MẠNG NƠRON NHÂN TẠO TRONG XỬ LÝ CẤP 2 TIN TỨC RA ĐA

Header Page of 89 B GIO DC V O TO B QUC PHềNG VIN KHOA HC V CễNG NGH QUN S PHM NGC HUY NG DNG MNG NRON NHN TO TRONG X Lí CP TIN TC RA A Chuyờn ngnh: K thut a - dn ng Mó s: 62 52 02 04 TểM TT LUN N TIN S K THUT H Ni 2016 Footer Page of 89 Header Page of 89 CễNG TRèNH C HON THNH TI VIN KHOA HC V CễNG NGH QUN S Ngi hng dn khoa hc: PGS-TS Nguyn Thu Phong TS Nguyn Phựng Bo Phn bin 1: PGS.TSKH o Thnh Vin C hc/Vin HLKH v CN Vit Nam Phn bin 2: PGS TS Lờ Anh Dng Vin tớch hp h thng/Hc vin KTQS Phn bin 3: PGS.TS Trng V Bng Giang i hc cụng ngh/HQG H Ni Lun ỏn c bo v ti Hi ng chm lun ỏn cp Vin hp ti Vin khoa hc v cụng ngh quõn s vo hi gi ngy thỏng nm Cú th tỡm hiu lun ỏn ti: - Th vin Vin khoa hc v cụng ngh quõn s - Th vin Quc gia Vit Nam Footer Page of 89 Header Page of 89 M U Ngy nay, mụi trng tỏc chin hin i, cỏc i a (hoc l h thng a) cn phi ỏp ng nhng yờu cu rt cao ca nhim v chin u, c bit l nhng yờu cu liờn quan n m bo cht lng v tin cy thụng tin u cú tỏc ng ca nhiu yu t Qua vic nghiờn cu, phõn tớch xu hng phỏt trin v cỏc phng tin tn cụng ng khụng ca cỏc nc thuc NATO thi gian gn õy cho thy mt c im ni bt l: ng dng cỏc k thut v cụng ngh hin i trờn cỏc phng tin bay (Mỏy bay, tờn la hnh trỡnh, UAV ) ớt bc l cỏc du hiu a (Stealth), tc ln, c ng liờn tc v bay thnh nhiu cú nhiu loi mỏy bay tham gia (Tiờm kớch, nộm bom, gõy nhiu) tham gia tn cụng mc tiờu Thc t ny ó gõy khú khn rt ln cho vic phỏt hin, nhn dng v bỏm sỏt mc tiờu ca cỏc h thng a cnh gii, phũng khụng quc gia Cho n nay, x lý cp luụn l bi toỏn mang tớnh thi s v ngy cng c hon thin Cỏc thut toỏn truyn thng bỏm sỏt qu o mc tiờu c tng hp vi mt s gi thit ban u, ú c bn nht l coi mc tiờu chuyn ng thng u v cỏch xa nhau, ngha l cỏc xung súng ca liờn kt v bỏm sỏt ca cỏc mc tiờu khỏc khụng b ct Nu iu kin ny c tha món, thut toỏn s m bo chớnh xỏc v xỏc sut bỏm sỏt mc tiờu gn vi ti u Trong thc t l mc tiờu bay theo nhúm, liờn tc c ng cỏc gi thit núi trờn khụng cũn ỳng na Lỳc ú, hiu qu cỏc thut toỏn trờn b gim rt nhiu, c bit phc bỏm sỏt cỏc nhúm mc tiờu Khi khong cỏch gia cỏc mc tiờu nhúm bng kớch thc cỏc xung súng ca, cỏc xung ca súng qu o ca cỏc mc tiờu khỏc nhiu ln giao ct nhau, nhiu trng hp s dn n nhn dng sai im du, ú tng s im du v gim trung thc ca thụng tin Trong trng hp cỏc mc tiờu c ng, cỏc ch tiờu ny cng xu hn na Cỏc thut toỏn Footer Page of 89 Header Page of 89 ang c ỏp dng vi cỏc tham s iu chnh bt k u khụng th bỏm sỏt liờn tc cỏc nhúm mc tiờu [7], [49] Vỡ vy, bờn cnh nhng im mnh thỡ hn ch ln nht ca vic s dng cỏc cụng c truyn thng x lý cp l chỳng ũi hi rt tng minh v mụ hỡnh toỏn hc ú, tớnh a dng ca tỡnh trờn khụng khú cú th biu din mt cỏch rừ rng Vỡ vy, cựng vi bi toỏn truyn thng l lm chớnh xỏc cỏc tham s qu o quỏ trỡnh bỏm sỏt thỡ vic nhn din v la chn im du s cỏc im du thu nhn c lm mi tham s qu o, ni di qu o bỏm sỏt l nhim v khụng kộm phn quan trng ú chớnh l vic liờn kt im du (LKD) Qua vic phõn tớch tỡnh hỡnh thc t trờn ó t yờu cu phi nghiờn cu ỏp dng mt phng phỏp x lý LKD khỏc vi phng phỏp truyn thng ỏp ng nhng yờu cu ngy cng cao tỏc chin ca k thut a Do vy, mc tiờu ca lun ỏn ng dng mng nron nhõn to x lý cp tin tc a c c th húa l: p dng lý thuyt v lc bỏm a mc tiờu iu kin cú nhiu v mng nron nhõn to, xõy dng mụ phng bng phn mm Matlab 01 b lc bỏm qu o s dng mng nron Hopfield LKD v ỏnh giỏ cht lng hot ng ca b lc bỏm ú Trong lun ỏn s trung gii quyt nhng ni dung chớnh nh sau: Nghiờn cu lý thuyt chung v quỏ trỡnh x lý cp tin tc a v liờn kt im du (LKD) theo xỏc sut, trung nghiờn cu vo hai thut toỏn quan trng l thut toỏn PDA v JPDA ỏp dng vi mụ hỡnh h thng a liờn kt th tn ng dng cụng c mng nron nhõn to, trung vo mt loi mng c thự phc v bi toỏn ti u cỏc iu kin rng buc l mng Hopfield tỡm kim cụng c gii bi Footer Page of 89 Header Page of 89 toỏn LKD Thc hin mụ hỡnh húa cỏc kt qu nghiờn cu lý thuyt i vi hai ni dung trờn vi vic mụ phng mt b lc bỏm cú s dng vic LKD bng mng nron Hopfield, xõy dng thut toỏn to b d liu (im du) u vo cựng vi cỏc tiờu ỏnh giỏ nh: s lng qu o bỏm trờn tng s qu o thc cỏc tỡnh khỏc nhau, thi gian x lý, chớnh xỏc c lng tham s qu o v cht lng bỏm sỏt Kt qu cn t c ca lun ỏn l: : Xõy dng c b lc bỏm qu o ng dng cụng c mng nron nhõn to Hopfield LKD mc tiờu cựng vi b chng trỡnh tớnh toỏn mụ phng ỏnh giỏ kt qu hot ng x lý cp thụng tin a i kốm vi b tham s u vo phc v quỏ trỡnh mụ phng Tớnh mi, ý ngha khoa hc v thc tin ca ti c th hin cỏc kt qu nghiờn cu: Vic nghiờn cu s dng mng Hopfield s dng LKD l mt hng nghiờn cu mi so vi cỏc cụng c truyn thng ó c cỏc nh khoa hc trờn th gii thc hin Cỏc kt qu tớnh toỏn, mụ phng lun ỏn ó cho thy iu kin vi mt s lng mc tiờu nht nh, mc tiờu c ng, qu o mc tiờu giao ct nhau, cú nhiu tỏc ng, nú ó khc phc c nhng khuyt im ca cỏc thut toỏn truyn thng ang c ỏp dng x lý cp tin tc a Vic ỏp dng thut toỏn LKD theo xỏc sut trờn c s ng dng mng nron nhõn to (ANN) nm bi toỏn lc, bỏm qu o a mc tiờu iu kin cú nhiu tỏc ng theo hng Bayes cn ti u l cỏch tip cn mi, ang c tip tc nghiờn cu hon thin gii quyt nhim v thc t Trong iu kin nht nh, nú ó dung hũa c mõu thun gia lng tớnh toỏn v s lng qu o bỏm sỏt Footer Page of 89 Header Page of 89 Vic ng dng cỏc phn mm tin hc hin i tớnh toỏn, mụ phng hot ng v ỏnh giỏ kt qu sau x lý mụi trng o l hng tiờn tin ang c ỏp dng rng rói nghiờn cu khoa hc Lý thuyt ỏp dng v cụng c lp trỡnh c ỏp dng quỏ trỡnh thc hin ti nghiờn cu bao gm: Lý thuyt vụ tuyn in thng kờ Lý thuyt xỏc sut thng kờ Lý thuyt lc Kalman Mng nron v cỏc bin th K thut lp trỡnh trờn ngụn ng Visual C++, MATLAB Lun ỏn c trỡnh by v kt cu thnh chng nh sau: M U Chng 1: Tng quan v quỏ trỡnh x lý cp tin tc a Chng 2: Mng Nron nhõn to v ng dng mng Hopfield x lý cp tin tc a Chng 3: Mụ phng, tớnh toỏn kt qu trờn phn mmMATLAB KT LUN CHNG TNG QUAN V QU TRèNH X Lí CP TIN TC RA A 1.1 Mụ hỡnh h thng a: Hin nay, vic x lý cp tin tc a Quõn chng Phũng khụng - Khụng quõn c thc hin hoc ti i a hoc ti s ch huy ca trm a Theo [17], h thng a liờn kt th tn (LKTT) l mụ hỡnh h thng c ỏnh giỏ cao v cu trỳc, tin cy, kh thi i vi c cỏc h thng hin i 1.2 Bi toỏn phỏt hin v bỏm qu o mc tiờu: Theo[13],[15],[16],[47], bi toỏn phỏt hin v bỏm qu o mc tiờu c chia lm quỏ trỡnh : phỏt hin qu o v bỏm sỏt qu o Trờn Hỡnh 1.3 cú biu din lụgớc thut toỏn phỏt hin qu o 3-3 Footer Page of 89 Header Page of 89 S S3 S2 Phỏt hin qu o Bỏm sỏt qu o Hỡnh 1.3: Thut toỏn phỏt hin qu o 3-3 Bỏm qu o c hiu l quỏ trỡnh tip tc húa qu o v c lng tham s vi chớnh xỏc cao hn (chớnh xỏc húa tham s) Quỏ trỡnh bỏm qu o x lý cp s bao gm cỏc bc: Lc im du theo tiờu chun ni di qu o (ghộp im du vi qu o ó phỏt hin) c lng tham s qu o (vi cỏc gi thit ban u v quy lut chuyn ng ca mc tiờu, sai s o ta v xõy dng hm mụ t quỏ trỡnh o) Tớnh toỏn giỏ tr ngoi suy ta nhp ly tin tip theo Loi b qu o: Cỏc thut toỏn c ỏp dng cỏc quỏ trỡnh núi trờn bao gm: Thut toỏn nh ca súng i Thut toỏn chn lc im du ca súng Thut toỏn c lng tham s qu o Thut toỏn ngoi suy tham s qu o Thut toỏn LKD Thut toỏn lc Kalman 1.3 Bi toỏn lc Kalman: (Trong lun ỏn ó trỡnh by) 1.4 Bi toỏn LKD: Footer Page of 89 Header Page of 89 Theo [21][24], [28] khỏi nim Liờn kt im du x lý th cp tin tc a c theo ngha rng bao gm: Sp xp dóy d liu u vo v thit lp mi quan h tng quan gia chỳng vi cỏc qu o ang c bỏm Trong k thut a, ngi ta ó ỏp dng mt s cỏch tip cn gii quyt bi toỏn LKD xut phỏt t bn cht vt lý ca quỏ trỡnh Cỏch tip cn th nht, khụng Bayes (non - Bayesian approach) da trờn vic s dng hm hp lý Ti chu k nhp ly tin xỏc nh, im du c chn s im du thu c ni di i vi qu o ang xột phi cú h s hp lý ln nht Cỏch tip cn th hai l cỏch tip cn Bayes ti u Theo ú, ti tng chu k nhp ly tin, tin hnh tớnh toỏn xỏc sut hu nghim cỏc phng ỏn (cú th) xõy dng qu o bay theo d liu ca tt c cỏc chu k nhp ly tin trc ú Qu o c chn s l qu o cú xỏc sut hu nghim ln nht Suy rng ra, chỳng ta s khụng quan tõm n xut x (ngun gc) xut hin im du Ngha l khụng gii hn s lng im du ch cú súng ca D dng nhn thy rng, s cỏc phng ỏn qu o s vụ cựng ln [27] gim nh cụng vic tớnh toỏn, cỏc thut toỏn liờn kt d liu theo xỏc c xõy dng trờn cỏch tip cn Bayes cn ti u Khỏc bit ca Bayes cn ti u v ti u l ch: Trong Bayes cn ti u, ch tin hnh phõn tớch, xem xột cỏc d liu thu c chu k nhp hin ti Vic c lng trng thỏi ti chu k nhp trc ú c thc hin bng lc Kalman Vic LKD theo xỏc sut õy tng i n gin, d thc hin ỏnh giỏ cht lng quỏ trỡnh lc bỏm qu o, thng ngi ta hay s dng cỏc ch tiờu nh: t s cỏc qu o c bỏm trờn tng s cỏc qu o nm vựng phỏt hin ca h thng; chớnh xỏc cỏc tham s c lng ca qu o; s lng trung bỡnh cỏc qu o gi (lm, v.v.) Ni dung nghiờn cu v bi toỏn LKD ch yu nm Footer Page of 89 Header Page of 89 cỏc mc 1.4.1 v 1.4.2 ca Lun ỏn 1.4.1 LKD theo cỏch tip cn khụng Bayes, thut toỏn lõn cn gn nht Mụ t cỏc trang 1921 ca Lun ỏn 1.4.2 LKD theo cỏch tip cn Bayes cn ti u, thut toỏn PDA v JPDA Trong mc ny bao gm cỏc ni dung: 1.4.2.1 Hp thc im du o Trong iu kin cú nhiu, gim s phc tớnh toỏn ca phng trỡnh cp nht thỡ rt cn thit phi hn ch s lng cỏc im du quỏ trỡnh quan sỏt (hay o c) Trong [20], BarShalom ó xut th tc hp thc cho mt im du t mt mc tiờu liờn kt vi mt qu o ó cú ú l hỡnh thnh mt ca súng a kớch thc loi mt s im du thu nhn c 1.4.2.2 Thut toỏn LKD theo xỏc sut ca mc tiờu n (PDA) p dng cụng thc : () = () () =0 (1.43) tớnh xỏc xut liờn kt ca im du j vi mc tiờu t vi () l hm hp lý cho mi tớn hiu im du v c tớnh theo cụng thc (1.44) lun ỏn bn y 1.4.2.3 Thut toỏn LKD theo xỏc sut ng thi (JPDA) | = () (1.46) =1 vi () l hm hp lý cho mi tớn hiu im du v c tớnh theo cụng thc (1.47) Kt lun Chng T nhng nghiờn cu ó trỡnh by Chng 1, ta rỳt cỏc kt lun sau õy: - Mụ hỡnh HTR liờn kt th tn c xõy dng t cỏc i a c Footer Page of 89 Header Page 10 of 89 lp cú ý ngha k thut v thc tin rt ln i vi iu kin tỏc chin hin i - Vic sp xp d liu im du, xỏc nh chỳng bng cỏc thut toỏn v tiờu chun xem chỳng thuc qu o mc tiờu no l ni dung c bn ca LKD - Lc Kalman m c s toỏn hc chớnh ca nú l lý thuyt c lng thng kờ l cụng c quan trng gii bi toỏn x lý cp - T cỏc nghiờn cu núi trờn ta thy rng, LKD v lc Kalman l hai ni dung khụng th tỏch ri x lý cp tin tc a T nhng kt lun nờu trờn, cú th gii hn ni dung nghiờn cu "ng dng cụng c mng nron nhõn to x lý cp tin tc a" l: Tp trung vo thc hin nhim v LKD - khõu quan trng gúp phn quyt nh cht lng cỏc quỏ trỡnh tip sau ca lc, bỏm qu o CHNG MNG NRON NHN TO V NG DNG MNG HOPFIELD TRONGX Lí CP TIN TC RA A 2.1 Tng quỏt v mng nron nhõn to: 2.1.1 Cỏc khỏi nim c bn v mng nron sinh hc: Trờn Hỡnh 2.1 cú mụ t cu trỳc v quan h nron sinh hc Mng nron nhõn to (Artificial Neuron Network-ANN) c xõy dng theo nguyờn lý t chc v hot ng tng t nóo ngi v c ng dng nhiu lnh vc khoa hc khỏc Dng tng quỏt ca nron nhõn to c v trờn Hỡnh 2.2 Truyn phỏt action Truyn thu dendrite t nhõn Khp thn kinh synaps Hỡnh 2.1: Cỏc quan h nron sinh hc Vo x1 Khớ p thần kinh (synaps) w1 x2 Nhõn no ron Ra w2 x3 Footer Page 10 of 89 xn S w3 S wn Truyền phá t (action) n x i i wi Y=f(s) Header Page 13 of 89 11 buc (xem ti trang 58 ca Lun ỏn bn y ), vi s lng cỏc thnh ph ln lt l: 5,10,15,20,25 thỡ kt qu nhn c cựng vi s ln lp v thi gian hi t ca mng theo Bng 2.1 Bng 2.1: Kt qu nhn c tng ng vi s lng cỏc thnh ph S thnh ph S ln lp Thi gian(s) Kt qu 152 0.4652 Tt 10 581 1.8075 Tt 15 1021 3.2873 Tt 20 2433 7.6458 Tt 25 5292 16.2264 Chp nhn c 2.3 ng dng mng Hopfield gii bi toỏn LKD x lý cp thụng tin a: 2.3.1 S liờn quan gia hai bi toỏn TSP v LKD a: Vn tỡm kim xỏc sut () t t s hp lý (k) cú cỏc c tớnh ging nh bi toỏn TSP Nu cỏc in ỏp u ca mng nron c coi l cỏc xỏc sut liờn kt thỡ cỏc ct cú th biu din cỏc qu o ca mc tiờu cỏc hng cú th biu din cỏc im du Khi ú mng c thit k vi u vo l cỏc hm hp lý chun húa, u l cỏc giỏ tr xỏc sut liờn kt gia qu o v cỏc im du Bng vic xem xột cỏc c tớnh ca JPDA, ta thy rng bi toỏn TSP v JPDA cú nhng im tng ng nh sau: - V bn cht u l bi toỏn ti u vi cỏc iu kin rng buc ban u Trong bi toỏn TSP phi la chn cỏch i quóng ng i l ngn nht (la chn th t cỏc thnh ph i) bi toỏn JPDA chn mc im du phự hp nht gỏn vi qu o - Khi ng dng mng nron Hopfield vo gii hai bi toỏn, lụgic xõy dng ma trn cng ging nhau: Footer Page 13 of 89 Header Page 14 of 89 12 + TSP, cỏc ct l th t n cỏc thnh ph, cỏc hng l i din cho cỏc thnh ph hnh trỡnh + JPDA, cỏc ct l cỏc qu o ó to ca cỏc mc tiờu, cỏc hng l cỏc im du o - Cỏc iu kin rng buc cho tng bi toỏn cựng tng t: iu kin rng buc theo hng ma trn: + Vi TSP: Khụng th cựng mt lỳc n hai thnh ph + Vi JPDA: Khụng th ng vi mt qu o m li cú hai im du iu kin rng buc theo ct ma trn: + Vi TSP: Vi mi thnh ph ch c n ỳng mt ln + Vi JPDA: Khụng th vi mt im du m li cú ngun gc t hai mc tiờu iu kin xột tt c cỏc s kin: tt c cỏc thnh ph u c xem xột (TSP) tng ng l tt c cỏc im du u c xột (JPDA) Vỡ vy, v nguyờn tc vic xõy dng hm nng lng E cho hai bi toỏn cng tng ng nh (ngoi tr mt s hng hm nng lng ca JPDA cú thờm mt rng buc qui nh tng cỏc xỏc sut liờn kt ca mt qu o bng tha phng trỡnh (1.36), hm nng lng ETSP khụng cú rng buc ny) Túm li, vỡ cú nhiu im tng ng gia hai bi toỏn nờn phng phỏp gii cng khụng cú nhiu s khỏc Trong mc trc ó xem xột cỏch gii bi toỏn TSP sau õy s ỏp dng vo gii bi toỏn JPDA 2.3.2 Quỏ trỡnh ỏp dng mng Hopfield gii bi toỏn LKD a x lý cp : õy, vic xỏc nh xỏc sut LKD () t cỏc hm hp lý cng gn ging v tng t nh gii bi toỏn TSP Nu quy c mc u ca nron mng l xỏc sut LKD, thỡ cú th xõy dng mụ hỡnh mng vi ch s hng l cỏc im du o c v ch s ct l cỏc mc tiờu, u vo mng l cỏc hm hp lý v u l Footer Page 14 of 89 Header Page 15 of 89 13 cỏc xỏc sut liờn kt Hm nng lng LKD cú dng phng trỡnh (2.15) Trong ú (k) l hm chun húa ca t s hp lý (k) Sau bin i, s dng hm tip hp T, hm nng lng cú dng: = ,, , ì , ì , (2.24) , ì , Xỏc sut hu nghim tỡm c sau ti thiu húa hm nng lng vi bn iu kin rng buc (khụng th thu c hai im du ng thi t mt mc tiờu v cng khụng th cú mt im du ng thi l ca hai mc tiờu, vi mi kt qu o ch cú nht mt im du chõn thc ) Cỏc bc cũn li tng t nh cỏch gii bi toỏn TSP Kt lun Chng Vic gii bi toỏn LKD a s dng cụng c mng Hopfield cng c gii quyt tng t nh bi toỏn TSP c bit ú, vic tớnh toỏn, xỏc nh xỏc sut liờn kt im du cú m rng s dng thờm mt h s xõy dng hm nng lng (2.15) bng vic s dng hm hp lý chun húa (2.16) v bn iu kin rng buc s dn ti vic mng s n nh hm nng lng t giỏ tr cc tiu, ú cỏc giỏ tr xỏc sut lin kt s c ly ti u ca mng Vic la chn hp lý cỏc h s M1 M4 s quyt nh thi gian hi t ca mng CHNG Mễ PHNG, TNH TON KT QU TRấN PHN MM MATLAB 3.1 t u bi tớnh toỏn mụ phng v tiờu ỏnh giỏ: 3.1.1 Mụ t u bi tớnh toỏn mụ phng: Mụ t u bi: "ng dng cụng c mng Hopfield tớnh toỏn xỏc sut LKD dựng lc, bỏm qu o x lý cp tin tc a vi s Footer Page 15 of 89 Header Page 16 of 89 14 lng mc tiờu Imax c x lý iu kin cú nhiu tỏc ng Tin hnh ỏnh giỏ chỳng theo cỏc tiờu la chn" Cỏc d liu u vo: - S lng qu o cú th thc hin khụng vt quỏ Imax - S cỏc chu k nhp ly tin l Kmax - Trong tng chu k nhp ly tin k v ng vi mi qu o, tn ti khụng quỏ im du chõn thc v khụng quỏ s im du gi xỏc nh Cỏc kt qu u cn cú: - Cỏc qu o c lc, bỏm th hin trờn th tng qu o tng ng vi s lng mc tiờu khỏc - Kt qu sai s bỏm sỏt - Tp thi gian x lý ca mi mc tiờu 3.1.2 Xõy dng tiờu ỏnh giỏ: Theo [23],[49], ch tiờu cht lng lc, bỏm xỏc nh theo: - S lng qu o c bỏm trờn tng s cỏc qu o thc - Sai s gia qu o lc, bỏm so vi qu o thc - V kh nng ỏp ng thi gian thc quỏ trỡnh bỏm qu o l tng thi gian x lý ca cỏc mc tiờu so sỏnh vi thi gian quan sỏt ca i a 3.2 Tng hp cỏc lu thut toỏn tớnh toỏn, mụ phng: 3.2.1 Tng hp lu thut toỏn tng quỏt: (Hỡnh 3.1) 3.2.2 Tng hp thut toỏn to v xut d liu u vo: (Hỡnh 3.2) 3.2.3 Tng hp thut toỏn tớnh toỏn xỏc sut LKD s dng mng Hopfield: õy, ta thc hin t chc mng Hopfield theo dng ma trn Trong ú: ch s theo hng ch th v trớ ca im du gúi tin, ch s theo ct ch th ch s ca mc tiờu hp cỏc qu o hin thi Mt im lu ý õy, ch s hng th l ch th v trớ Footer Page 16 of 89 Header Page 17 of 89 15 ca im du ngoi suy Ti mi nỳt mng, giỏ tr u ca mng Vxi chớnh l giỏ tr xỏc sut liờn kt ca im du th x i vi qu Start Tạ o xuất liệu mô đầu vào k : Khởi tạ o vịtríban đầu cho cá c quỹ đạ o k k max - End + Mạ ng Hopfield tí nh XS LKĐ D Xuất liệu xá c suất liê n kết Lọc Kalman Xuất liệu quỹ đạ o k : k Hỡnh 3.1: Lu thut toỏn tng quỏt o mc tiờu th i Giỏ tr u ca nron ny s c a n u vo ca cỏc nron khỏc mng thụng qua mt trng s tip hp Tx,i,y,j Tỏc ng vo mi nron cũn cú thnh phn h s bias Ix,i (Hỡnh 3.3) B trng s liờn kt Tx,i,y,j v h s bias Ix,i c cp nht theo (2.22) v (2.23) Trong quỏ trỡnh mụ phng cng gi thit rng, cỏc im du nhn c a vo LKD l kt qu sau quỏ trỡnh x lý s cp nờn mi tớn hiu ni b, v cỏc dng nhiu tớch cc tỏc ng vo mỏy thu coi nh ó c loi tr Cỏc im du gi c gi thit l s vt ngng ngu nhiờn ca mc (do s nhm ln ca b x lý s cp tớn hiu a) Footer Page 17 of 89 Header Page 18 of 89 16 3.3 Tng hp b s liu u vo mụ phng v la chn cỏc tham s mng Hopfiel v mc tiờu: Start k : i : 1 12 Đ ặt k k max - 13 k max ; I max ; Gmax + Luu tập liệu tạo giả dù ng cho tính toán 24 Gán tập điểm dấu Đ ặt 14 M : 0; M max End 15 25 i [ 0i ; R0i ;Vi ; HBi ; J max ] i : I max - k k max k : k - 23 + i I max i I max 16 k : k - + + m : rand (%M max ) 17 M : M m 18 ? k k max i J max - + - Vi : Vi Tqs HBi : HBi HBi 19 M Gmax I max + im m - 20 + g : g im Z X noise (k , g ) : X measure (k , i ) i X randn(1,1) ZY noise (k , g ) : Ymeasure (k , i) i X randn(1,1) 21 im : im X true (k , i) : X true[(k 1), i] Vi Tqs sin( HBi ) Y (k , i) : Y [(k 1), i] V T cos(HB ) true i qs i true X measure (k , i) : X true (k , i) li X randn(1,1) Ymeasure (k , i) : Ytrue (k , i) li Y randn(1,1) 10 i : i 11 22 Hỡnh 3.2: Lu thut toỏn to, xut d liu u vo Theo phõn tớch cỏc mc trc, cựng vi vic tham kho tham s k thut ca cỏc i a v mỏy bay thc t, b s liu u vo dựng cho tớnh toỏn, mụ phng c tng hp v to ban u tng ng cỏc Bng 3.1 v 3.2 Kt qu mụ phng: (T Hỡnh 3.4 n Hỡnh 3.13 lun ỏn) Quan sỏt kt qu mụ phng LKD, lc bỏm bng cụng c Footer Page 18 of 89 Header Page 19 of 89 17 Tm V0,1 ch s i, j V1,2 V1,i U1,1 I1,1 U1,2 V1,j (m(k)+1) im du ch s x,y V1,1 c t iờu V2,1 I1,2 U1,i I1,i U1,j I1,j N ron Hng lan truyn Hỡnh 3.3: T chc mng Hopfield xỏc nh xỏc sut LKD mng nron Hopfield, ta cú nhng nhn xột nh sau: Cỏc qu o sau lc bỏm (ng mu ) u th hin ỳng cỏc quy lut chuyn ng ca mc tiờu nh u bi (ng mu xanh) v 100% s mc tiờu c bỏm qu o iu ny khng nh rng s ỳng n ca phng phỏp V sai s lc bỏm, qu o c LKD bng phng phỏp mng nron u cú sai s lc bỏm ( th Hỡnh 3.10) nm gii hn cho phộp (nh hn sai s ca i a) iu ny tho tiờu th hai Mc 3.1.2 th hin cht lng ca cỏc b lc bỏm Ti cỏc thi im mc tiờu c ng (thi im thay i hng bay), sai s lc bỏm cú xu hng tng nhng gii hn cho phộp v sau thi im cú ng li tr v trng thỏi n nh Footer Page 19 of 89 Header Page 20 of 89 18 Cỏc giỏ tr c lng tc ca mc tiờu sau b lc bỏm (thc cht l ca cỏc b lc Kalman) a n u vo nú cỏc im du c gỏn vi qu o mc tiờu bng phng phỏp mng nron u tha cỏc iu kin ban u (Hỡnh 3.10, tc trung bỡnh ca mc tiờu l 300m/s) Ti thi im c ng, giỏ tr tc cng thay i Trong quỏ trỡnh mụ phng cú gi thit cỏc mc tiờu cú qu o giao ct Kt qu l sau lc bỏm m bo bỏm sỏt y s lng qu o ban u, iu ny rt khú thc hin ỏp dng LKD theo thut toỏn lõn cn gn nht (NNA) Quỏ trỡnh mụ phng lc bỏm cng tớnh n vic c ng ca mc tiờu theo hng bay khỏc nh thc t tỏc chin (cỏc mc tiờu khụng chuyn ng thng) u cỏc b lc bỏm m bo kt qu u V thi gian x lý LKD, lc bỏm (cỏc Bng 3.3 3.5), s lng mc tiờu cũn ớt (di mc tiờu), thi gian x lý ca hai phng phỏp gn nh bng nhng s lng mc tiờu tng lờn thỡ ó cú s khỏc rừ rt n 20 mc tiờu thỡ phng phỏp truyn thng ó khụng cũn m bo c na, ú mng nron m bo cú kt qu lc bỏm u Trong phng phỏp nron, cỏc mc tiờu c x lý song song nờn thi gian x lý vi mi mc tiờu l nh ton b chu k quan sỏt ca i a Vi cu hỡnh mỏy tớnh khụng phi l cao(mỏy tin h DESKTOP co cõ u hin h Pentium I cores, tụ c ụ 3GHz, RAM 4GB), vi kt qu lc bỏm 20 mc tiờu nh mụ phng ó chng minh cho tớnh kh thi ca phng phỏp ny Nu thc hin trờn cụng ngh nhỳng (FPGA), DSP thỡ tc x lý s c nõng cao hn na, kt qu l s lng qu o c bỏm sỏt s c nhiu hn Footer Page 20 of 89 Header Page 21 of 89 19 KT LUN V KIN NGH A Kt qu ca lun ỏn: ó tng hp mt cỏch h thng v lý thuyt bi toỏn x lý cp tin tc a t cỏc mụ hỡnh t chc h thng a n cỏc thut toỏn ó ỏp dng quỏ trỡnh x lý Thụng qua vic nghiờn cu, phõn tớch cỏc thut toỏn LKD ng vi cỏc khụng gian mụ hỡnh ng hc ca mc tiờu kt hp vi cỏc tớnh cht, kt qu ca lc Kalman ó khng nh LKD v lc, bỏm qu o l hai mt ca mt khụng th tỏch ri quỏ trỡnh x lý cp tin tc a v c bit quan trng mụi trng dy c mc tiờu v cú nhiu tỏc ng vo quỏ trỡnh o c tham s mc tiờu ca i a ó phõn tớch, lm rừ lý thut toỏn JPDA mc dự mang tớnh tng quỏt, phự hp vi tỡnh bỏm nhiu mc tiờu cú qu o giao ct nhng vic ỏp dng gp khú khn v dung lng tớnh toỏn ó nghiờn cu tng hp lý thuyt mng nron nhõn to (ANN), cỏc loi mng c th v cỏc ng dng ca chỳng, i sõu phõn tớch v mng nron Hopfield, nh lý Lyapunov, hm nng lng(mc 2.2.2.1)v nhng tớnh toỏn c th cho cỏc mụ hỡnh mng phỏt trin t Hopfield thụng qua cỏc iu kin rng buc ti u ỏp dng gii bi toỏn kinh in TSP t ú hỡnh thnh cỏch gii bi toỏn LKD a Cỏc ni dung ny c trỡnh by c th Chng ca lun ỏn ó hỡnh thnh cỏch gii quyt mt bi toỏn LKD a thụng qua vic phõn tớch bi toỏn ti u cú iu kin Ngi bỏn hng du lch - TSP v a phng phỏp gii bng cụng c mng nron Hopfield vi mụ hỡnh mng (Hỡnh 2.13) v vic s dng hm nng lng (2.10) cựng cỏc iu kin rng buc Cỏc bc thc hin gii bao gm: xõy dng s Footer Page 21 of 89 Header Page 22 of 89 20 mng; xỏc nh cỏc trng s mng; thit k hm kớch hot cho n thit k u vo v h cỏc biu thc tớnh toỏn i kốm (2.10) (2.14) ó cho phộp xõy dng quy trỡnh gii bi toỏn LKD bng mng Hopfield ó t u bi vi cỏc thụng s sỏt vi thc t ca cỏc i a, phng tin bay, tỡnh nhiu thc hin mụ hỡnh húa, lp trỡnh phn mm mụ phng tớnh toỏn, x lý a kt qu nh thc t x lý trờn i a v ỏnh giỏ cỏc kt qu nghiờn cu i vi cỏc ni dung trờn theo cỏc tiờu ỏnh giỏ nh: s lng qu o bỏm trờn tng s qu o thc cỏc tỡnh khỏc nhau, chớnh xỏc c lng tham s qu o v cht lng bỏm sỏt ó tin hnh tng hp lu thut toỏn mụ phng tng quỏt (Hỡnh 3.1) ó tớnh toỏn xỏc sut LKD s dng mng Hopfield theo phng phỏp cc tiu húa hm nng lng c xõy dng theo phng trỡnh Lyapunov vi bn iu kin biờn (bn iu kin rng buc) (2.17) ữ (2.20) Cụng c mụ phng s dng phn mm tiờn tin MATLAB cho phộp xem xột trc quan, ỏnh giỏ chớnh xỏc cỏc kt qu quỏ trỡnh x lý cp tin tc a ng dng cụng c mng nron Cỏc kt qu mụ phng ó chng minh u th v mt thi gian thc ca cụng c mng nron B Nhng úng gúp mi ca lun ỏn: Lun ỏn ó cú nhng úng gúp nh sau vo lnh vc nghiờn cu x lý cp tin tc a: ó nghiờn cu ỏp dng mt phng phỏp LKD a m c th l xõy dng mt b lc bỏm qu o mc tiờu a vi vic ng dng phn mm MATLAB xõy dng b chng trỡnh phn mm mụ phng, tớnh toỏn x lý LKD x lý cp tin tc a ỏp dng thut toỏn JPDA dựng cụng c mng nron Hopfield so sỏnh vi phng thc tớnh toỏn gii tớch n thun Phng phỏp mi ny t Footer Page 22 of 89 Header Page 23 of 89 21 rừ s u vit cỏc tỡnh trờn khụng phc , nhiu mc tiờu nhúm cú qu o giao ct v cú nhiu tỏc ng nh hng ti kt qu o tham s ca i a õy, viờ c tin h xac suõ t liờn kờ t ca im du o vi qu o mc tiờu c thc hin thụng qua vic tụ i u ho a co iờ u kiờ n rang buụ c ham nng l ng cua ma ng nron Hopfield a giup giam thi gian tin h toan , am bao tớnh thi gian thc x lý , iờ u cac phng phap tớnh toỏn truyờ n thụ ng thc hiờ n khụng m bo c th i gian thc m sụ l ng mu c tiờu cõ n x ly ln õy la iờ m mu cht co y nghia rõ t quan tro ng cua giai phap ó nghiờn cu thut toỏn to b d liu u vo vi s la chn ỳng n, hp lý cỏc thụng s tựy bin ỏp dng cho cỏc cụng thc toỏn hc trờn c s tham chiu ỳng n cỏc tớnh nng chin k thut ca i a Cỏc tham s ng hc ca mc tiờu cng phự hp vi thc t cỏc loi mc tiờu bay hin ti B d liu ny cng cú th dựng mụ phng cho cỏc thut toỏn x lý cp khỏc cn kho sỏt thc t Trờn c s thut toỏn v chng trỡnh mụ phng, cú th chuyn sang ngụn ng lp trỡnh phn cng VHDL (Very High Speed Intergrated Circuit - Hardware Description Language) lp trỡnh cho cỏc vi mch FPGA (Field Programmable Gate Array) to thnh thit b lc bỏm qu o ng dng mng nron Trong iu kin khụng tỏc chin (thi bỡnh) nh hin nc ta, vic mt i a bỏm sỏt ng thi 20 mc tiờu cựng lỳc cng ớt xy tr cỏc i t gn cỏc sõn bay hng khụng dõn dng Vỡ vy kt qu ca lun ỏn cú th ỏp dng trờn cỏc i a c lp l rt kh thi v hp lý C Kt lun : Lun ỏn ó t c cỏc mc tiờu ban u, ú l xõy dng mt b lc bỏm qu o s dng mng nron Hopfield v ỏnh giỏ c cht lng b lc ú Trờn c s c s toỏn hc ca mụ hỡnh thut toỏn v cỏc tỡnh trờn khụng thc t chin u ca b i PK-KQ ó xõy dng b d liu u vo Cỏc kt qu tớnh Footer Page 23 of 89 Header Page 24 of 89 22 toỏn, mụ phng l ỏng tin cy v ỳng n v mt lý thuyt Vi cỏc kt qu ny l c s cú th trin khai thc t mt mc nht nh tựy thuc vo cu hỡnh phn cng ca thit b x lý v s u t hon thin phn mm D Kin ngh, phng hng phat triờ n cua luõ n an Cú th tip tc nghiờn cu phỏt trin lun ỏn theo cac hng nh sau: Nghiờn cu la cho n thờm m t s loi mng nron khỏc (vớ d mng truyn thng, mng Hamming) vi cõ u hinh ma ng phu h p hn tiờ p tu c giam tụ c ụ tin h toan Nghiờn cu ap du ng kờ t qua cua luõ n an vao thiờ t bi ky thuõ t cu thờ l p trờn a phu c vu chiờ n õ u , u tiờn ỏp dng cụng nghờ nhung , FPGA tng tc x lý hin thc hoỏ iu ny, cn gii quyt mt lot cỏc bi toỏn phc v gia cụng tớn hiu a s cp, t chc m bo dũng d liu n nh cỏc nhp ly tin, chun hoỏ tớn hiu, lp trỡnh phn mm x lý mt cỏch hp lý KT QU Mễ PHNG: Hỡnh 3.10: c lng tc ca mc tiờu LKD theo phng phỏp mng nron Hỡnh 3.11: Kt qu lc bỏm bng phng phỏp mng nron vi nhiu tỏc ng cú mt thp Hỡnh 3.12: Kt qu lc bỏm bng phng phỏp mng nron vi nhiu tỏc ng cú mt trung bỡnh Hỡnh 3.13: Kt qu lc bỏm bng phng phỏp mng nron vi nhiu tỏc ng cú mt cao Footer Page 24 of 89 Hỡnh 3.9: Sai s lc bỏm qu o LKD bng phng phỏp nron Header Page 25 of 89 Footer Page 25 of 89 23 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 0.4400 8.8000 MT1(s) MT2(s) MT3(s) MT4(s) MT5(s) MT6(s) MT7(s) MT8(s) MT9(s) MT10(s) MT11(s) MT12(s) MT13(s) MT14(s) MT15(s) MT16(s) MT17(s) MT18(s) MT19(s) MT20(s) Thi gian Nhp ly tin Footer Page 26 of 89 8.9300 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 0.4465 8.9400 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 0.4470 8.9600 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 0.4480 8.9800 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 0.4490 9.0540 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 0.4527 9.1140 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 0.4557 9.1760 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 0.4588 9.2100 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 0.4605 10 9.2200 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 11 9.2240 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 12 9.2200 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 0.4610 13 9.2260 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 0.4613 14 9.2220 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 15 9.2240 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 16 17 9.2280 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 0.4614 Bng 3.5: Thi gian x lý ng vi 20 mc tiờu theo phng phỏp LKD nron 9.0040 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 0.4502 9.2240 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 0.4612 18 9.2220 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 19 9.2220 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 0.4611 20 24 Header Page 26 of 89 Header Page 27 of 89 DANH MC CC CễNG TRèNH KHOA HC CễNG B [1] Nguyn Phựng Bo, Lờ Thanh Phong, Phm Ngc Huy (2011), Nghiờn cu mt s thut toỏn bỏm qu o mc tiờu di ng,Tp nghiờn cu khoa hc v cụng ngh Quõn s, c san 08-2011, H Ni [2] Nguyn Phựng Bo, Phm Ngc Huy(2012), Nghiờn cu mt s thut toỏn liờn kt d liu x lý th cp tin tc a, Tp nghiờn cu KH&CN Quõn s s19(06-2012) [3] Phm Ngc Huy, Bựi Quý Thng (2014), ng dng mng nron Hopfield gii bi toỏn liờn kt im du bỏm qu o mc tiờu a, Tp nghiờn cu khoa hc v cụng ngh Quõn s S 31(06-2104) [4] Phm Ngc Huy, ng Quang Hiu (2015), Mt s kt qu nghiờn cu x lý liờn kt im du a bng cụng c mng nron Hopfield, Tp nghiờn cu KH&CN Quõn s s 40(12-2015) Footer Page 27 of 89 ... 0.4610 0.4610 0.4610 11 9 .22 40 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 12 9 .22 00 0.4610 0.4610 0.4610... 0.45 02 0.45 02 0.45 02 9 .22 40 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 18 9 .22 20 0.4611 0.4611 0.4611... 0.4611 0.4611 15 9 .22 40 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 0.46 12 16 17 9 .22 80 0.4614 0.4614 0.4614