- 2.1 Thuật toán thích nghi. - 2.1.3 Thuật toán di truyền trong bài toán thích nghi. - 2.1.4 Thuật toán di truyền song song. - 2.2 Thuật toán ƣớc lƣợng hƣớng sóng tới. - 2.2.1 Giới thiệu các thuật toán ƣớc lƣợng. - 2.2.2 Thuật toán MUSIC. - 2.2.3 Sử dụng tính toán song song cho thuật toán MUSIC. - 3.2.1 Thuật toán tạo búp sóng số bằng quay pha số. - 4.1 Thuật toán di truyền song song. - 4.2 Tính toán song song cho thuật toán MUSIC. - 32 Bảng 2.1 Các tham số sử dụng trong mô phỏng thuật toán di truyền. - 52 Bảng 2.2 Các tham số sử dụng trong thuật toán di truyền song song. - 64 Bảng 2.3 So sánh cực tiểu hóa công suất về nguồn nhiễu khi sử dụng thuật toán di truyền song song. - 65 Bảng 2.4 Tham số sử dụng trong mô phỏng thuật toán MUSIC. - 74 Bảng 2.5 Tham số thực hiện mô phỏng thuật toán MUSIC song song. - 79 Bảng 2.6 Số liệu về thời gian tính toán (s) của thuật toán MUSIC sử dụng tính toán song song trong trƣờng hợp =0.005. - 81 Bảng 2.7 Số liệu về thời gian tính toán (s) của thuật toán MUSIC sử dụng tính toán song song trong trƣờng hợp =0.001. - Hình 2.7 Sơ đồ thuật toán của thuật toán di truyền. - Hình 2.8 Anten thích nghi sử dụng thuật toán di truyền với 3 nguồn nhiễu ở các góc -60 o , -30 o và 30 o. - Hình 2.9 Kết quả 3 mô hình khác nhau của thuật toán di truyền. - Hình 2.16 Mô hình thực hiện thuật toán di truyền song song. - Hình 2.17 Sử dụng thuật toán di truyền song song với 4 nguồn nhiễu. - Hình 2.18 Ƣớc lƣợng hƣớng tới sử dụng thuật toán Bartlett trong trƣờng hợp 2 nguồn tín hiệu. - Hình 2.19 Ƣớc lƣợng hƣớng tới sử dụng thuật toán Capon trong trƣờng hợp 2 nguồn tín hiệu. - Hình 2.20 Sơ đồ khối của thuật toán MUSIC. - Hình 2.21 Kết quả mô phỏng ƣớc lƣợng hƣớng tới sử dụng thuật toán MUSIC với 3 nguồn tín hiệu tại -35 o , 0 o và 40 o. - Hình 2.22 Kết quả mô phỏng ƣớc lƣợng hƣớng tới sử dụng thuật toán MUSIC với 3 nguồn tín hiệu tại -35 o , 0 o và 40 o với 20 phần tử anten. - Hình 2.23 Sơ đồ thuật toán MUSIC sử dụng tính toán song song. - Hình 2.24 Mô phỏng của thuật toán MUSIC sử dụng tính toán song song. - Hình 2.25 Thời gian tính toán của thuật toán MUSIC với =0.005 trong các trƣờng hợp: sử dụng từ 1 đến 4 máy tính. - Hình 2.26 Thời gian tính toán của thuật toán MUSIC với =0.001 trong các trƣờng hợp: sử dụng từ 1 đến 4 máy tính. - Hình 4.1 Sơ đồ thiết lập đo đặc trƣng hƣớng để khảo sát thuật toán di truyền. - Hình 4.2 Đặc trƣng hƣớng của anten mạng pha sau khi sử dụng thuật toán di truyền song song để loại bỏ nhiễu ở góc -20 độ. - Hình 4.3 Đặc trƣng hƣớng của anten mạng pha sau khi sử dụng thuật toán di truyền song song để loại bỏ nhiễu ở góc 30 độ. - Hình 4.4 Đặc trƣng hƣớng của anten mạng pha sau khi sử dụng thuật toán di truyền song song để loại bỏ nhiễu ở góc -20 và 30 độ. - Hình 4.5 Sơ đồ kiểm tra thuật toán MUSIC. - Hình 4.6 Tính toán song song cho thuật toán MUSIC: Trƣờng hợp nguồn phát ở góc -30 và 20 độ. - Hình 4.7 Tính toán song song cho thuật toán MUSIC: Trƣờng hợp nguồn phát ở góc -20 và 30 độ. - Hình 4.8 Tính toán song song cho thuật toán MUSIC: Trƣờng hợp nguồn phát ở góc -30, 20 và 60 độ. - Tăng tốc thời gian tính toán trong quá trình ƣớc lƣợng hƣớng tới của tín hiệu sử dụng thuật toán MUSIC trên các hệ thống tính toán song song.. - Phan Anh đứng đầu nghiên cứu phƣơng pháp ƣớc lƣợng hƣớng sóng tới sử dụng thuật toán MUSIC [7], Ứng dụng anten thông minh cho các hệ thống ra đa tích cực [8].. - Haupt đã có những nghiên cứu bƣớc đầu về áp dụng thuật toán di truyền cho anten mạng pha số [35, 36, 37, 38].. - Sử dụng phƣơng pháp tính toán song song cho thuật toán di truyền trong anten mạng pha số để thích nghi tín hiệu.. - Sử dụng phƣơng pháp tính toán song song cho thuật toán MUSIC trong anten mạng pha số để ƣớc lƣợng hƣớng tới của tín hiệu.. - Chƣơng này tập trung nghiên cứu các thuật toán sử dụng cho anten mạng pha trong việc thích nghi tín hiệu và ƣớc lƣợng hƣớng sóng tới. - 0 0 (Hình 2.4a).. - Các công thức của thuật toán di truyền [6]. - Bảng 2.1 Các tham số sử dụng trong mô phỏng thuật toán di truyền. - Trong mục này trình bày sơ lƣợc về mô hình tính toán song song và khả năng áp dụng của phƣơng pháp tính toán này vào thuật toán di truyền sử dụng trong anten thích nghi.. - 2.1.4.1 Mô hình tính toán song song. - 2.1.4.4 Thuật toán di truyền song song. - Từ hai nguyên nhân trên, rõ ràng là ta không thể áp dụng trực tiếp phƣơng pháp tính toán song song vào bài toán thích nghi sử dụng thuật toán di truyền đƣợc. - Tuy nhiên sự tiến hóa của tự nhiên lại cho ta một ý tƣởng để có thể thực hiện đƣợc thuật toán di truyền bằng phƣơng pháp tính toán song song.. - nhƣ vậy, luận án đã xây dựng đƣợc chƣơng trình để thực hiện thuật toán di truyền song song (phụ lục 1). - Bảng 2.3 So sánh cực tiểu hóa công suất về nguồn nhiễu khi sử dụng thuật toán di truyền song song. - Những kết quả nghiên cứu về thuật toán di truyền song song này đã đƣợc. - 2.2.1.1 Thuật toán Bartlett. - Thuật toán Bartlett [16, 22, 29, 31 - 32, 53] thực hiện đánh giá mật độ phổ tín hiệu S. - Hình 2.18 Ước lượng hướng tới sử dụng thuật toán Bartlett trong trường hợp 2 nguồn tín hiệu. - Vì việc tính toán đơn giản nên sử dụng thuật toán Bartlett có thể cho ra kết quả khá nhanh. - 2.2.1.2 Thuật toán Capon. - Kết quả mô phỏng ƣớc lƣợng hƣớng tới của tín hiệu sử dụng thuật toán Capon đƣợc mô tả trong Hình 2.19.. - Hình 2.19 Ước lượng hướng tới sử dụng thuật toán Capon trong trường hợp 2 nguồn tín hiệu. - Thuật toán MUSIC (Multiple Signal Classification) không sử dụng trực tiếp ma trận tƣơng quan nhƣ hầu hết các thuật toán khác mà sử dụng các véc- tơ riêng và giá trị riêng của ma trận tƣơng quan R để đánh giá các góc và ƣớc lƣợng các hƣớng tới [45, 47, 50, 61, 71]. - Hình 2.20. - Bảng 2.4 Tham số sử dụng trong mô phỏng thuật toán MUSIC. - Hình 2.21 Kết quả mô phỏng ước lượng hướng tới sử dụng thuật toán MUSIC với 3 nguồn tín hiệu tại -35 o , 0 o và 40 o. - Hình 2.22 Kết quả mô phỏng ước lượng hướng tới sử dụng thuật toán MUSIC với 3 nguồn tín hiệu tại -35 o , 0 o và 40 o với 20 phần tử anten. - Luận án đề xuất sử dụng phƣơng pháp tính toán song song cho thuật toán MUSIC để tăng tốc độ tính toán, khi tăng số lƣợng phần tử anten và giảm khoảng chia trong đánh giá hƣớng. - pháp tính toán song song cho thuật toán MUSIC và một số kết quả đạt đƣợc.. - 2.2.3.1 Đánh giá tỉ lệ song song hóa của thuật toán MUSIC. - Có thể nói, đây là bƣớc chiếm nhiều khối lƣợng tính toán nhất của thuật toán. - Nhƣ vậy đề xuất trong luận án sử dụng phƣơng pháp tính toán song song cho thuật toán MUSIC là hợp lý và khả thi. - Luận án đƣa ra mô hình thuật toán MUSIC có sử dụng tính toán song song nhƣ trong Hình 2.23.. - Về cơ bản thuật toán MUSIC sử dụng thuật toán song song giống nhƣ trong mô hình bình thƣờng. - 2.2.3.2 Một số kết quả của ứng dụng phương pháp tính song song cho thuật toán MUSIC. - Từ đề xuất trên, có thể xây dựng đƣợc chƣơng trình mô phỏng thực hiện thuật toán MUSIC sử dụng phƣơng pháp tính song song. - Bảng 2.5 Tham số thực hiện mô phỏng thuật toán MUSIC song song. - Bảng 2.6 Số liệu về thời gian tính toán (s) của thuật toán MUSIC sử dụng tính toán song song trong trường hợp =0.005. - Tính toán thƣờng (s). - Bảng 2.7 Số liệu về thời gian tính toán (s) của thuật toán MUSIC sử dụng tính toán song song trong trường hợp =0.001. - Hình 2.25 Thời gian tính toán của thuật toán MUSIC với =0.005 trong các trường hợp: sử dụng từ 1 đến 4 máy tính.. - Hình 2.26 Thời gian tính toán của thuật toán MUSIC với =0.001 trong các trường hợp: sử dụng từ 1 đến 4 máy tính.. - Nhƣ vậy, với các kết quả ban đầu về sử dụng tính toán song song đối với thuật toán MUSIC trong bài toán ƣớc lƣợng hƣớng tới tín hiệu đã cho thấy hiệu quả của phƣơng pháp đề xuất.. - Những kết quả thu đƣợc là những đóng góp mới cho công nghệ xây dựng phần mềm xử lý cho anten mạng pha số ở tuyến thu của Ra đa, thông qua việc sử dụng phƣơng pháp tính toán song song cho thuật toán di truyền (thuật toán di truyền song song) và cho thuật toán MUSIC (thuật toán MUSIC song song). - Đề xuất sử dụng thuật toán MUSIC đƣợc song song hóa từ phần để tính toán ƣớc lƣợng hƣớng tới của tín hiệu thu bằng anten mạng pha.. - Chƣơng 4 trình bày một số kết quả thực nghiệm trên anten mạng pha số sử dụng các giải pháp cải tiến thuật toán trong chƣơng 2. - Anten mạng pha số. - Hình 4.2 Đặc trưng hướng của anten mạng pha sau khi sử dụng thuật toán di truyền song song để loại bỏ nhiễu ở góc -20 độ. - Hình 4.3 Đặc trưng hướng của anten mạng pha sau khi sử dụng thuật toán di truyền song song để loại bỏ nhiễu ở góc 30 độ. - Hình 4.4 Đặc trưng hướng của anten mạng pha sau khi sử dụng thuật toán di truyền song song để loại bỏ nhiễu ở góc -20 và 30 độ. - Trong luận án này, tác giả đã thực hiện kiểm tra kết quả tính toán song song cho thuật toán MUSIC trên anten mạng pha 4x8 phần tử của Viện Ra đa - Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự Việt Nam. - Hình 4.6 Tính toán song song cho thuật toán MUSIC: Trường hợp nguồn phát ở góc -30 và 20 độ. - Hình 4.7 Tính toán song song cho thuật toán MUSIC: Trường hợp nguồn phát ở góc -20 và 30 độ. - Hình 4.8 Tính toán song song cho thuật toán MUSIC: Trường hợp nguồn phát ở góc -30, 20 và 60 độ. - Nhìn chung các kết quả đã cho thấy đƣợc hiệu quả của thuật toán MUSIC cũng nhƣ việc áp dụng phƣơng pháp tính toán song song vào thuật toán này để ƣớc lƣợng hƣớng tới của tín hiệu. - Cụ thể là, áp dụng thuật toán di truyền song song và thuật toán MUSIC song song vào hệ thống anten mạng pha số 4x8 phần tử tại Viện Ra đa - Viện Khoa học - Công nghệ Quân sự Việt Nam.. - Nghiên cứu phát triển thuật toán MUSIC có sử dụng từng phần phép tính song song cho việc ƣớc lƣợng tín hiệu cho kết quả phù hợp.. - PHỤ LỤC 1 Code thuật toán di truyền song song. - Code thuật toán MUSIC sử dụng tính toán song song clear all;