基于特征融合层级正态模型的超导磁体失超检测方法技术

本发明专利技术涉及超导磁体技术领域，公开了一种基于特征融合层级正态模型的超导磁体失超检测方法。其中，该方法包括：对超导磁体的电压时序信号和磁场强度时序信号进行预处理，得到电压信号的多个信号帧和磁场强度信号的多个信号帧；对电压信号的多个信号帧和磁场强度信号的多个信号帧提取特征，并对提取的特征进行融合得到融合特征；根据融合特征构建层级正态模型的特征层正态子模型；根据特征层正态子模型得到样本归一化概率密度函数均值；根据样本归一化概率密度函数均值构建层级正态模型的决策层正态子模型；根据样本归一化概率密度函数均值构建层级正态模型的决策层正态子模型；根据所确定的阈值范围判断待测超导磁体是否失超。超。超。

【技术实现步骤摘要】
基于特征融合层级正态模型的超导磁体失超检测方法


[0001]本专利技术涉及超导磁体
，尤其涉及一种基于特征融合层级正态模型的超导磁体失超检测方法。

技术介绍

[0002]超导磁体是电磁弹射、磁悬浮设备的重要组成环节之一，其主要原理是在超导体进入超导态后在损失较少能源的情况下产生较强的磁场，在电磁弹射、磁悬浮领域中负责产生足够的推力、悬浮力等，降低燃烧燃料的损耗，是替代传统电能推动、燃料推动等的重要替代方式之一。
[0003]当前针对超导磁体失超检测的方法主要包括阈值法、数据分析法等。阈值法的主要流程是根据超导磁体临界参数或历史数据，总结失超阈值，并利用该阈值对超导磁体的各项参数进行判断，从而判定磁体是否发生失超。数据分析法主要是利用超导磁体时序数据，如电压信号、温度信号、场强信号等，分析信号中的相关性、组成成分的变化，从而实现对失超故障的检测。
[0004]基于阈值法的超导磁体失超检测方法的抗噪能力较差，阈值的选择主要取决于超导磁体稳定状态下的状态参数水平及失超时的状态参数水平。当参数受噪声扰动或超导磁体正常状态下参数有所波动时，影响阈值的确定，从而导致失超检测的漏检、误检较多的情况。
[0005]基于分析超导磁体序列数据相关性和组成成分变化的失超检测方法具有针对性和特殊性，在不同规格、不同用途中的超导磁体都有一定差异，同时利用单一参数分析失超现象的方法会因为参数表征不明显从而导致检测精度的下降，因此该方法的泛化能力有限，方法整体的鲁棒性和检测能力的提高有一定难度。
[0006]此外，在目前的已有检测方法中没有考虑结合超导磁体多种参数对失超情况进行检测，仅通过单一参数对超导磁体失超情况进行检测的方法对该参数依赖性较强，会导致失超检测精度下降、检测结果滞后等现象。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种基于特征融合层级正态模型的超导磁体失超检测方法，能够解决现有技术中的技术问题。
[0008]本专利技术提供了一种基于特征融合层级正态模型的超导磁体失超检测方法，其中，该方法包括：
[0009]对超导磁体的电压时序信号和磁场强度时序信号进行预处理，得到电压信号的多个信号帧和磁场强度信号的多个信号帧；
[0010]对电压信号的多个信号帧和磁场强度信号的多个信号帧提取特征，并对提取的特征进行融合得到融合特征；
[0011]根据融合特征构建层级正态模型的特征层正态子模型；
[0012]根据特征层正态子模型得到样本归一化概率密度函数均值；
[0013]根据样本归一化概率密度函数均值构建层级正态模型的决策层正态子模型；
[0014]根据决策层正态子模型确定失超累计分布函数值的阈值范围；
[0015]根据所确定的阈值范围判断待测超导磁体是否失超。
[0016]优选地，对超导磁体的电压时序信号和磁场强度时序信号进行预处理包括：
[0017]对超导磁体的电压时序信号和磁场强度时序信号进行有重叠的分帧及加窗处理。
[0018]优选地，通过下式进行有重叠的分帧及加窗处理：
[0019]s
i
＝w
i
·
S，
[0020]其中，S为超导磁体的电压时序信号或磁场强度时序信号，w
i
为第i个Hanning分帧窗口，第i个Hanning分帧窗口与前后相邻的两个分帧窗口分别重叠，
·
为向量点乘运算符，s
i
为分帧后得到的电压信号的第i个信号帧或磁场强度信号的第i个信号帧。
[0021]优选地，对电压信号的多个信号帧和磁场强度信号的多个信号帧提取特征包括：
[0022]对磁场强度信号的多个信号帧提取场强均值特征；
[0023]对电压信号的多个信号帧提取电压过零率特征和梅尔倒谱系数底层特征。
[0024]优选地，通过下式提取场强均值特征：
[0025][0026]其中，Ts
i
为磁场强度信号的第i个信号帧,m为帧长，fT
i
为磁场强度信号的第i个信号帧的场强均值特征。
[0027]优选地，通过下式提取电压过零率特征：
[0028][0029]其中，Vs
i
(n
‑
1)和Vs
i
(n+1)分别为电压信号的第i个信号帧中第n
‑
1个电压值和第n+1个电压值，fZ
i
为电压信号的第i个信号帧的电压过零率特征，且fZ
i
通过变量n由1遍历到m计算得到。
[0030]优选地，对电压信号的多个信号帧提取梅尔倒谱系数底层特征：
[0031]对电压信号的多个信号帧进行快速傅里叶变换，得到快速傅里叶变换后的电压信号的多个信号帧；
[0032]对快速傅里叶变换后的电压信号的多个信号帧进行梅尔频谱映射，得到对应的梅尔频率；
[0033]利用三角带通滤波器组对梅尔频率进行滤波，得到三角带通滤波器组中单个滤波器的频率响应；
[0034]对单个滤波器的频率响应求对数能量；
[0035]对对数能量进行离散余弦变换并将最底层系数作为梅尔倒谱系数底层特征。
[0036]优选地，根据融合特征构建层级正态模型的特征层正态子模型包括：
[0037]将正常样本数据融合特征每一特征维度作为正常独立特征样本集；
[0038]在正常独立特征样本集中估计正常样本数据正态模型参数，并针对所有特征维度分别构建正常样本数据特征正态子模型，所有特征维度的正常样本数据特征正态子模型构
成正常样本数据特征层正态子模型；
[0039]将异常样本数据融合特征每一特征维度作为异常独立特征样本集；
[0040]在异常独立特征样本集中估计异常样本数据正态模型参数，并针对所有特征维度分别构建异常样本数据特征正态子模型，所有特征维度的异常样本数据特征正态子模型构成异常样本数据特征层正态子模型。
[0041]优选地，根据特征层正态子模型得到样本归一化概率密度函数均值包括：
[0042]根据正常样本数据特征层正态子模型或异常样本数据特征层正态子模型得到对应类型样本在每个特征维度上的概率密度函数值；
[0043]对对应类型样本在每个特征维度上的概率密度函数值进行归一化并取均值，得到对应类型样本归一化概率密度函数均值。
[0044]优选地，根据样本归一化概率密度函数均值构建层级正态模型的决策层正态子模型包括：
[0045]针对对应类型样本归一化概率密度函数均值估计对应类型正态模型参数；
[0046]针对所有类型样本根据估计得到的正态模型参数分别构建决策正态子模型，所有类型样本的决策正态子模型形成决策层正态子模型。
[0047]通过上述技术方案，利用融合的超导磁体参数特征有效降低了依靠阈值判定时受参数波动影响导致的高误检率和漏检率，同时多特征融合结合层级正态模型的检测方法避免了单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于特征融合层级正态模型的超导磁体失超检测方法，其特征在于，该方法包括：对超导磁体的电压时序信号和磁场强度时序信号进行预处理，得到电压信号的多个信号帧和磁场强度信号的多个信号帧；对电压信号的多个信号帧和磁场强度信号的多个信号帧提取特征，并对提取的特征进行融合得到融合特征；根据融合特征构建层级正态模型的特征层正态子模型；根据特征层正态子模型得到样本归一化概率密度函数均值；根据样本归一化概率密度函数均值构建层级正态模型的决策层正态子模型；根据决策层正态子模型确定失超累计分布函数值的阈值范围；根据所确定的阈值范围判断待测超导磁体是否失超。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对超导磁体的电压时序信号和磁场强度时序信号进行预处理包括：对超导磁体的电压时序信号和磁场强度时序信号进行有重叠的分帧及加窗处理。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过下式进行有重叠的分帧及加窗处理：s
i
＝w
i
·
S，其中，S为超导磁体的电压时序信号或磁场强度时序信号，w
i
为第i个Hanning分帧窗口，第i个Hanning分帧窗口与前后相邻的两个分帧窗口分别重叠，
·
为向量点乘运算符，s
i
为分帧后得到的电压信号的第i个信号帧或磁场强度信号的第i个信号帧。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对电压信号的多个信号帧和磁场强度信号的多个信号帧提取特征包括：对磁场强度信号的多个信号帧提取场强均值特征；对电压信号的多个信号帧提取电压过零率特征和梅尔倒谱系数底层特征。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过下式提取场强均值特征：其中，Ts
i
为磁场强度信号的第i个信号帧,m为帧长，fT
i
为磁场强度信号的第i个信号帧的场强均值特征。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过下式提取电压过零率特征：其中，Vs
i
(n
‑
1)和Vs
i
(n+1)分别为电压信号的第i个信...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛凯，张国华，蒋沁宇，张晓东，王慕昊，蔡天舒，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：发明
国别省市：