[發(fā)明專利]環(huán)境傳感器的采集數(shù)據(jù)流中連續(xù)異常檢測的抽樣GPR方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310295975.7
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103336906A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設計）人: 劉大同;彭宇;龐景月;羅清華;彭喜元
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

1.一種環(huán)境傳感器的采集數(shù)據(jù)流中連續(xù)異常檢測的抽樣GPR方法，其特征在于，它包括以下步驟：

步驟一：設定環(huán)境傳感器傳感數(shù)據(jù)的滑動窗口尺寸為N，并設定抽樣比為B:1，將滑動窗口中數(shù)據(jù)流前N*B個數(shù)據(jù)作為離線數(shù)據(jù)進行抽樣，獲得的N*B個數(shù)據(jù)作為初始的預測窗口數(shù)據(jù)，并根據(jù)初始的預測窗口數(shù)據(jù)形成預測窗口D_T；

步驟二：將環(huán)境傳感器傳感數(shù)據(jù)流中與當前時刻相鄰的下一時刻數(shù)據(jù)元素索引作為預測窗口D_T的輸入值，預測窗口D_T輸出環(huán)境傳感器傳感數(shù)據(jù)流中下一時刻數(shù)據(jù)元素的預測均值，并獲得與該預測均值對應的方差；

步驟三：根據(jù)預測窗口D_T輸出的下一時刻數(shù)據(jù)元素的預測均值和對應的方差確定所述下一時刻數(shù)據(jù)元素正常時應落入的95%的置信區(qū)間；

步驟四：當所述下一時刻數(shù)據(jù)元素到達時，將其與所述置信區(qū)間確定的范圍進行比較，若超出置信區(qū)間確定的范圍，則視該數(shù)據(jù)元素為異常數(shù)據(jù)，存儲該異常數(shù)據(jù)及其索引，并返回步驟二；否則執(zhí)行步驟五；

步驟五：利用UBCS算法確定所述下一時刻數(shù)據(jù)元素是否加入預測窗口D_T，若加入，則將該下一時刻數(shù)據(jù)元素存儲在預測窗口D_T內，并刪除預測窗口D_T內最小索引對應的數(shù)據(jù)元素，完成預測窗口D_T的更新，再返回步驟二循環(huán)執(zhí)行直至傳感數(shù)據(jù)流結束，然后執(zhí)行步驟六；否則直接返回步驟二循環(huán)執(zhí)行直至傳感數(shù)據(jù)流結束，然后執(zhí)行步驟六；

步驟六：輸出步驟四中判斷獲得的所有異常數(shù)據(jù)，實現(xiàn)環(huán)境傳感器的采集數(shù)據(jù)流中連續(xù)異常數(shù)據(jù)的檢測。

2.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)境傳感器的采集數(shù)據(jù)流中連續(xù)異常檢測的抽樣GPR方法，其特征在于，所述預測窗口DT={x_i-Q,x_i-Q+1,...,x_i}，其中i表示當前時刻，Q為預測窗口D_T的尺寸，且Q=N*B，x為與其下標對應時刻的預測窗口數(shù)據(jù)；

將下一時刻數(shù)據(jù)元素x_i+1的索引作為預測窗口D_T的輸入值，獲得數(shù)據(jù)元素x_i+1的預測均值及與該預測均值對應的方差q；

確定下一時刻數(shù)據(jù)元素的95%的置信區(qū)間為

3.根據(jù)權利要求2所述的環(huán)境傳感器的采集數(shù)據(jù)流中連續(xù)異常檢測的抽樣GPR方法，其特征在于，

步驟五中所述利用UBCS算法確定所述下一時刻數(shù)據(jù)元素是否加入預測窗口D_T的具體方法為：

步驟五一：根據(jù)環(huán)境傳感器傳感數(shù)據(jù)的滑動窗口尺寸N，設定其采樣尺寸為k，則每個基本窗口尺寸為N/k，N/k的比值為向下取整的比值，則第一個基本窗口中的數(shù)據(jù)元素索引為[1,2,3,...,N/k]，第二個基本窗口中的數(shù)據(jù)元素索引為[N/k+1,N/k+2,...,2*N/k],……，第I個基本窗口中的數(shù)據(jù)元素索引為[(I-1)*N/k+1,...,I*N/k]；

步驟五二：從預測窗口D_T中隨機選擇下一個數(shù)據(jù)元素索引作為代表索引；

步驟五三：當所述代表索引對應的數(shù)據(jù)元素到達時，將該數(shù)據(jù)元素作為均勻抽樣數(shù)據(jù)流的采樣樣本數(shù)據(jù)加入預測窗口D_T，直至當前第一個基本窗口的代表索引與當前時刻對應的當前基本窗口的代表索引的差大于窗口尺寸N時，刪除當前第一個基本窗口的代表索引對應的元素；同時當環(huán)境傳感器傳感數(shù)據(jù)流的采樣樣本數(shù)據(jù)的個數(shù)大于采樣尺寸k時，從均勻抽樣數(shù)據(jù)流的采樣樣本數(shù)據(jù)中隨機刪除一個采樣樣本數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權利要求3所述的環(huán)境傳感器的采集數(shù)據(jù)流中連續(xù)異常檢測的抽樣GPR方法，其特征在于，

所述步驟五一中環(huán)境傳感器傳感數(shù)據(jù)的滑動窗口尺寸N為6，采樣尺寸k為2，則每個基本窗口尺寸N/k為3，則第一個基本窗口中的元素索引為[1,2,3]，第二個基本窗口中的元素索引為[4,5,6]，……。

5.根據(jù)權利要求4所述的環(huán)境傳感器的采集數(shù)據(jù)流中連續(xù)異常檢測的抽樣GPR方法，其特征在于，

所述步驟五二中選取的下一個數(shù)據(jù)元素的代表索引為2。

6.根據(jù)權利要求5所述的環(huán)境傳感器的采集數(shù)據(jù)流中連續(xù)異常檢測的抽樣GPR方法，其特征在于，

所述步驟五三中當下一個數(shù)據(jù)元素的代表索引為2對應的數(shù)據(jù)元素到達時，將該數(shù)據(jù)元素作為均勻抽樣數(shù)據(jù)流的采樣樣本數(shù)據(jù)加入預測窗口D_T。