Page 102 - 《应用声学》2021年第3期

420 2021 年 5 月

7.0 将通过经典 VMD 获得的特征与改进 VMD 所
获特征分别进行训练，记录为结果 1、结果 2，前
6.5
6 次测试结果如表 1 所示，结果 1 平均准确度约为
6.0
ࠫऄѬᝍࡏ஝ 5.5 86.98%，结果2平均准确度约为96.88%，且结果2准
确度始终高于结果 1，改进VMD所获特征明显准确
5.0
度高，图10为一次支持向量机分类结果。
4.5
150
4.0 ኄ1വগ 100
0 5 10 15 20 50
ܦᤴፇ౞ऀՂ 0 0 20 40 60 80 100
200
图 7 改进 VMD 所得分解层数 ኄ2വগ 100
Fig. 7 The numbers of decomposition layers ob-
0
tained by improved VMD 0 20 40 60 80 100
40
ኄ3വগ 20
2.5
0
0 20 40 60 80 100
ܦᤴፇ౞ऀՂ
ਫ਼ᭊ௑ᫎ/s 2.0 Fig. 9 Comparison of the first three modal peaks
边际谱前 3 个模态峰值对比
图 9

of the marginal spectrum
1.5
ஈᤉԠ஝
ԔݽԠ஝
ᄾࠄዝѿ
0 5 10 15 20
ᮕ฾ዝѿ
ܦᤴፇ౞ऀՂ
图 8 不同参数确定方法时间对比 ನవዝѿ 1
Fig. 8 Time comparison of different parameter
determination methods

3.3 分类
0
0 5 10 15 20 25 30 35
选择 32 条双轴声道声速剖面、32 条表面声道 ನవऀՂ
声速剖面、32 条噪声声速剖面作为数据集，边际谱
图 10 一次 SVM 分类结果
前3个模态峰值如图9所示，取第1、第2模态峰值组
Fig. 10 One SVM classification result
成特征集。对特征集使用直接法进行训练及分类，
训练集与测试集比例为 2 : 1，训练集数目为 64，测 双轴声速剖面分布如图11红点所示，蓝点表示
试集数目为 32。使用 RBF核函数，通过交叉验证将 非双轴声速剖面所在位置。沿考察轨迹经白令海峡
惩罚因子确定为c = 2.0，核函数参数g = 3.4822。 向极点延伸，双轴声速剖面在靠近白令海峡与极点
的区域出现较少，集中于轨迹中部。白令海峡附近
表 1 准确度对比
双轴声速剖面较少，可能是由于自白令海峡而入的
Table 1 Accuracy contrast
太平洋暖水流与白令海峡附近区域水温相差较少，
无法形成声速剖面的局部极大值；靠近极点区域双
准确度/% 准确度/%
轴声速剖面出现较少，猜测是由于距离太远，暖水流
结果 1 结果 2 结果 1 结果 2
第 1 次 84.375 96.875 第 4 次 87.5 96.875 无法到达，因此未出现双轴声速剖面。此次分类结
第 2 次 90.625 100 第 5 次 84.375 96.875 果与实际情况相符，表明分类方法适用于北极海域
第 3 次 87.5 96.875 第 6 次 87.5 96.875 声速剖面分类。