Page 56 - 《应用声学》2020年第2期
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             含层神经元个数为 4(T = 1)、5(T = 2)、7(T = 4)、              标误差有关,所以总误差只能作为评价网络性能的
             9(T = 6)、11(T = 8)、13(T = 10) 个,建立神经网络            参考值。
             分别进行实验,实验中训练集和测试集分组方法和
             SVM 实验相同,并对多次运行的结果进行统计,来                          5 结论
             消除训练集和测试集随机选取带来的影响,实验结
                                                                   SVM 是一种针对有限样本情况的机器学习方
             果如表2所示。
                                                               法,其目标是根据现有样本数据得出最优解,而不是

                      表 2   不同隐层节点数的识别率                        在样本数趋于无穷大时的最优解。从实验中可以看
                                                               出,当样本数量不够多时,SVM 的识别能力要优于
                Table 2 Recognition rate of different hid-
                den nodes                                      ANN,符合理论分析。因此,可以结合SVM和ANN
                                                               的特点,在样本数量比较小的情况下,采用 SVM 的
                隐层节点数     训练识别率      测试识别率     网络总误差           识别模型来对事件进行识别,并研究寻找更为有效
                    4      0.967413   0.830645   0.0635        的核函数,提高识别性能;当样本数量达到一定规模

                    5      0.961303   0.838710   0.0393        时,采用 ANN 的方法进行学习,发挥 ANN 深度学
                                                               习的优势。
                    7      0.989817   0.774194   0.0093
                                                                   在实际工程应用中,可以适当降低事件检测算
                    9      0.983707   0.806452   0.0130
                                                               法的检测阈值,提高检测率 (虽然同时误报率也升
                   11      0.995927   0.846774   0.0132
                                                               高),然后提取次声信号的特征向量,经过机器学习
                   13      0.993890   0.766129   0.0090
                                                               对信号进一步识别判断,从而提高总的事件识别率,
                                                               最后采用互相关算法计算其时间延迟并进行定位。
                 隐层节点数为11时,误差随迭代次数的变化曲
             线如图9所示,可以看出误差收敛的速度比较快。

                                                                              参 考 文        献
                   10 1
                                            ᝫጷజጳ
                                            త͖ϙ
                   10 0                     ᄬಖ                   [1] 程先友, 青建华, 庞新良. 核爆次声监测技术的研究现状
                                                                   与技术可行性分析 [J]. 核电子学与探测技术, 2013, 33(4):
                 کவឨࣀ  10 -1                                       455–457.
                                                                   Cheng Xianyou, Qing Jianhua, Pang Xinliang. Analysis
                                                                   of the study actuality and technical feasibility for nuclear
                                                                   explosion infrasound monitoring[J]. Nuclear Electronics &
                  10 -2
                                                                   Detection Technology, 2013, 33(4): 455–457.
                                                                 [2] Melton B S, Bailey L F. Multiple signal correlators[J].
                  10 -3
                      0    200   400   600    800   1000           Geophysics, 1957, 22(3): 565–588.
                                   ᤖ̽൓஝                          [3] 唐伟, 刘俊民, 王晓明, 等. 互相关算法在次声监测数据处理
                                                                   中的应用 [J]. 环境工程, 2010, 28(6): 83–86, 88.
                      图 9  误差随迭代次数的变化曲线                            Tang Wei, Liu Junmin, Wang Xiaoming, et al. The ap-

                         Fig. 9 Error of iterations                plication of the cross-correlation arithmetic in infrasound
                                                                   monitoring data processing[J]. Environmental Engineer-
             4.3 结果分析                                              ing, 2010, 28(6): 83–86, 88.
                                                                 [4] Cansi Y. An automated seismic event processing for detec-
                 隐层节点数过少时,会导致生成的网络欠拟合,                             tion and location: the P.M.C.C. method[J]. Geophysical
             训练识别率和测试识别率都比较低,网络性能达不                                Research Letters, 1995, 22(9): 1021–1024.
                                                                 [5] Stevenson P R. Microearthquakes at Flathead Lake, Mon-
             到预期效果;隐层节点数过多时,网络计算量增大,
                                                                   tana: a study using automatic earthquake processing[J].
             并容易产生过拟合问题,从而导致网络性能也下                                 Bulletin of the Seismological Society of America, 1976,
             降。除此之外,随着节点数的增多,网络收敛的速度                               66(1): 61–80.
                                                                 [6] 段建华. 微地震事件不同初至拾取方法的对比分析 [J]. 煤田
             会相应的有所增加,网络总误差会有所减小,但误
                                                                   地质与勘探, 2014, 42(3): 82–86.
             差的大小除了取决于节点数外,还和结束迭代的目                                Duan Jianhua. Comparison of picking method of micro-
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