[發明專利]基于FW-ESN的石英晶振動態溫頻特性建模方法

有效

• 申請號: 202210399611.2
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114742006B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 鄧曉剛;黃先日;荊勝潔;孫瑞;王樹彬;劉豪
• 申請（專利權）人: 上海柯銳芯微電子有限公司
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06N3/044;G06N3/048;G06N3/08;G06F119/08
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務所(普通合伙) 11818
• 代理人: 朱芳斌

1.一種基于FW-ESN的石英晶振動態溫頻特性建模方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：數據采集：對石英晶振的溫度T和頻率f進行N次采樣，得到{T(i),i＝0,1,…,N}和{f(i),i＝0,1,…,N}；

步驟2：計算溫度變差、頻率偏移、溫度導數和溫度二階導數：

溫度變差ΔT(i)為：

△T(i)＝T(i)-T₀??(1)

式中，i＝1,2,L,N表示采樣序號，T₀表示基準溫度；

頻率偏移為：

式中，f₀表示基準頻率；

溫度一階導數為：

T⁽¹⁾(i)＝T(i)-T(i-1)??(3)

溫度二階導數為：

T⁽²⁾(i)＝T⁽¹⁾(i)-T⁽¹⁾(i-1)??(4)

步驟3：以溫度變差、溫度一階導數、溫度二階導數為基礎，構造描述溫度變化動態信息的七個動態特征量：

u₁(i)＝T(i)-T₀??(5)

式中，A表示累積量計算窗口的長度，u₁(i)表示第i次采樣時溫度變差，u₂(i)表示溫度一階導數與溫度變差乘積的累積量，u₃(i)表示溫度一階導數與溫度變差乘積的平方累積量，u₄(i)表示溫度二階導數與溫度變差乘積的累積量，u₅(i)表示溫度二階導數與溫度變差乘積的平方累積量，u₆(i)表示溫度前一時刻導數與溫度變差乘積的累積量，u₇(i)表示溫度前一時刻導數與溫度變差乘積平方的累積量；

步驟4：計算加權后的動態特征量：

式中，q_k表示第k，1≤k≤7個特征量的權重因子；

步驟5：建立動態溫頻特性模型并辨識模型參數：以加權特征量作為ESN網絡輸入，以頻率偏移作為ESN網絡輸出，建立動態溫頻特性模型：

式中，表示所有動態特征量構成的輸入向量，g(.)表示tanh激活函數，s(i),i＝1,2,...,N表示狀態向量，W表示輸入參數矩陣，R表示狀態參數矩陣，v表示輸出參數向量；輸出參數向量的計算方法為：

v＝(S^TS)^-1S^TF??(15)

其中S＝[s(1)s(2)Ls(N)]^T表示ESN模型的狀態向量矩陣，F＝[△f(1)△f(2)L△f(N)]^T表示頻率偏移向量。

2.根據權利要求1所述的基于FW-ESN的石英晶振動態溫頻特性建模方法，其特征在于：步驟4中特征量的權重因子q_k的計算方法為：

式中，corr(u_k,△f)表示第k個特征量u_k和頻率偏移的相關系數。

3.根據權利要求1或2所述的基于FW-ESN的石英晶振動態溫頻特性建模方法，其特征在于：還包括步驟6：評價建立的FW-ESN模型的預測性能，

評價具體過程如下：

采集石英晶振在動態溫度測試環境下的溫度和頻率數據；

建立石英晶振的FW-ESN模型；

通過設置測試環境溫度快速變化來分析快速度動態溫度變化下的頻率特性，評價建立的FW-ESN模型的預測性能。