Efe-lstm: un enfoque de extensión, fusión y extracción de características utilizando memoria a largo plazo para el reconocimiento del estado de ayudas a la navegación
Autores: Cao, Jingjing; Wen, Zhipeng; Huang, Liang; Dai, Jinshan; Qin, Hu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Efe-lstm: un enfoque de extensión, fusión y extracción de características utilizando memoria a largo plazo para el reconocimiento del estado de ayudas a la navegación
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Ayudas a la navegación
Seguridad marítima
EFE-LSTM
Espacio de entropía de rango
Fusión de características
Características ocultas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Los sistemas de ayuda a la navegación desempeñan un papel crucial en la guía de la navegación de los barcos y en la marcación de áreas de agua seguras. Por lo tanto, garantizar el reconocimiento preciso y eficiente del estado de un sistema de ayuda a la navegación es fundamental para la seguridad marítima. Para abordar el problema de las características dispersas en los datos de los sistemas de ayuda a la navegación, este documento propone un enfoque que implica tres procesos distintos: la extensión del espacio de entropía de rango, la fusión de características de múltiples dominios y la extracción de características ocultas (EFE). Basándose en estos procesos, este documento presenta un nuevo modelo LSTM denominado EFE-LSTM. Específicamente, en el módulo de extensión de características, introducimos un operador de entropía de rango para la extensión del espacio. Este método captura de manera efectiva la incertidumbre en la distribución de los datos y las interrelaciones entre las características. El módulo de fusión de características introduce nuevas características en el dominio del tiempo, dominio de frecuencia y dominio tiempo-frecuencia, capturando las características dinámicas de las señales en múltiples dimensiones. Finalmente, en el módulo de extracción de características, empleamos el modelo BiLSTM para capturar las características abstractas ocultas de las señales de navegación, lo que permite al modelo diferenciar de manera más efectiva entre los diferentes estados de los sistemas de ayuda a la navegación. Los extensos resultados experimentales en cuatro conjuntos de datos reales de sistemas de ayuda a la navegación indican que el modelo propuesto supera a otros algoritmos de referencia, logrando la mayor precisión entre todos los modelos de reconocimiento de estados con un 92.32%.
Descripción
Los sistemas de ayuda a la navegación desempeñan un papel crucial en la guía de la navegación de los barcos y en la marcación de áreas de agua seguras. Por lo tanto, garantizar el reconocimiento preciso y eficiente del estado de un sistema de ayuda a la navegación es fundamental para la seguridad marítima. Para abordar el problema de las características dispersas en los datos de los sistemas de ayuda a la navegación, este documento propone un enfoque que implica tres procesos distintos: la extensión del espacio de entropía de rango, la fusión de características de múltiples dominios y la extracción de características ocultas (EFE). Basándose en estos procesos, este documento presenta un nuevo modelo LSTM denominado EFE-LSTM. Específicamente, en el módulo de extensión de características, introducimos un operador de entropía de rango para la extensión del espacio. Este método captura de manera efectiva la incertidumbre en la distribución de los datos y las interrelaciones entre las características. El módulo de fusión de características introduce nuevas características en el dominio del tiempo, dominio de frecuencia y dominio tiempo-frecuencia, capturando las características dinámicas de las señales en múltiples dimensiones. Finalmente, en el módulo de extracción de características, empleamos el modelo BiLSTM para capturar las características abstractas ocultas de las señales de navegación, lo que permite al modelo diferenciar de manera más efectiva entre los diferentes estados de los sistemas de ayuda a la navegación. Los extensos resultados experimentales en cuatro conjuntos de datos reales de sistemas de ayuda a la navegación indican que el modelo propuesto supera a otros algoritmos de referencia, logrando la mayor precisión entre todos los modelos de reconocimiento de estados con un 92.32%.