[發明專利]數據不完備下基于一致性數據替換的結構異常檢測方法

有效

• 申請號: 201110200656.4
• 申請日: 2011-07-18
• 公開（公告）號: CN102323049A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 姜紹飛;韓哲東;吳兆旗
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G06F19/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種數據不完備下基于一致性數據替換的結構異常檢測方法，其特征在于：首先在部分傳感器失效的情況下對結構響應進行采集，得到含有不完備數據的響應信號；然后對采集到的所有信號進行去噪處理；接著對其中的不完備數據利用一致性數據替換方法進行完備化處理；最后將完備化處理后的數據利用小波分解實現結構異常檢測。

2.根據權利要求1所述的數據不完備下基于一致性數據替換的結構異常檢測方法，其特征在于，所述信號的去噪處理包括以下步驟：

①選擇小波函數對含噪信號進行小波分解；

②利用門限閾值方法對分解所得的小波系數進行處理；

③將處理后的小波系數進行小波重構。

3.?根據權利要求1所述的數據不完備下基于一致性數據替換的結構異常檢測方法，其特征在于，所述不完備數據利用一致性數據替換方法進行完備化處理包括以下步驟：

設有n個傳感器，其中傳感器p在采樣m次后失效；

①計算出前m次采樣時每次采樣所對應的n個傳感器之間的支持矩陣R^k（k=1,2,…,m）；具體的步驟如下：

首先，根據同一次采樣時每個傳感器的觀測值和測量方差計算出任意兩個傳感器i和j之間的置信距離d_ij^k，0≤d_ij^k≤1，d_ij^m越小表示兩個傳感器的支持度越高;

然后，令r_ij^k=1-d_ij^k，則r_ij^k越大表示兩個傳感器之間的支持度越高；

最后，由每個傳感器之間的r_ij^k組成支持矩陣R^k，即：???????????????????????????????????????????????；

②給由上步計算出來的每個支持矩陣中的支持度指標r_ip^k標上正負號，即：

??，（i=1,2,…,n；k=1,2,…,m）

式中：r_ip^k表示在第k次采樣時傳感器i對傳感器p的支持程度，是由自適應置信距離算出來的，其取值為0≤r_ip^k≤1；表示在第k次采樣時帶有正負號的支持度指標值；

③選取傳感器a，使其在前m次采樣中成為中最大值的次數最多（a≠p）；選取傳感器b，使其在前m次采樣中成為中最小值的次數最多，k=1,2,…,m；

④計算第k次采樣的加權系數，即：

??????,（k=1,2,…,m）

式中：β_a^k表示傳感器a在第k次采樣時，對傳感器p的權系數；β_b^k表示傳感器b在第k次采樣時，對傳感器p的權系數；

⑤對m個加權系數進行取平均值，即：

式中：表示傳感器a對傳感器p的權系數；表示傳感器b對傳感器p的權系數；

⑥運用、和傳感器a與b的測量數據，對傳感器p的數據進行替換，從而使其完備，表達式如下：

??(i=1，2，…)

式中：x_pⁱ為傳感器p的第i次的采樣數據；x_aⁱ為傳感器a的第i次得采樣數據；x_bⁱ為傳感器b的第i次得采樣數據。

4.?根據權利要求1所述的數據不完備下基于一致性數據替換的結構異常檢測方法，其特征在于，所述將完備化處理后的數據利用小波分解實現結構異常檢測包括以下步驟：

①提取經一致性數據替換方法完備化處理后的數據；

②選擇小波函數，并對提取出的數據進行多尺度的小波分解；

③觀察分解后信號的高頻成分，看高頻成分波形有無突變點，若存在突變點，則表示結構存在異常，且突變點的位置就是結構異常發生的時間，否則，則結構正常。