[發(fā)明專利]一種基于概率密度分布的無人機智能監(jiān)測閾值確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910510052.6
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110781572B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設計）人: 申中杰;李盼;宮云杰
• 申請（專利權）人: 西安英特邁思信息科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京前審知識產權代理有限公司 11760
• 代理人: 張波濤;尹秀峰

本發(fā)明公開了一種基于概率密度分布的無人機智能監(jiān)測閾值確定方法，首先計算無人機狀態(tài)監(jiān)測數據的常用CI指標，對每個CI指標進行歸一化處理，然后利用超球體支持向量機將歸一化CI指標融合為HI指標，計算HI的概率密度分布函數PDF，并以此確定監(jiān)測閾值的計算公式，最后以無人機設計壽命的5％時間以內的監(jiān)測數據為輸入樣本，實現監(jiān)測閾值的智能更新。該方法簡單易行，適用于無故障數據條件下的無人機監(jiān)測閾值確定。

技術領域

本發(fā)明屬監(jiān)測診斷領域，具體涉及一種基于概率密度分布的無人機智能監(jiān)測閾值確定方法。

背景技術

無人機是指有動力、可控制、能攜帶多種任務設備、執(zhí)行多種任務，且能重復使用的無人駕駛飛行器。無人機系統是一個復雜的機電一體化的綜合系統，其故障具有復雜程度高、非線性強、種類多樣等特點，無法用數學模型進行描述。目前，針對無人機的健康維護主要通過人工經驗和先驗知識來完成，已嚴重制約了無人機訓練和戰(zhàn)斗力的提升。為此，針對無人機在線監(jiān)測系統應運而生。

在無人機的監(jiān)測系統中，如何設定監(jiān)測閾值一直是一大難題。閾值設置不合理，直接導致報警不準確，漏報或誤報次數增加，甚至致使故障延誤，釀成嚴重的飛行事故。監(jiān)測閾值設定的難點主要有以下幾處：首先，無人機的種類很多，差別很大。即使同一型號的無人機，其工作歷程也各不相同，無法制定一個通用的閾值適用于所有無人機。其次，無人機的每種工作狀態(tài)差別很大，不同難度等級的動作導致的監(jiān)測數據千差萬別，監(jiān)測閾值必須適應無人機的動作，因此無人機監(jiān)測閾值的設置要與監(jiān)測數據緊密結合，做到個性化定制。最后，無人機的監(jiān)測數據嚴重不足，故障數據更難獲取，很難進行無人故障試驗，要通過學習正常狀態(tài)的監(jiān)測數據制定監(jiān)測閾值。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于，提供一種基于概率密度分布的無人機智能監(jiān)測閾值確定方法，從監(jiān)測數據針對每臺無人機個性化定制監(jiān)測閾值，通過學習監(jiān)測數據實現閾值的智能更新，實現無故障數據條件下的無人機監(jiān)測閾值的確定。

為了實現上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是：

一種基于概率密度分布的無人機智能監(jiān)測閾值確定方法包括，

第一步驟，采集無人機振動加速度信號，計算統計特征作為無人機狀態(tài)監(jiān)測數據的CI(conditions?indicator，CI)指標，統計特征包括均方根值、峰值、偏斜度、峭度、波形因子、脈沖因子、峰值因子、偏斜度指標、峭度指標、重心頻率和/或均方根頻率對每個CI指標進行歸一化處理；

第二步驟，利用超球體支持向量機將歸一化CI指標融合為HI(Health?indicator，HI)指標，計算HI的概率密度分布函數PDF，并以此確定監(jiān)測閾值的計算公式；

第三步驟，以無人機設計壽命的5％時間以內的監(jiān)測數據為樣本輸入，實現監(jiān)測閾值的智能更新。

所述的一種基于概率密度分布的無人機智能監(jiān)測閾值確定方法，其特征在于，第一步驟中，CI指標按照下式進行歸一化處理，即獲得歸一化CI指標：

其中，i＝1，2，...，11，表示CI指標的編號，j＝1，2，...，n表示CI指標的時間序列，CIⁱ表示第i個CI指標，表示第i個CI指標的第j個數值，GCI表示歸一化后的CI指標。

所述的一種基于概率密度分布的無人機智能監(jiān)測閾值確定方法，其特征在于，第二步驟中，

首先，利用下式構建超球體支持向量機模型

其中X為訓練樣本，由GCI構成；c為超球體球心，r為超球體半徑，F為正則化系數，ξ_j為松弛變量，

引入拉格朗日系數α_i≥0，γ_i≥0，將上式求最小值問題轉化為對偶二次規(guī)劃問題：