船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)

徐益華

互聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)了各行業(yè)的發(fā)展，船舶通信系統(tǒng)利用無(wú)線通信以及遙感通信等方式有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸以及信號(hào)輸出系統(tǒng)，通過(guò)通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)聲音、圖像等信息數(shù)據(jù)傳輸。在遠(yuǎn)程無(wú)線通信系統(tǒng)當(dāng)中，因?yàn)椴煌瑫r(shí)延和幅度的多個(gè)分量的干擾，使得整體的通信信道均衡性不好，容易出現(xiàn)碼間干擾和船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)，會(huì)對(duì)船舶無(wú)線通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量帶來(lái)嚴(yán)重的影響，所以有必要對(duì)通信系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)以及進(jìn)行船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)，通過(guò)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)通信信道均衡處理和碼間干擾抑制，能夠更好地實(shí)現(xiàn)船舶通信系統(tǒng)的故障診斷分析，文章通過(guò)對(duì)船舶通信系統(tǒng)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)，對(duì)提高整個(gè)通信系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要的意義。

一、通信網(wǎng)絡(luò)異常分析

當(dāng)前，對(duì)于船舶通信系統(tǒng)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)分析，一般都是由兩部分組成，第一部分船舶異常信號(hào)的稀疏化表示，第二部分通信網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)與重構(gòu)。

1.船舶異常信號(hào)的稀疏化

船舶通信系統(tǒng)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)檢車(chē)信號(hào)稀疏化中，是完成通信網(wǎng)絡(luò)異常分析的前提條件，從直觀上來(lái)說(shuō)，因?yàn)榇爱惓Ｐ盘?hào)具有一定的稀疏性，在所有船舶信號(hào)中，只有少部分異常元素會(huì)保持零狀態(tài)，大多數(shù)數(shù)據(jù)都是始終維持零值。

2.通信網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)與重構(gòu)

關(guān)于船舶通信系統(tǒng)的恢復(fù)以及重構(gòu)，是完成整個(gè)通信船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)的核心。船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)在進(jìn)行稀疏化處理上，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)的恢復(fù)以及重構(gòu)一般可以分為三種方法，第一，凸優(yōu)化方法，第二，貪婪化方法，第三，組合方法。在進(jìn)行凸優(yōu)化方法，增加一定的約束條件方式，才能夠獲得船舶異常信號(hào)最稀疏解，同時(shí)也可以結(jié)合數(shù)據(jù)采用極小化原理，實(shí)現(xiàn)船舶通信系統(tǒng)逼近處理。對(duì)于貪婪化方法，其實(shí)是在每一次的迭代選擇船舶異常信號(hào)的過(guò)程中，一般都是需要結(jié)合信號(hào)進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)整個(gè)船舶通信網(wǎng)絡(luò)的逼近處理。對(duì)于組合方法，需要對(duì)船舶異常信號(hào)實(shí)施結(jié)構(gòu)化采樣，結(jié)合模塊的方式，實(shí)施不同的處理方式檢測(cè)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)。

二、構(gòu)建模型

1.構(gòu)建信道均衡模型

構(gòu)建信道均衡模型過(guò)程中，需要采用分?jǐn)?shù)間隔均衡呢個(gè)的方法進(jìn)行通信系統(tǒng)信號(hào)均衡設(shè)計(jì)，文章以研究船舶通信系統(tǒng)作為遠(yuǎn)程無(wú)線系統(tǒng)，無(wú)線船舶系統(tǒng)在接收信號(hào)時(shí)候，一般都是以光波作為信號(hào)，然后通過(guò)光碼分多址編解碼技術(shù)進(jìn)行碼元擴(kuò)頻處理，用字母H代表船舶通信系統(tǒng)輸出信道的帶寬，在船舶系統(tǒng)輸出信號(hào)帶寬受距離的約束下，需要分析遠(yuǎn)程無(wú)線船舶系統(tǒng)的信道沖擊響應(yīng)，然后根據(jù)寬帶多普勒原理，發(fā)現(xiàn)構(gòu)建信道均衡模型樂(lè)帶有分?jǐn)?shù)間隔均衡器的數(shù)字船舶通信系統(tǒng)的等效傳輸信道模型。船舶通信系統(tǒng)中運(yùn)行過(guò)程中，存在船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)主要是因?yàn)槭艿酱a間干擾，需要通過(guò)自適應(yīng)間隔進(jìn)行碼間干擾抑制，需要在最差的信道條件下，對(duì)于船舶通信系統(tǒng)的訓(xùn)練序列一般都是可以利用均衡器進(jìn)行自適應(yīng)算法進(jìn)行調(diào)制調(diào)節(jié)，均衡器一般都是需要依靠濾波器運(yùn)行下實(shí)現(xiàn)，通過(guò)濾波器實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)間隔輸出洗腦，就能夠得到對(duì)應(yīng)的濾波函數(shù)：

上述公式當(dāng)中，H代表的是頻域均衡的能量損失;M代表的是擴(kuò)展信道的衰減系數(shù)，其中K（m）是m傳輸信道的傳播因子;a^mk代表的是擴(kuò)展信道的衰減系數(shù);Tm代表的是為波爾茲曼常數(shù)。

2.碼間干擾濾波

構(gòu)建均衡信道模型過(guò)程中，需要對(duì)船舶通信系統(tǒng)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化檢測(cè)，文章采用一種基于頻譜特征提取和分?jǐn)?shù)間隔均衡的船舶通信系統(tǒng)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)方法，采用格型濾波器進(jìn)行通信系統(tǒng)傳輸鏈路的碼間干擾濾波，具體的步驟如下：首先需要對(duì)船舶通信系統(tǒng)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)分布節(jié)點(diǎn)，船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)通常出現(xiàn)于休眠節(jié)點(diǎn)和傳輸節(jié)點(diǎn)的Sink端，一般都是需要對(duì)濾波器進(jìn)行匹配，然后間隔抽頭的均衡器，對(duì)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)干擾節(jié)點(diǎn)進(jìn)行過(guò)濾，利用連續(xù)小波變化對(duì)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)特征分解，需要結(jié)合濾波器進(jìn)行船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)的干擾濾波，并且通過(guò)遞推提后修正后輸入通信信號(hào)，也就是船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)的頻譜特x（k）xl（n）x（k-l），…，x（k-M），需要有數(shù)據(jù)直接得到的估計(jì)值代替梯度向量，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)南辔沪?（k），使y（k）y*（k）最小，這里“*”代表復(fù)共軛;對(duì)于匹配濾波器需要進(jìn)行船舶通信系統(tǒng)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)的抽樣判斷，自適應(yīng)均衡器的抽頭數(shù)L，0<μ<2/LSmax，Smax是抽頭輸入的功率譜密度，得到船舶通信系統(tǒng)傳輸鏈路的碼間干擾濾波的迭代公式為：

公式中μ代表的離散時(shí)間線性系統(tǒng)收斂控制參數(shù);φ（k）代表的是船舶通信系統(tǒng)的自適應(yīng)均衡輸出期望響應(yīng)信號(hào)φ（k）對(duì)參數(shù)θ1（k）的差異值。對(duì)于u（k）代表的是輸入通信信號(hào)，需要根據(jù)最小均方誤差準(zhǔn)確進(jìn)行抽樣判決，有效實(shí)現(xiàn)傳輸鏈路的碼間干擾濾波。

3.船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)算法優(yōu)化

在上述采用額格型濾波器進(jìn)行船舶通信系統(tǒng)傳輸鏈路碼間干擾濾波的基礎(chǔ)上，需要對(duì)濾波進(jìn)行處理，對(duì)于輸出通信信號(hào)需要對(duì)頻譜出現(xiàn)的特點(diǎn)進(jìn)行提取，最后整理以后就能夠得船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)傳遞函數(shù)：

對(duì)于輸入到船舶通信系統(tǒng)鏈路層的船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)u（k）經(jīng)過(guò)自適應(yīng)抽頭處理后，需要利用上述的碼間干擾抑制方法進(jìn)行噪聲濾波，最終使得輸出功率譜密度與期望相應(yīng)之間的誤差最小，假設(shè)d（k）代表時(shí)刻抽頭權(quán)向量，通過(guò)結(jié)合最小二承準(zhǔn)則，會(huì)得到船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)的誤差，需要同時(shí)對(duì)兩邊取數(shù)學(xué)期望，根據(jù)船舶通信系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)的非平穩(wěn)特點(diǎn)，需要充分考慮船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)以及正常傳輸數(shù)據(jù)之間的差異性，有效實(shí)現(xiàn)船舶通信系統(tǒng)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)，到啊最終的檢測(cè)輸出結(jié)果：

公式中，x（t）代表的是原始抽頭參量;t0代表的是初始采樣時(shí)間點(diǎn);Specy（t，v）代表的是已輸入信號(hào)的頻譜特征;v₀代表的是正則化參數(shù);v代表的是船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)的噪聲強(qiáng)度。通過(guò)利用上述公式，對(duì)于檢測(cè)算法設(shè)計(jì)，能夠有效實(shí)現(xiàn)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)優(yōu)化。

三、實(shí)證分析

為了檢驗(yàn)船舶通信系統(tǒng)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)方法的應(yīng)用性能，一般都是需要進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，通常采用是VisuaIC++編程設(shè)計(jì)，船舶通信系統(tǒng)在接收信號(hào)一般都是以2倍以上波特率進(jìn)行采樣，通常采樣間隔T/L為碼元T的1/L倍，即為1200 Hz，對(duì)于整個(gè)通信系統(tǒng)原始傳輸數(shù)據(jù)采樣長(zhǎng)度為1024，均衡器階數(shù)為24階，文章CIA用的信號(hào)選擇用線性調(diào)頻信號(hào)，信道中的碼間干擾強(qiáng)度為-1OdB，通過(guò)構(gòu)建均衡模型，進(jìn)行碼間干擾濾波，使得最終的載波頻率比較高，信號(hào)的調(diào)制性能比較好，能夠有效抑制碼間干擾，提高了對(duì)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)的檢測(cè)準(zhǔn)確性，圖1中，通過(guò)分析檢測(cè)性能曲線的對(duì)比，采用不同的方式進(jìn)行1000次的蒙特卡羅實(shí)現(xiàn)進(jìn)行船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)的檢測(cè)性能曲線，研究發(fā)現(xiàn)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)的準(zhǔn)確檢測(cè)概率較高，并且整體的功能性能好，能夠有效避免船舶通信系統(tǒng)中輸出出現(xiàn)誤碼和失真。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)信號(hào)的特征提取和譜分析，實(shí)現(xiàn)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)挖掘和分類(lèi)識(shí)別，本文提出一種基于頻譜特征提取和分?jǐn)?shù)間隔均衡的船舶通信系統(tǒng)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)檢測(cè)方法，采用分?jǐn)?shù)間隔均衡方法進(jìn)行船舶通信系統(tǒng)的信道均衡設(shè)計(jì)，進(jìn)行碼間干擾濾波和船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)的頻譜特征提取，實(shí)現(xiàn)船舶通信系統(tǒng)的異常數(shù)據(jù)優(yōu)化檢測(cè)。本文方法進(jìn)行異常數(shù)檢測(cè)的準(zhǔn)確檢測(cè)性能較好，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。