Исследование возможности применения сверточной нейронной сети YOLOv5 в комплексах радиомониторинга для обнаружения OFDM сигналов

Постановка проблемы. Тенденции развития современных систем связи и передачи данных характеризуются массовым применением OFDM сигналов в различных радиосетях, функционирующих по стандартам Wi-Fi и WiMax. Многосигнальный и многопараметрический характер неопределенности текущей сигнальной обстановки, ее высокая динамика, разнообразие и вариативность условий функционирования обуславливают необходимость совершенствования методов радиоконтроля для своевременного и точного выявления нелегитимных пользователей. Существующие подходы, основанные на применении искусственных нейронных сетей типа YOLOv5, предназначены для решения задач обнаружения и распознавания объектов на изображениях. Вопросы обоснования процедур предварительной обработки данных с выхода средств радиоконтроля с целью согласования с входными слоями искусственной нейронной сети обнаружителя-распознавателя в настоящее время еще не нашли своего решения.

Цель. Оценить различные варианты согласования данных спектрального анализа с входным слоем искусственной нейронной сети YOLOv5 по численным показателям, характеризующим качество решения задачи обнаружения OFDM сигнала в условиях реальной сигнальной обстановки.

Результаты. Оценена работоспособность искусственной нейронной сети по изображениям амплитудного, фазового и модифицированного фазового спектров совокупности OFDM сигнала и фонового шума при отношениях сигнала к шуму от –20 дБ до 20 дБ. Лучшие результаты работы искусственной нейронной сети получены при обнаружении сигналов по изображениям амплитудного и модифицированного фазового спектров. При сравнительно равном количестве обнаружений точность определения области локализации сигнала выше для изображений амплитудного спектра. Однако обнаружение OFDM сигнала на модифицированной фазовой спектрограмме осуществляется в 1,7 раза быстрее при сравнительно малых значениях смещения по частоте и по времени. Предложенная модификация комплексной спектрограммы основана на совпадении постфикса и префикса OFDM слова во временной области.

Практическая значимость. Полученные результаты исследования свидетельствуют о перспективности использования искусственных нейронных сетей для решения задачи обнаружения OFDM сигналов. Дальнейшие исследования могут быть направлены на распознавание искусственными нейронными сетями сигналов с различными видами и параметрами модуляции. Это позволит решать задачу радиоконтроля по своевременному выявлению нелегитимных пользователей ресурса.