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专利号: 2013107404849
申请人: 镇江市高等专科学校
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-04-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于神经网络的卡尔曼滤波甲醛检测方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)初始化检测环境,确定环境参数:使用传感器对环境中的甲醛含量进行多次取样,得出一组取样数据;将取样数据最大检测值记为Zmax,最小检测值记为Zmin,求此组数据均方差并除以2得到检测误差的近似方差G;

2)设检测误差为G,令零时刻状态值X(0)分别为Zmin和Zmax,对不同的状态转移量Φ,使用公式X(t+1)=Φ(t)X(t)和Z(t)=X(t)+v(t)模拟检测过程,v(t)为数值模拟出的服从均值为零,方差为G的检测误差,得出不同的状态转移量Φ对应的一组检测数据Z;

3)建立两输入一输出结构的神经网络,两输入为模拟检测数据每组中t、t+1时刻的检测值Z(t)、Z(t+1),输出为t时刻的Φ(t)值,采用BP神经网络,附加动量学习规则,训练神经网络;

4)开始检测过程:设定初始甲醛检测值Z(0)为(Zmax+Zmin)/2,将此时传感器取得的甲醛检测值记为Z(1),将Z(0)、Z(1)输入神经网络,得出神经网络预测估计的Φ(1)值,确定此时刻的状态方程,迭代卡尔曼滤波估计方程,得出此时的甲醛估计值 输出显示结果;

5)判断是否停止检测,如果不停止,则转步骤6);如果停止检测,则进入休眠状态;

6)记上一次传感器取得的甲醛检测量为Z(t-1),当前时刻传感器取得的甲醛检测量为Z(t),将Z(t-1)与Z(t)输入神经网络,得出当前时刻的状态转移量Φ(t)的值,确定当前时刻的状态方程,记上一次的甲醛估计值为 迭代卡尔曼滤波估计方程,得出当前时刻的甲醛估计值 输出显示结构;

7)判断是否要初始化环境,若是,转步骤1),若否,则转步骤6)。

2.如权利要求1所述的基于神经网络的卡尔曼滤波甲醛检测方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)预估计:

其中 为估计值, 为预估计值,Φ(t)为状态转移量;

2)计算预估计协方差矩阵:

其中P(t)为估计协方差, 为预估计协方差,Φ(t)为状态转移量,Φ'(t)为Φ(t)的转置;

3)计算卡尔曼增益矩阵:

其中K(t)为卡尔曼增益,G为检测误差的近似方差;

4)更新估计:

5)更新估计协防差矩阵:

6)每取得一次检测值,重复迭代上述步骤一次。

3.如权利要求1所述的基于神经网络的卡尔曼滤波甲醛检测方法,其特征在于,所述附加动量学习规则如下:其中△ω(t)=ω(t)-ω(t-1),ω(t)为神经网络各个节点的权重,ET为神经网络的训练误差,η为权重,a为动量因子,取0.95。