[發(fā)明專(zhuān)利]基于隔離的飛機(jī)鉛酸蓄電池異常檢測(cè)半監(jiān)督方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011287086.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112329350A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙文杰;張玉書(shū)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/27
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/27;G06K9/62;G06N20/20;G06F119/02;G06F119/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

1.基于隔離的飛機(jī)鉛酸蓄電池異常檢測(cè)半監(jiān)督方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取飛機(jī)鉛酸蓄電池的性能數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)使用相同時(shí)間間隔分別進(jìn)行重采樣，得到降維后的性能數(shù)據(jù)；

將降維后的性能數(shù)據(jù)分別進(jìn)行t-SNE降維，并可視化為2維圖像；

對(duì)不同品牌規(guī)格的鉛酸蓄電池進(jìn)行簇類(lèi)劃分；

對(duì)于不同簇類(lèi)的電池，分別將相應(yīng)的性能數(shù)據(jù)最大最小歸一化到0與1之間；

選定某種簇類(lèi)的某個(gè)帶標(biāo)簽的性能數(shù)據(jù)，將其作為基于隔離的異常檢測(cè)算法iForest或iNNE的輸入，計(jì)算得到帶標(biāo)簽的性能數(shù)據(jù)的異常值，并調(diào)節(jié)iForest或iNNE的算法參數(shù)，使得效果衡量標(biāo)準(zhǔn)AUC值達(dá)到最大；

將上一步計(jì)算得到的異常值進(jìn)行排序，取真陽(yáng)性率達(dá)到0.9以上時(shí)對(duì)應(yīng)的異常值作為劃分異常的閾值；

根據(jù)AUC值達(dá)到最大時(shí)對(duì)應(yīng)的算法參數(shù)，計(jì)算無(wú)標(biāo)簽的性能數(shù)據(jù)的異常值，若該異常值高于劃分異常的閾值，則判定其對(duì)應(yīng)的電池為異常電池，反之，則判定其對(duì)應(yīng)的電池為正常電池。

2.如權(quán)利要求1所述的基于隔離的飛機(jī)鉛酸蓄電池異常檢測(cè)半監(jiān)督方法，其特征在于，電池的性能數(shù)據(jù)包括電池的電壓、電阻。

3.如權(quán)利要求1所述的基于隔離的飛機(jī)鉛酸蓄電池異常檢測(cè)半監(jiān)督方法，其特征在于，iForest或iNNE的參數(shù)為隨機(jī)劃分子樣本的大小。

4.如權(quán)利要求1所述的基于隔離的飛機(jī)鉛酸蓄電池異常檢測(cè)半監(jiān)督方法，其特征在于，iForest的實(shí)現(xiàn)步驟分為以下兩個(gè)階段：

(1)訓(xùn)練階段

構(gòu)建t個(gè)孤立二叉樹(shù)組成的孤立森林，每顆孤立二叉樹(shù)構(gòu)建步驟為：

(1.1)從帶標(biāo)簽的性能數(shù)據(jù)中隨機(jī)選擇個(gè)樣本點(diǎn)作為子樣本集，放入樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)；

(1.2)在子樣本集中隨機(jī)選擇一個(gè)樣本，然后在該樣本中隨機(jī)選擇一個(gè)數(shù)據(jù)維度q，在當(dāng)前選擇的維度中隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)切割點(diǎn)p，p介于當(dāng)前選擇的維度的最大值和最小值之間；將當(dāng)前選擇的維度中小于p的數(shù)據(jù)放在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的左邊，把大于等于p的數(shù)據(jù)放在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的右邊；

(1.3)重復(fù)執(zhí)行(1.2)，直到樣本不再可分或達(dá)到樹(shù)的最大深度；

(2)評(píng)估階段

根據(jù)路徑長(zhǎng)度計(jì)算每個(gè)測(cè)試樣本的異常值：

其中n是測(cè)試樣本數(shù)量，h(x)是測(cè)試樣本x對(duì)于一顆孤立二叉樹(shù)的路徑長(zhǎng)度，路徑長(zhǎng)度是從根到葉穿過(guò)孤立樹(shù)的邊數(shù)，E(h(x))為對(duì)h(x)的期望，平均路徑長(zhǎng)度H(n-1)＝ln(n-1)+歐拉常數(shù)。

5.如權(quán)利要求1所述的基于隔離的飛機(jī)鉛酸蓄電池異常檢測(cè)半監(jiān)督方法，其特征在于，iNNE的實(shí)現(xiàn)步驟分為以下兩個(gè)階段：

(1)訓(xùn)練階段

從最大最小歸一化后的性能數(shù)據(jù)中隨機(jī)選擇個(gè)樣本點(diǎn)作為子樣本集，構(gòu)建超球體；重復(fù)隨機(jī)選擇k次，構(gòu)建k組超球體：

對(duì)于第i個(gè)子樣本集S_i中的樣本y，以S_i中的樣本c為中心、半徑為r(c)＝dist(c，η_c)的超球體P(c)定義為{y：dist(y，c)＜r(c)}，η_c表示c的最近鄰，dist(c，η_c)表示c和η_c之間的距離，dist(y，c)表示y和c之間的距離；

(2)評(píng)估階段

每個(gè)測(cè)試樣本根據(jù)k組超球體進(jìn)行評(píng)估，以生成異常值：

其中，測(cè)試樣本z基于第i組超球體的異常值

6.如權(quán)利要求1所述的基于隔離的飛機(jī)鉛酸蓄電池異常檢測(cè)半監(jiān)督方法，其特征在于，AUC值是以假陽(yáng)性率為橫坐標(biāo)，真陽(yáng)性率為縱坐標(biāo)繪制而成的曲線(xiàn)下的面積，假陽(yáng)性率FPR是指所有實(shí)際為陰性但被錯(cuò)誤判定為陽(yáng)性的樣本所占的比例；真陽(yáng)性率TPR是指所有實(shí)際為陽(yáng)性并被正確判定為陽(yáng)性的樣本所占的比例，計(jì)算公式如下所示：

其中False Positive指的是實(shí)際為陰性但被錯(cuò)誤判定為陽(yáng)性的樣本的數(shù)量；TrueNegative指的是實(shí)際為陰性并被正確判定為陰性的樣本數(shù)量；True Positive指的是實(shí)際為陽(yáng)性并被正確判定為陽(yáng)性的樣本數(shù)量；False Negative指的是實(shí)際為陽(yáng)性但被錯(cuò)誤判定為陰性的樣本數(shù)量。