TARIFNAME DAGITIK AKUSTIK ALGILAMA SISTEMLERINDE KANAL FARKLARINI TELAFI ETMEK içiN FREKANS YANIT KESTIRIM METODU Teknik Alan Mevcut bulus, dagitik akustik algilama sistemlerindeki kanal farkliliklarini telafi etmek için frekans yaniti kestirim metodu ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Teknigin bilinen durumunda, kanallar birbirinden bagimsiz olarak islenmektedir. Bu teknikler ile olusturulan sinir agi modelleri, alanda karsilasilabilecek olan varyasyonu kapsayabilmek için çok fazla veri gerektirmektedir. CN112147590A numarali basvuru, yanit kestirimi frekans bölgesini uydurmaya dayali bir kanal denklestirme metodunu açiklamaktadir. Metot, tüm sinyal alici kanallarin tutarsizligini hesaba katar, gürültünün kanal yaniti üzerindeki etkisini azaltir ve frekans bölgesi bölüm isleminde sifir bölen ve güçlendirilmis bant disi gürültü sorunlarini ortadan kaldirir. Kanal denklestirme metodu, tüm kanallardan elde edilen verilerin, bunlar sanki tek bir kanaldan alinmis gibi standart bir versiyon haline dönüstürülmesinden bahsetmemektedir, bu nedenle de metot, kanallarin birbirinden bagimsiz olarak islendigi sinir agi modellerinin gerektirdigi Çok fazla veri kullanma sorununu çözmekte yetersiz kalir. Bulusun Kisa Açiklamasi Bulus, dagitik akustik algilama sistemlerinde kanal farklarini telafi etmek için frekans yaniti kestirim metodunu önermektedir. Metotta, sinir aglarina girdi olarak kullanilan standartlastirilmis mei-frekans özniteligi olusturmak için iki telafi algoritmasi önerilmektedir. Bu yöntemlerle mei-frekans öznitelik uzayinin varyansi azaltilir ve farkli kanallar standartlastirilir. Bu durum, daha az egitim verisi gerektirirken, siniflandirma ve anormal olay algilama görevleri için daha küçük mimariler kullanmamiza olanak saglar. Sekillerin Kisa Açiklamasi Sekil 1, bir araç geçisi sirasinda SNR (Signal to Noise Ratio - Sinyal Gürültü Orani-) degerleri kullanilarak görsellestirilmis DAS (Distributed Acoustic Sensing - Dagitik Akustik AIgiIama-) verilerinin bir örnegini göstermektedir. Sekil 2, çevrimdisi frekans yaniti kestirimi algoritmasi için blok diyagrami göstermektedir. Sekil 3, kanal 280'deki (kayit baslangici kanal 229) kazma etkinliginin mel-spektrogram görüntüsünü gösterir. Sekil 4, kanal 327'deki (kayit baslangici kanal 276) kazma etkinliginin mel-spektrogram görüntüsünü gösterir. Sekil 5, çevrimiçi frekans yaniti kestirimi algoritmasi için blok diyagrami göstermektedir. Sekil 6, frekans yanit farki telafi blogu için blok diyagrami göstermektedir. Sekil 7, Mel-frekans öznitelikleri standartlastirmasinin (çevrimiçi telafi algoritmasi ile) etkisini görsellestirmektedir. Detayli Açiklama Dagitik akustik algilama (DAS) sistemleri, fiber optik kablodan gönderilen yüksek esevreli isinlarin Rayleigh saçilimli yansimalarini dogru bir sekilde ölçme prensibine dayanmaktadir. Sorgulayicida Rayleigh saçilimi sonucu yansiyan lazer isininin seviyesi periyodik olarak ölçülür. Her ölçüm fiber boyunca bir konuma karsilik gelir. Bundan sonraki kisimda bu konumlar kanal olarak adlandirilacaklardir. Her 100 nS'de (nano saniye) bir geri saçilmis lazer isini ölçülür, bu nedenle her bir kanal, fiber boyunca 10 m araligi kapsamaktadir (bu sonuç isigin camdaki hizi kullanilarak elde edilebilir). 10 km boyunda fiberin kurulu oldugu bir sahada 1000 kanallik sinyal elde edilir. Sensörden gönderilen lazer isini fiber optik kablonun ucundan geri döndügü zaman yeni bir lazer isini gönderilir. Daha sonra yeni zaman noktasi için ölçümler alinir. Bu husus, kurulumu yapilan fiber optik kablo boyunca akustik titresimleri tespit etmemize olanak saglar. Aktivite olmayan kanallarda farkli anlarda yakin ölçüm degerleri alinirken; aktivite gerçeklesen kanallarda, farkli anlarda büyük farkliliklar görülür. Sekil 1'de, SNR (Sinyal - Gürültü Orani) degerleri kullanilarak görsellestirilen DAS verilerinin bir örnegi verilmistir. Sekil 1'de; 2500 m'Iik bir rotada araba geçisi görmekteyiz. Beyaz çizgiler (yüksek SNR) aracin geçtigi hatta karsilik gelmektedir. Sekilden de anlasilacagi gibi, araç hareketi sirasinda fiber optik kablo boyunca akustik titresimler artmaktadir. Bu nedenle, araba geçerken yakindaki kanallarda yüksek SNR elde edilmektedir. Fiber optik kablo boyunca ilerledikçe DAS sistemlerinin hassasiyeti azalmaktadir. Bu durum, her kanal için farkli frekans yanitlari elde edilmesine yol açmaktadir. Her kanalin frekans yanitini kestirmek yöntemi ile fiber boyunca azalan hassasiyeti telafi etmek için iki metot önermekteyiz. Birinci metot, her kanalin frekans yanitini kestirmek için çevrimdisi bir algoritma kullanmaktadir. ikinci metot ise bunu yapmak için çevrimiçi bir algoritma kullanmaktadir. Farkli kanallarin frekans yanitini kestirmek için, çevrimdisi frekans yaniti kestirim algoritmasi ardisik olarak asagida yer alan islemleri uygulamaktadir. Çevrimdisi frekans yaniti kestirim algoritmasinin blok diyagrami Sekil 2'de görülebilmektedir. 0 L kadar kanalda (fiber optik kablo üzerinde her K inci kanal -K ne kadar küçük olursa, o kadar iyi olacaktir-) kazma gibi ani darbeli bir olayin N kaydini alin. Sekil 3 ve Sekil 4'te, sirasi ile kanallar 280 ve 327'de bir kazma aktivitesi için mel- spektrogram görüntüsünü görebilmekteyiz. 0 Her bir kayit için, ani darbeli olayin meydana geldigi anlardaki mei-frekans yanitini modeller. Bu adimdan sonra, NxM'Iik (N, kaydin ihtiva ettigi ani darbeli olay numarasidir. M mei-frekans bznitelik boyutudur.) mei-frekans öznitelikleri elde ederiz. Eger Sekil 3'teki kayit bu analiz için kullanilsa idi, kanal 280'in frekans yanitinin temsili için 8x48'lik mei-frekans bznitelikleri elde ederdik. o Kayitlarin alindigi her kanalda, farkli ani darbeli olaylar için mei-frekans Özniteliklerinin ortalamasini alin. Her bir kanal için, bu adim, daha önceki adimda olusturulan NxM'Iik mei-frekans 'Özniteliklerinden lxM'Iik ortalama mei-frekans 280'in frekans yanitini temsil etmek için, 8x48*lik mei-frekans özniteliklerinden 1x48'lik ortalama mei-frekans özniteligi elde ederiz). Bu islemi toplam L kanal için yaptiktan sonra, farkli kanallar için ani darbeli aktivitenin frekans yanitini temsil eden LxM boyuta sahip olan mel frekans 'Öznitelikleri elde ederiz. . Fiber optik kablo boyunca tüm kanallari kapsayabilmek için, daha 'once hesaplanmis olan mei-frekans öznitelikleri (LxM boyutuna sahip olan) kanal ekseni boyunca K (analiz sirasinda fiber boyunca bir kayit almak için kullanilan kanal araligi numarasi) ile enterpolasyon yapin. Bu adim, CxM*IIk (C, sahadaki toplam kanal sayisidir.) mei-frekans öznitelikleri (her bir kanalin frekans yanitinin kestirimi) üretecektir. Daha sonra her kanal için mei-frekans dönüstürme katsayi degerlerini (1xM boyutuna sahip olan) hesaplayin. Katsayi degerlerini, her kanalin daha önce hesaplanmis olan meI-frekans öznitelikleri ile bölündügü zaman, C/2inCi kanal (merkez kanal) için mei-frekans özniteliklerini üretecek sekilde hesaplayin. Bu islem, her kanalin frekans yanitini C/2inCI kanalin frekans yanitina dönüstürmek için gerekli mei-frekans dönüsüm katsayilarini bulur. Bu adimdan sonra her bir kanal için lxM'Iik mei-frekans dönüsüm katsayilarini elde edecegiz. (Tüm kanallar için toplam CxMiIik mei-frekans dönüsüm katsayilari). Farkli kanallarin frekans yanitini kestirmek için, çevrimiçi frekans yaniti kestirim algoritmasi ardisik olarak asagida yer alan islemleri uygulamaktadir. Çevrimiçi frekans yaniti kestirim algoritmasinin blok diyagrami Sekil 5'te görülebilmektedir. Her bir kanal için, her pencere uzunlugundaki (W) mei-frekans özniteliklerini hesaplayin. Bu adim, her bir kanal için lxM'lik mei-frekans öznitelikleri üretecektir. Her pencerede tüm kanallar için (C, sahadaki toplam kanal sayisidir) toplam CxM'Iik mei-frekans öznitelikleri elde ederiz. Son N pencere için önceki adimda hesaplanan mei-frekans özniteliklerini saklayin. Bellekte, her bir kanal için NxMilik mei-frekans özniteliklerine ve tüm kanallar için toplam CxNxM'Iik mei-frekans özniteliklerine sahip olacagiz. Son N pencerede olusturulan mei-frekans öznitelikleri verilerini kullanarak her bir kanalin medyan mei-frekans öznitelik temsilini bulun. Bu adim, her bir kanal için son N pencerede olusturulan NxMilik mei-frekans özniteliklerinden lxM'lik medyan mei-frekans özniteliklerini (kanalin frekans yanitinin kestirimi) üretecektir. Tüm kanallar için yukaridaki islemleri yaptiktan sonra, medyan mei-frekans özniteliklerini elde edecegiz (CxM boyutuna sahip olan, burada C kanal numarasidir). Kanallar arasindaki frekans yaniti farkliliklarini telafi etmek için bu parametreleri mei-frekans dönüsüm katsayilari olarak kullanacagiz. Mel-frekans dönüsüm katsayilari tüm kanallar için çevrim disi ya da çevrim içi metot ile hesaplandiktan (her bir kanalin mei-frekans yanitini kestirmek sureti ile) sonra, kanallar arasindaki frekans yaniti farklarini telafi etmek için çalisma zamaninda asagidaki islemleri yapin. Telafi algoritmasinin blok semasi Sekil 6'da görülebilir. 0 Her kanal için her zamanki gibi mei-frekans özniteliklerini hesaplayin. Daha sonra her kanal için, karsilik gelen mei-frekans dönüsüm katsayilarini (lxM boyutuna sahip olan) alin. 0 Her bir kanalin frekans yaniti arasindaki farkliliklari telafi etmek için (diger bir deyisle kanalin standartlastirilmis mei-frekans yaniti gösterimini elde etmek Için) her bir mei-frekans özniteligini karsilik gelen mei-frekans dönüsüm katsayisi ile 0 Sekil 7'de, bir tren geçisi sirasinda, tarif edilmis olan çevrimiçi telafi algoritmasinin sonucunu görebiliriz. Sekil 7'deki üstteki görüntü, standartlastirilmamis (telafi islemi uygulanmamis) mei-frekans özniteliklerini, alttaki görüntü ise standartlastirilmis (telafi islemi uygulanmis) mei-frekans özniteliklerini temsil etmektedir. Sekilden de görülebilecegi gibi, telafi semasindan sonra arka plan gürültüsü ve ön plandaki aktivite net bir sekilde ayrilabilmektedir. Sinir aglarina bir girdi olarak, standartlastirilmis mei-frekans öznitelikleri olusturmak için bu iki telafi algoritmasinin herhangi birini uygulayabiliriz. Bu yöntemlerle, mei-frekans öznitelik uzayinin varyansini azaltiriz ve farkli kanallari standartlastiririz. Bu durum, daha az egitim verisi gerektirirken, siniflandirma ve anormal olay algilama görevleri için daha küçük mimariler kullanmamiza olanak saglar. TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR