[發(fā)明專利]基于多分辨率集成的航天器遙測異常檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210180126.6
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114626444A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬千里;余忠忠
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G06V10/30;G06V10/80;G06V10/82
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 黃衛(wèi)萍

1.一種基于多分辨率集成的航天器遙測異常檢測方法，其特征在于，所述航天器遙測異常檢測方法包括以下步驟：

S1、獲取航天器遙測數(shù)據(jù)，并對遙測數(shù)據(jù)進行包括標準化在內(nèi)的預處理；

S2、對航天器遙測數(shù)據(jù)進行下采樣，組織成不同長度的輸入序列數(shù)據(jù)；

S3、將所述輸入序列數(shù)據(jù)輸入多分辨率編碼模塊，得到隱層特征；

S4、融合所述隱層特征，將融合后的隱層特征輸入多分辨率解碼模塊，得到輸出序列數(shù)據(jù)；

S5、引入形狀約束損失約束輸出序列的形狀，并結(jié)合重構(gòu)損失迭代訓練；

S6、根據(jù)輸入序列和輸出序列的重構(gòu)誤差計算相應的異常分數(shù)，檢測出遙測數(shù)據(jù)中的異常值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多分辨率集成的航天器遙測異常檢測方法，其特征在于，所述步驟S2中對航天器遙測傳感數(shù)據(jù)X＝{x₁，x₂，...，x_T}，其中x_T表示T時刻的遙測數(shù)據(jù)，T表示序列數(shù)據(jù)的長度，進行下采樣得到K條下采樣序列，下采樣過程如下：

其中表示第k條下采樣序列第t時刻的遙測數(shù)據(jù)值，k＝1，2，....，K，T^(k)表示序列的長度，τ表示下采樣單元的大小，第1條下采樣序列X⁽¹⁾＝X。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多分辨率集成的航天器遙測異常檢測方法，其特征在于，所述步驟S3中多分辨率編碼模塊包括K個基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的編碼器，編碼器的個數(shù)與所述下采樣序列的數(shù)目相同，第k個基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的編碼器隱層狀態(tài)融合過程如下：

其中，為第k個編碼器在t-1時刻的隱層狀態(tài)，和分別表示第k-1個編碼器在τt-1時刻和τt時刻的隱層狀態(tài)，τ表示下采樣單元的大小，β∈(0，1]表示權(quán)重系數(shù)，表示第k個編碼器在t時刻經(jīng)過多分辨率融合后的隱層狀態(tài)；

將所述隱層狀態(tài)輸入長短期記憶網(wǎng)絡(luò)進行隱層狀態(tài)更新，過程如下：

c_t＝f_t⊙c_t-1+i_t⊙g_t

其中，和分別表示第k個編碼器在t時刻的輸入數(shù)據(jù)和隱層狀態(tài)，i_t、f_t、o_t分別是長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的輸入門、遺忘門和輸出門。g_t是記憶單元臨時狀態(tài)，c_t是記憶單元狀態(tài)，σ和tanh均為非線性激活函數(shù)，⊙表示逐元素相乘，M是由可訓練參數(shù)組成的仿射變換。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多分辨率集成的航天器遙測異常檢測方法，其特征在于，所述步驟S4中融合輸入序列的隱層特征的過程如下：

式中，表示第k個編碼器在最后時刻T^(k)的隱層狀態(tài)，表示向量間依次拼接操作，M_FC是由可訓練參數(shù)組成的仿射變換，表示經(jīng)過拼接融合后的隱層特征；

所述多分辨率解碼模塊包括K個基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的解碼器，第k個基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的解碼器隱層狀態(tài)融合過程如下：

其中，為第k個解碼器在t+1時刻的隱層狀態(tài)，為第k+1個解碼器在時刻的隱層狀態(tài)，τ表示下采樣單元的大小，為向上取整操作，τ表示下采樣單元的大小，β∈(0，1]表示權(quán)重系數(shù)，表示第k個解碼器在t時刻經(jīng)過多分辨率融合后的隱層狀態(tài)；

將所述隱層狀態(tài)輸入長短期記憶網(wǎng)絡(luò)進行隱層狀態(tài)更新及得到輸出數(shù)據(jù)，過程如下：

c_t＝f_t⊙c_t-1+i_t⊙g_t

式中，和表示第k個解碼器在t時刻的隱層狀態(tài)、輸出數(shù)據(jù)，i_t、f_t、o_t分別是長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的輸入門、遺忘門和輸出門。g_t是記憶單元臨時狀態(tài)，c_t是記憶單元狀態(tài)，σ和tanh均為非線性激活函數(shù)，⊙表示逐元素相乘，M是由可訓練參數(shù)組成的仿射變換，和表示輸出單元的權(quán)重和偏置項。