Simulation adaptiver Rauschunterdrückung mit neuronalen Netzen

- Semesterbeleg im Fach Neuroinformationsverarbeitung -

 

 

 

Motivation

 

In der Signalverarbeitung steht man oft vor dem Problem, dass ein Signal bei der Wandlung oder Übertragung durch Störgrößen verfälscht wird und durch Einsatz von Filtern entstört werden muss. Ein typisches Beispiel dafür ist die Übertragung der Sprache von Piloten in einem Flugzeug, deren Sprachsignal stark durch Triebwerksgeräusche gestört wird.

 

Läßt sich der Einfluß der Störgröße durch eine zusätzliche Messgröße erfassen (im Falle der Sprachübertragung der Piloten könnte z.B. ein zusätzliches Mikrophon nur den Triebwerkslärm im Cockpit erfassen), so kann ein Filter, der diese zusätzliche Information nutzt, sogar Störungen beseitigen, die eine größere Amplitude als das Signal besitzen und die im gleichen Frequenzband auftreten.

 

Ein solcher Filter lässt sich unter Nutzung eines einfachen neuronalen Netzes leicht realisieren. Die Anwendung eines neuronalen Netzes hat den Vorteil, dass sich der Filter selbständig an zeitliche Änderungen des Einflusses der Störgröße anpasst.

 

Aufgabenstellung

 

Es ist ein Progamm zur Simulation eines adaptiven Filters auf Basis eines neuronalen Netzes zu entwickeln.

 

 

Lösung

 

Es wurde eine grafische Simulationsumgebung entwickelt, die den in der Abbildung dargestellten Signalfluß-Graphen implementiert und die grafische Darstellung des Signalverlaufs an allen Knoten des Graphen gestattet. Die Parameter der einzelnen Knoten können interaktiv manipuliert werden und es stehen verschiedene neuronale Netze für den adaptiven Filter zur Auswahl.

 

 

 

Die Anwendung ist komplett in Java geschrieben und besitzt ein Swing-basiertes Nutzerinterface. Sie kann als Applet gestartet werden oder nach dem Download des ausführbaren JAR-Archives als eigenständige Applikation. Voraussetzung ist das Vorhandensein einer JRE Version 1.2 oder besser.

 

Eine ausführliche Dokumentation sowohl des Konzepts, als auch der Implementierung ist als PDF-File verfügbar. Die Dokumentation beschreibt außerdem, wie die stark modularisierte Simulationsanwendung durch eigene Komponenten auf einfache Art und Weise erweitert werden kann.

 

Das gesamte Projekt-Archiv inklusive aller Quelltexte, Dokumentation und Makefile (nur unter Unix verwendbar) ist als ZIP-File downloadbar.

 

 

 

Autor:            Thomas Lohse (Thomas.Lohse@htw-dresden.de)

Studiengang:  Allgemeine Informatik

Fachbereich:  Informatik / Mathematik

Hochschule:   HTW Dresden

Datum:            12.08.2002