[發明專利]基于ER規則的船舶電力推進系統關鍵功能單元辨識方法

有效

• 申請號: 202010877992.1
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112001124B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 章振杰;胡家豪;高海波;馬楓;徐曉濱
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學;武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F18/25;G06N20/00
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

1.基于ER規則的船舶電力推進系統關鍵功能單元辨識方法，其特征在于，

首先，基于復雜網絡對船舶電力推進系統進行抽象化建模，構建系統級復雜網絡，利用Newman快速算法將其劃分成多個模塊級子網絡；

其次，分別計算系統級網絡與模塊級子網絡的多個節點重要度指標，并轉化為證據；

然后，通過計算證據之間的支持度得到證據重要性權重，利用證據源的波動計算得到證據可靠性因子，進而通過ER規則將多個證據進行融合，得到融合后的證據；

最后，根據證據建立節點重要度排序評價函數，基于此得到系統級網絡與模塊級網絡的節點重要度排序，得到節點的綜合重要度；

該方法具體包括以下步驟：

(1)對船舶電力推進系統進行抽象化建模，以各功能單元為節點，功能單元之間的關系為邊，構建得到系統級復雜網絡Net^system＝{E,V}，其中，E表示邊集合，V表示節點集合；

(2)利用Newman快速算法將系統級網絡進行社團劃分，得到C個模塊級子網絡Net^moudle1，Net^moudle2，…，Net^moudleC；

(3)分別計算系統級網絡與模塊級網絡中各個節點的節點重要度指標，包括：度中心性C_D、特征向量中心性C_E、介數中心性C_B和接近度中心性C_c；

(4)分別將系統級網絡與模塊級網絡的各項節點重要度評價指標轉化為證據，具體步驟如下：

(4-1)構建節點重要度評估模型，構建辨識框架為{重要,不重要}，數學表示為Θ＝{H,L}，其中Θ為辨識框架，H代表重要程度，L代表不重要程度；

(4-2)將節點的度中心性、介數中心性、接近度中心性與特征向量中心性視為節點屬性值，并將其轉換為信度函數的形式，得到的信度函數即所需的證據；

(5)分別將系統級網絡得到的證據與模塊級網絡得到的證據進行ER規則融合，具體步驟如下：

(5-1)獲取多個證據之間的相對支持度，具體計算如下：

對于辨識框架Θ，將每個證據看做在高維空間中的一個點或者是一個向量，假設m₁、m₂是在辨識框架Θ上的兩個證據，把證據用向量表示為和則m₁與m₂之間的Jousselme距離計算如下：

證據m_i、m_j之間的相似性測度計算如下：

sim(m_i,m_j)＝1-d_BPA(m_i,m_j)

系統對證據m_i的可信度計算如下：

其中，n是證據的總條數，sup(m_i)是證據m_i的支持度，反映是m_i被其他證據支持的程度，將其歸一化之后得到證據的可信度；

(5-2)計算ER規則中第j個證據e_j的重要性權重w_j與可靠性因子r_j，具體計算如下：

重要性權重w_j是證據e_j相對于其他證據的相對重要程度，重要性權重可由證據的支持度確定：

w_j＝crd(m_j)

在ER規則中，證據可靠性因子是對給定問題能夠提供的一種精確評估的能力，在基于ER規則的節點重要度評估模型中，證據可靠性因子r_j計算如下：

A_max＝max{C₁,C₂,...,C_n′}

其中，n′為復雜網絡中包含的節點數，T_max為理論上由該證據e_j得出第j個屬性的最大值，A_max為實際網絡中由該證據e_j得出該屬性的最大值，r_j反映了該屬性波動的大小；

(5-3)利用ER規則對多條證據進行融合；

(5-4)利用ER規則融合即可得到系統級網絡與模塊級網絡的節點重要度；

(6)對節點的重要度進行綜合評估，具體如下：

將步驟(5)中得到的系統級網絡得到的證據p_θ,e(K)^system與模塊級網絡得到的證據p_θ,e(K)^moudle如下進行計算，得到最終的節點v_i重要度如下：

I(v_i)＝αI_system(v_i)+βI_moudle(v_i)

其中，p_θ,e(K)^system(H)是系統級證據p_θ,e(K)^system中代表重要的部分，p_θ,e(K)^system(L)是代表不重要的部分，p_θ,e(K)^system(Θ)是代表不確定的部分，p_θ,e(K)^moudle(H)是模塊級證據p_θ,e(K)^moudle中代表重要的部分，p_θ,e(K)^moudle(L)是代表不重要的部分，p_θ,e(K)^moudle(Θ)是代表不確定的部分，I_system(v_i)是節點v_i系統級節點重要度，I_moudle(v_i)是節點v_i模塊級節點重要度，I(v_i)為節點v_i最終的節點重要度；

(7)根據節點重要度排序，即可獲取船舶電力推進系統的若干關鍵功能單元。

2.根據權利要求1所述的基于ER規則的船舶電力推進系統關鍵功能單元辨識方法，其特征在于：以節點v_i為例，其各項指標計算如下所示：

度中心性計算：

其中，N為網絡含有的節點總數，k_i為節點v_i的度；

介數中心性計算：

其中，B_i為節點v_i的介數，n_jl為節點v_j與v_l之間的最短路徑條數，n_jl(i)為節點v_j與v_l之間的最短路徑經過節點v_i的條數；

接近度中心性計算：

其中，d_ij為節點v_i到節點v_j的距離；

特征向量中心性計算：

Ax＝λx

C_E(v_i)＝x_i

其中，A為網絡的鄰接矩陣。