分布式传感器的信号处理与模式识别

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利用计算机进行模式识别是当前计算机科学中的热点问题之一,目前在技术和产品等方面都有了广阔前景。如:图像识别、生理信号识别、声音信号识别等方面。  本文所作的主要是与欧盟的合作项目SENSATION中的子项目SEFO分布式传感器方面的研究工作。SEFO分布式传感器是由很多小的刚性金属压力传感器组成的传感器坐垫,它的用途是采集人身体的压力信号,以便进一步识别出人的状态。由于SEFO传感器实物价格昂贵,所以先利用多体动力学理论创建一个人体和座垫的力学模型,并使此模型达到所要研究的六个状态,然后我们对模型产生的信号进行研究。  在模式识别方面,为了识别出人身体的状态,在课题中使用了基于神经网络的模式识别方法。实验中发现使用其中的BP网络完全可以识别出所设定的六种状态。在设计中讨论了BP网络的网络结构对识别结果的影响,在单隐层网络和双隐层网络结构中,改进了BP算法,使算法的学习率随着训练次数而改变,这就加快了算法的收敛。同时,还对单隐层网络和双隐层网络的网络节点数分别进行了讨论,对每种网络的性能进行了比较,得出了较为优化的网络。  由于该算法可以识别人在座垫上做不同动作所形成的压力信号,并能够取得较好的结果,满足了工程设计的要求,而且神经网络比其它建模方法更为简单,精确度更高,因此很适合本课题。  最后,把从真实坐垫提取出来的数据进行滤波和数据预处理,然后利用已优化的几种网络进行识别,验证算法的适用性,并且对识别出的结果和误差进行了分析。
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