• Refine Query
  • Source
  • Publication year
  • to
  • Language
  • 2
  • Tagged with
  • 2
  • 2
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • 1
  • About
  • The Global ETD Search service is a free service for researchers to find electronic theses and dissertations. This service is provided by the Networked Digital Library of Theses and Dissertations.
    Our metadata is collected from universities around the world. If you manage a university/consortium/country archive and want to be added, details can be found on the NDLTD website.
1

Noise Robustness of Convolutional Autoencoders and Neural Networks for LPI Radar Classification / Brustålighet hos faltningsbaserade neurala nätverk för klassificering av LPI radar

Norén, Gustav January 2020 (has links)
This study evaluates noise robustness of convolutional autoencoders and neural networks for classification of Low Probability of Intercept (LPI) radar modulation type. Specifically, a number of different neural network architectures are tested in four different synthetic noise environments. Tests in Gaussian noise show that performance is decreasing with decreasing Signal to Noise Ratio (SNR). Training a network on all SNRs in the dataset achieved a peak performance of 70.8 % at SNR=-6 dB with a denoising autoencoder and convolutional classifier setup. Tests indicate that the models have a difficult time generalizing to SNRs lower than what is provided in training data, performing roughly 10-20% worse than when those SNRs are included in the training data. If intermediate SNRs are removed from the training data the models can generalize and perform similarly to tests where, intermediate noise levels are included in the training data. When testing data is generated with different parameters to training data performance is underwhelming, with a peak performance of 22.0 % at SNR=-6 dB. The last tests done use telecom signals as additive noise instead of Gaussian noise. These tests are performed when the LPI and telecom signals appear at different frequencies. The models preform well on such cases with a peak performance of 80.3 % at an intermidiate noise level. This study also contribute with a different, and more realistic, way of generating data than what is prevalent in literature as well as a network that performs well without the need for signal preprocessing. Without preprocessing a peak performance of 64.9 % was achieved at SNR=-6 dB. It is customary to generate data such that each sample always includes the start of its signals period which increases performance by around 20 % across all tests. In a real application however it is not certain that the start of a received signal can be determined. / Detta arbete studerar brustålighet hos neurala nätverk för klassificering av \textit{låg sannolikhet för avlyssning} (LPI) radars modulationstyp. Specifikt testas ett antal arkitekturer baserade på faltningsnätverk och evalueras i fyra olika syntetiska brusmiljöer. Tester genomförda på data med Gaussiskt brus visar att klasificeringsfelet är ökande med ett minskande signal-till-brusförhållande. Om man låter nätverken träna på alla brusnivåer som ingår i datan uppnås en högsta pricksäkerhet om 70.8 % vid ett signal-till-brusförhållande på -6 dB. Vidare tester tyder på att nätverken presterar sämre på låga signal-till-brusförhållanden om de inte finns med i träningsdata och ger i allmänhet mellan 10-20 % sämre pricksäkerhet. Om de mellersta brusnivåerna inte finns med i träningsdata presterar nätverken lika bra som när de finns med i träningsdata. Om träningsdata och testdata genereras med olika parameterar presterar nätverken dåligt. För dessa tester uppnås en högsta pricksäkerhet om 22.0 % vid ett signal-till-brusförhållande på -6 dB. Den sista brusmiljön som testades på använder sig av telekom signaler som om de vore brus istället för Gaussiskt brus. I detta fall är LPI och telekom signalerna väl skiljda i frekvens och nätverken presterar lika bra som tester i Gaussiskt brus med högt signal-till-brusförhållande. Högsta pricksäkerhet som uppnåts på dessa tester är 80.3 % i mellanhög brusnivå. Detta arbete bidrar även med nätverk som presterar bra utan att data behöver signalbehandlas innnan den kan klassificeras samt genererar data på ett mer realistiskt vis än tidigare litteratur inom detta område. Utan att signalbehandla data uppnåddes en högsta pricksäkerhet om 64.9 % vid ett signal-till-brusförhållande på -6 dB. Den mer realistiska datan genereras så att dess startpunkt är slumpmässig. I litteraturen brukar startpunkten inkluderas och uppnår på så vis överlag pricksäkerheter som är ungefär 20 % högre än de tester som genomförs i detta arbete. I verkliga applikationer är det sällan man kan identifera en signals startpunkt med säkerhet.
2

Uncertainty Estimation for Deep Learning-based LPI Radar Classification : A Comparative Study of Bayesian Neural Networks and Deep Ensembles / Osäkerhetsskattning för LPI radarklassificering med djupa neurala nätverk : En jämförelsestudie av Bayesianska neurala nätverk och djupa ensembler

Ekelund, Måns January 2021 (has links)
Deep Neural Networks (DNNs) have shown promising results in classifying known Low-probability-of-intercept (LPI) radar signals in noisy environments. However, regular DNNs produce low-quality confidence and uncertainty estimates, making them unreliable, which inhibit deployment in real-world settings. Hence, the need for robust uncertainty estimation methods has grown, and two categories emerged, Bayesian approximation and ensemble learning. As autonomous LPI radar classification is deployed in safety-critical environments, this study compares Bayesian Neural Networks (BNNs) and Deep Ensembles (DEs) as uncertainty estimation methods. We synthetically generate a training and test data set, as well as a shifted data set where subtle changes are made to the signal parameters. The methods are evaluated on predictive performance, relevant confidence and uncertainty estimation metrics, and method-related metrics such as model size, training, and inference time. Our results show that our DE achieves slightly higher predictive performance than the BNN on both in-distribution and shifted data with an accuracy of 74% and 32%, respectively. Further, we show that both methods exhibit more cautiousness in their predictions compared to a regular DNN for in-distribution data, while the confidence quality significantly degrades on shifted data. Uncertainty in predictions is evaluated as predictive entropy, and we show that both methods exhibit higher uncertainty on shifted data. We also show that the signal-to-noise ratio affects uncertainty compared to a regular DNN. However, none of the methods exhibit uncertainty when making predictions on unseen signal modulation patterns, which is not a desirable behavior. Further, we conclude that the amount of available resources could influence the choice of the method since DEs are resource-heavy, requiring more memory than a regular DNN or BNN. On the other hand, the BNN requires a far longer training time. / Tidigare studier har visat att djupa neurala nätverk (DNN) kan klassificera signalmönster för en speciell typ av radar (LPI) som är skapad för att vara svår att identifiera och avlyssna. Traditionella neurala nätverk saknar dock ett naturligt sätt att skatta osäkerhet, vilket skadar deras pålitlighet och förhindrar att de används i säkerhetskritiska miljöer. Osäkerhetsskattning för djupinlärning har därför vuxit och på senare tid blivit ett stort område med två tydliga kategorier, Bayesiansk approximering och ensemblemetoder. LPI radarklassificering är av stort intresse för försvarsindustrin, och tekniken kommer med största sannolikhet att appliceras i säkerhetskritiska miljöer. I denna studie jämför vi Bayesianska neurala nätverk och djupa ensembler för LPI radarklassificering. Resultaten från studien pekar på att en djup ensemble uppnår högre träffsäkerhet än ett Bayesianskt neuralt nätverk och att båda metoderna uppvisar återhållsamhet i sina förutsägelser jämfört med ett traditionellt djupt neuralt nätverk. Vi skattar osäkerhet som entropi och visar att osäkerheten i metodernas slutledningar ökar både på höga brusnivåer och på data som är något förskjuten från den kända datadistributionen. Resultaten visar dock att metodernas osäkerhet inte ökar jämfört med ett vanligt nätverk när de får se tidigare osedda signal mönster. Vi visar också att val av metod kan influeras av tillgängliga resurser, eftersom djupa ensembler kräver mycket minne jämfört med ett traditionellt eller Bayesianskt neuralt nätverk.

Page generated in 0.0392 seconds