[發(fā)明專利]聲表面波型小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)器件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810017257.2
• 申請日: 2008-01-08
• 公開（公告）號: CN101231711A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 文常保;朱長純;巨永鋒;邱彥章;許宏科;盧文科;劉君華
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學(xué)
• 主分類號: G06N3/06
• 分類號: G06N3/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 陳翠蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)器件，特別涉及一種聲表面波型小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)器件。

背景技術(shù)

小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法將對信號特征進(jìn)行提取的小波分析技術(shù)與能夠?qū)π盘栠M(jìn)行識別、分類、預(yù)測的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，因而在故障診斷、指紋特征提取、電子對抗、雷達(dá)目標(biāo)識別等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用和關(guān)注。

小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在具體實施和應(yīng)用過程中，需要大量、復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，依靠人工計算很難完成和進(jìn)行實時處理，因此，目前實現(xiàn)小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是利用計算機(jī)或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)配合相應(yīng)軟件，通過編程來實現(xiàn)的。然而，由于計算機(jī)和FPGA在處理器運算速度和內(nèi)存方面的局限性，使其很難對高達(dá)數(shù)GHz以上的高頻和微波信號進(jìn)行快速、實時處理。如根據(jù)香農(nóng)采樣定理，對一個頻率為1.8GHz的信號進(jìn)行處理，計算機(jī)或FPGA的CPU的處理速度最小應(yīng)該為3.6GHz，這對一般PC機(jī)和工業(yè)控制計算機(jī)，F(xiàn)PGA來說，都是很難滿足的。另外，電子器件之間的高頻干擾，以及成本、體積及功耗等問題也限制了小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種聲表面波型小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)器件，該器件能夠避免通常小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實現(xiàn)中復(fù)雜、煩瑣的算法編程過程，提高了可處理信號的頻率范圍，減少器件的實現(xiàn)體積，降低了功耗。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種聲表面波型小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)器件，包括輸入層功能模塊，隱含層功能模塊，輸出層功能模塊，輸入層功能模塊中的每一個小波重構(gòu)功能器件的輸出，都連接到隱含層模塊的輸入層到隱含層權(quán)值求和功能器件陣列中每一個權(quán)值求和功能器件上；隱含層功能模塊中的每一個隱含層非線性閾值器件的輸出，都連接到輸出層模塊的隱含層到輸出層權(quán)值求和功能器件陣列中每一個權(quán)值求和功能器件上。

輸入層功能模塊是由聲表面波器件實現(xiàn)的若干小波重構(gòu)功能器件并聯(lián)構(gòu)成的陣列。

隱含層功能模塊由數(shù)目相同的聲表面波器件實現(xiàn)的輸入層到隱含層權(quán)值求和功能器件陣列和隱含層非線性閾值器件陣列構(gòu)成，且每一個輸入層到隱含層權(quán)值求和功能器件直接串聯(lián)到隨后的隱含層非線性閾值器件上。

用聲表面波器件實現(xiàn)的輸入層到隱含層權(quán)值求和功能器件陣列中的每一個權(quán)值求和功能器件，由一個根據(jù)輸入層到隱含層權(quán)值矩陣包絡(luò)加權(quán)的輸入換能器，和一個帶寬遠(yuǎn)大于輸入換能器帶寬的等叉指輸出換能器構(gòu)成。

輸出層功能模塊由數(shù)目相同的聲表面波器件實現(xiàn)的隱含層到輸出層權(quán)值求和功能器件陣列和輸出層非線性閾值器件陣列構(gòu)成，且每一個隱含層到輸出層權(quán)值求和功能器件直接串聯(lián)到隨后的輸出層非線性閾值器件上。

用聲表面波器件實現(xiàn)的隱含層到輸出層權(quán)值求和功能器件陣列中的每一個權(quán)值求和功能器件，是由一個根據(jù)隱含層到輸出層權(quán)值矩陣包絡(luò)加權(quán)的輸入換能器，和一個帶寬遠(yuǎn)大于輸入換能器帶寬的等叉指輸出換能器構(gòu)成。

本發(fā)明中聲表面波型小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)器件，由于采用無源、體積小、易于大規(guī)模生產(chǎn)、高頻特性好的聲表面波器件實現(xiàn)了小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，所以與背景技術(shù)中利用計算機(jī)或FPGA配合相應(yīng)軟件及編程來完成小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法相比，使用者不僅避免了小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法編程的煩瑣過程，擴(kuò)展了實際信號處理的頻率范圍，實現(xiàn)對高達(dá)數(shù)GHz以上高頻信號的實時處理，而且減少了器件的實現(xiàn)體積，降低了功耗和實現(xiàn)成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中聲表面波型小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)器件結(jié)構(gòu)的方框圖。

圖2是本發(fā)明中的聲表面波型小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)器件一個具體實施例。

圖3是圖2輸入層功能模塊1中用聲表面波器件實現(xiàn)的小波重構(gòu)器件1-1的實施圖。

圖4是圖2用聲表面波器件實現(xiàn)的輸入層到隱含層權(quán)值求和功能器件陣列4中的輸入層到隱含層權(quán)值求和功能器件4-1的實施圖。

圖5是圖2用聲表面波器件實現(xiàn)的隱含層到輸出層權(quán)值求和功能器件陣列6中的隱含層到輸出層權(quán)值求和功能器件6-1的實施圖。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

具體實施方式

參照圖1所示，聲表面波型小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)器件包括輸入層功能模塊1，隱含層功能模塊2，輸出層功能模塊3。

輸入層功能模塊1由聲表面波器件實現(xiàn)的第一小波重構(gòu)器件1-1，第二小波重構(gòu)器件1-2，…，第i小波重構(gòu)器件1-i，共i個用聲表面波器件實現(xiàn)的小波重構(gòu)功能器件構(gòu)成。每一個用聲表面波器件實現(xiàn)的小波重構(gòu)功能器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，由小波尺度函數(shù)包絡(luò)、重構(gòu)小波尺度函數(shù)包絡(luò)、聲表面波器件的中心頻率、所采用的壓電晶體決定。