[發明專利]基于高斯濾波的實測流量智能修正方法

在審

• 申請號: 202011189736.X
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112307434A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 陳華;羅宇軒;許崇育
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G01C13/00;G01F15/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 石超群

1.一種基于高斯濾波的實測流量智能修正方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：依據實測流量序列Q_t,t＝1,2,3,...,N初始參數設置，包括：初始高斯核半峰全寬FWHM、最大迭代次數i_max、迭代終止閾值ε以及半峰全寬的迭代步長ΔFWHM；

步驟S2：進入迭代過程，對于第i次迭代，將高斯核半峰全寬FWHM轉換成高斯核函數的標準差σ，并根據σ生成對應的高斯函數G(x,σ)，式中，σ表示生成的高斯函數標準差，x₀表示高斯函數中心點橫坐標；

步驟S3：從t＝1開始，對于實測流量序列Q_t,t＝1,2,3,...,N中待處理的流量點Q(t)，根據所述步驟S2中生成的高斯函數G(x,σ)計算得到對應該流量點的離散高斯核；

步驟S4：對所述步驟S3得到的離散高斯核進行歸一化處理，得到對應流量點Q(t)的高斯核，并將高斯核各系數分別作為流量序列對應點的權重；

步驟S5：將所述步驟S4得到的高斯核與實測流量序列進行卷積，所得輸出值為對應于流量點Q(t)的平滑值Q'(t)；

步驟S6：滑動濾波窗口，對于實測流量序列中其余流量點Q(t),t＝2,3,4,...N均進行所述步驟S3至所述步驟S5的操作，完成對所有流量點的平滑，得到平滑后流量序列Q'_t，計算流量波動指數α和平滑度β(i)；

步驟S7：判斷迭代次數i≥i_max或β(i)-β(i-1)≤ε是否成立，若成立，則將當前迭代得到的流量平滑度β最大的Q'_t作為最優平滑流量過程進行輸出。

2.根據權利要求1所述的基于高斯濾波的實測流量智能修正方法，其特征在于：

在所述步驟S7中，若判斷為迭代次數i≥i_max或β(i)-β(i-1)≤ε不成立，則取i＝i+1、FWHM＝FWHM+ΔFWHM，并返回所述步驟S2。

3.根據權利要求1所述的基于高斯濾波的實測流量智能修正方法，其特征在于：

在所述步驟S1中：初始高斯核半峰全寬FWHM取值范圍為(0,+∞)，默認值為1；迭代步長ΔFWHM取值范圍為(0,+∞)，默認值為0.1；最大迭代次數i_max默認值為100、迭代終止閾值ε默認值為0.005。

4.根據權利要求1所述的基于高斯濾波的實測流量智能修正方法，其特征在于：

在所述步驟S2中：利用表達式將高斯核半峰全寬FWHM轉化為標準差σ。

5.根據權利要求1所述的基于高斯濾波的實測流量智能修正方法，其特征在于：

所述步驟S3包括：令步驟S2所得到的高斯函數中心x₀＝t，令x＝T，其中，T為實測流量序列Q_t內所有流量點橫坐標，對應計算相應的高斯函數值G(T,σ)作為各點的離散高斯核系數。

6.根據權利要求1所述的基于高斯濾波的實測流量智能修正方法，其特征在于：

所述步驟S4包括：將離散高斯核中各項系數均除以總系數和，對離散高斯核進行歸一化處理，得到對應Q(t)的高斯核，高斯核上各系數分別作為流量序列對應點的權重。

7.根據權利要求1所述的基于高斯濾波的實測流量智能修正方法，其特征在于：

所述步驟S6包括：通過表達式分別計算出平滑流量和實測流量的波動指數α_平滑和α_實測，其中，T為流量過程總時段數；Q_t和分別為t時段流量值與其5點滑動平均值，

進一步，通過表達式計算流量平滑度β(i)，其中，α_實測為實測流量的波動指數；α_平滑為經平滑后流量的波動指數。