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摘要:本发明公开了一种基于FPGA的证据理论中非完备信息融合加速计算方法,该方法将非完备信息融合加速计算任务分配给ZYNQ嵌入系统中的ProgarmmableLogicPL和ProcessingSystemPS两个部分,其中PS部分基于ARM的SOC实现非完备信息的建模,而PL部分基于FPGA实现证据理论加速,PL和PS通过AdvancedeXtensibleinterfaceAXI接口连接。本发明提出了非完备信息融合加速计算的硬件架构,可有效解决证据组合中可能出现的“焦元爆炸”问题,提高证据理论融合处理的效率和速度。
主权项:1.一种基于FPGA的证据理论中非完备信息融合加速计算方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:在Vitis开发环境中,新建应用工程,将含有m个样本n个分类的数据集,按照设定比例划分为训练集和测试集;其中训练集用于构建各个类别数据在k个属性上的高斯模型,测试集用来验证模型的有效性;根据样本属性个数,确定D-S证据理论辨识框架;所述辨识框架各元素构成的集合2Ω,被定义为: 其中,{H1}、{H2}、{Hk}分别表示单元素的集合,Ω表示包含所有元素的集合;步骤2:基于训练集样本数据,计算各类别样本在各属性上的均值μ和标准差σ,以此构建n×k个高斯模型;高斯模型隶属度函数表示如下: 步骤3:计算测试样本与各属性高斯模型的匹配值;假定某测试样本在某一属性与n个高斯模型的交叉值由低到高记为w1,w2,...wm,与之对应辨识框架子集记为{{C1,C2,...Cm},{C2,...Cm},...,{Cm-1,Cm}{Cm}},则GBPA计算过程如下: 其中最低点w1表示对多子集{C1,C2,...Cm}的BPA支持度,wm-wm-1表示对最高单子集{Cm}的BPA支持力度,是未知类别的BPA支持度;依次计算该样本在k个属性上的GBPA,记为GBPAk;步骤4:编写RTL代码,计算两条证据冲突系数;若证据1中子集A1和证据2中子集A2的交集为空集时,对应的m1A1和m2A2进行相乘,当计算完两条证据之间所有无交集的焦元的信度乘积之后,将结果相加,得到两条证据的冲突系数;冲突系数计算如下所示: 步骤5:编写RTL代码,计算两条证据融合值;在计算过程中,若证据1非空子集A1和证据2非空子集A2有交集H1时,m1A1和m2A2进行相乘,当计算完两条证据中所有含有交集H1的运算之后,将结果相加,得到两条证据融合后关于子集H1的支持力度;k条证据融合计算公式定义如下: 步骤6:对步骤4和步骤5中的证据理论融合RTL代码进行modelsim功能仿真,验证两条证据融合结果是否符合理论运算,如果不符合,返回步骤4进行修改;如果符合,根据IP核创建向导,对步骤4和步骤5代码进行证据理论IP核的封装;在IP核封装时,首先完成AXI接口类型、模式、数据宽度及寄存器数量配置,然后配置寄存器读写功能,用于支持PS和PL端数据的发送和接收;接着例化证据理论代码以及设置IP核支持的器件、接口时钟、复位信号,最后编译、打包生成证据理论IP核;步骤7:搭建最小硬件系统,并连接PL和PS两个部分;步骤8:计算测试样本在各属性上的证据理论融合结果;步骤9:对进行排序,将信度值最大的焦元作为决策结果,其中如果最大,该样本被认为是未知类别样本;步骤10:基于步骤9,完成所有样本的类别判断,并将最后结果通过串口发送到上位机进行显示;根据显示结果,得出数据分类准确率。
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