化數(shù)據(jù)的空間[12],具體如圖2所示。

        (a) 原始數(shù)據(jù)分布

        對(duì)于光通信系統(tǒng)的信息傳輸誤差預(yù)測(cè)問題,由于引入了核函數(shù),式(12)的對(duì)偶形式變?yōu)槭?15)。

        s.t.

        (15)

        式中,K(xi·xj)表示核函數(shù),具體定義如式(16)。

        (16)

        式中,σ表示核寬度參數(shù)。

        2 仿真測(cè)試

        2.1 測(cè)試環(huán)境

        為了測(cè)試基于數(shù)據(jù)挖掘的光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)效果,采集一段時(shí)間的光通信系統(tǒng)信息作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,采用MATLAB工具箱搭建光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)的測(cè)試平臺(tái)。

        2.2 大氣湍流對(duì)光通信系統(tǒng)性能影響的測(cè)試

        在不同大氣湍流條件下,測(cè)試其對(duì)光通信系統(tǒng)性能的影響,具體如圖3所示。

        圖3 大氣湍流對(duì)信息傳輸誤差影響程度

        對(duì)圖3的信息傳輸誤差進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn),隨著大氣湍流的值不斷增加,信息傳輸誤差呈上升趨勢(shì),因此在實(shí)際應(yīng)用中盡可能使大氣湍流強(qiáng)度越小,以獲得理想的光通信系統(tǒng)信息傳輸效果。

        2.3 背景光對(duì)光通信系統(tǒng)性能影響的測(cè)試

        在不同背景光條件下,測(cè)試其對(duì)光通信系統(tǒng)性能的影響,具體描述如圖4所示。

        圖4 背景光對(duì)信息傳輸誤差影響程度

        對(duì)圖4的信息傳輸誤差進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn),隨著背景光值不斷增加,信息傳輸誤差同樣呈上升趨勢(shì),但是其影響程度不如大氣湍流,這表明本文選擇背景光、大氣湍流兩種影響因素對(duì)光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差進(jìn)行建模的思想是正確、有效的。

        2.4 光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)效果分析

        為了進(jìn)一步驗(yàn)證數(shù)據(jù)挖掘的光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)的優(yōu)越性,選擇BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)模型(BPNN)、多元線性回歸的光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)模型(MLR)在相同實(shí)驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行對(duì)比測(cè)試,選擇光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)精度作為評(píng)價(jià)指標(biāo),預(yù)測(cè)精度計(jì)算式具體為式(17)。

        (17)

        式中,Tvalue和Pvalue分別表示實(shí)際傳輸誤差與預(yù)測(cè)誤差。

        每一種模型均進(jìn)行5次光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)建模,統(tǒng)計(jì)每一次預(yù)測(cè)精度,得到結(jié)果如表1所示。

        表1 光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)精度對(duì)比

        對(duì)表1的光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)精度進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn),本文模型的光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)精度均值為95.13%,而BPNN和MLR的光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)均值分別為88.87%和83.74%,由此可見本文模型降低了光通信系統(tǒng)信息傳輸預(yù)測(cè)誤差,可以改善光通信系統(tǒng)信息傳輸效果,具有十分明顯的優(yōu)越性。

        3 總結(jié)

        針對(duì)當(dāng)前光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)建模過程中存

        在的一些難題,結(jié)合光通信系統(tǒng)信息的變化特點(diǎn),以提高光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)精度,提出了基于數(shù)據(jù)挖掘的光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)模型,選擇大氣湍流、背景光作為影響因素,將它們作為支持向量機(jī)的輸入,信息傳輸誤差作為支持向量機(jī)的輸出,通過支持向量機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練和學(xué)習(xí),對(duì)輸入和輸出之間的關(guān)系進(jìn)行擬合,測(cè)試結(jié)果表明,大氣湍流對(duì)光通信系統(tǒng)信息傳輸效果的影響程度要高于背景光,對(duì)照實(shí)驗(yàn)證明了本文模型的光通信系統(tǒng)信息傳輸誤差預(yù)測(cè)精度要明顯優(yōu)于當(dāng)前其他模型,可以提升光通信系統(tǒng)信息傳輸質(zhì)量,具有十分廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

        猜你喜歡
        數(shù)據(jù)挖掘信息模型
        一半模型
        探討人工智能與數(shù)據(jù)挖掘發(fā)展趨勢(shì)
        重要模型『一線三等角』
        重尾非線性自回歸模型自加權(quán)M-估計(jì)的漸近分布
        訂閱信息
        中華手工(2017年2期)2017-06-06 23:00:31
        基于并行計(jì)算的大數(shù)據(jù)挖掘在電網(wǎng)中的應(yīng)用
        電力與能源(2017年6期)2017-05-14 06:19:37
        3D打印中的模型分割與打包
        一種基于Hadoop的大數(shù)據(jù)挖掘云服務(wù)及應(yīng)用
        展會(huì)信息
        基于GPGPU的離散數(shù)據(jù)挖掘研究
        亚洲国产丝袜美女在线| 国产熟妇搡bbbb搡bb七区| 国产精品三级一区二区按摩| 亚洲av网站首页在线观看| 国内揄拍国内精品人妻久久| 人妻夜夜爽天天爽三区| 久久亚洲黄色| 久草国产手机视频在线观看| 亚洲国产色婷婷久久精品| 精品中文字幕久久久人妻| 国产一级一片内射视频播放| av综合网男人的天堂| 国产亚洲婷婷香蕉久久精品 | 日本熟女精品一区二区三区| 99久久精品午夜一区二区| 在线观看免费人成视频色9| 亚洲AⅤ精品一区二区三区| 久久久一本精品久久久一本| 无套无码孕妇啪啪| 女厕厕露p撒尿八个少妇| 成人永久福利在线观看不卡| aa日韩免费精品视频一| 国产大片黄在线观看| 国产农村妇女高潮大叫| 久久久诱惑一区二区三区| 麻豆69视频在线观看| 中文字幕天天躁日日躁狠狠躁免费 | 精品黄色一区二区三区| 亚洲综合天堂av网站在线观看 | 亚洲福利第一页在线观看| 亚洲国产精品高清在线| 日韩亚洲欧美中文在线| 欧美成人精品三级在线观看| 国产伦理一区二区久久精品| 免费a级毛片无码a∨中文字幕下载 | 久久久亚洲经典视频| 亚洲av免费看一区二区三区| 中文字幕人妻伦伦| 久久亚洲国产精品成人av秋霞| 亚洲一区二区三区在线| 久久久99精品免费视频|