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龍圖騰網恭喜西北工業大學申請的專利一種基于密度峰值與異常隔離的極地氣象設備故障檢測方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN115437038B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-03-21發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202210938914.7，技術領域涉及：G01W1/18；該發明授權一種基于密度峰值與異常隔離的極地氣象設備故障檢測方法是由朱怡安;任杰;李聯;鐘冬;張黎翔設計研發完成，并于2022-08-05向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種基于密度峰值與異常隔離的極地氣象設備故障檢測方法在說明書摘要公布了：本發明提供的一種基于密度峰值與異常隔離的極地氣象設備故障檢測方法。首先通過基于密度聚類的方法去除掉極地氣象設備電信號的噪聲數據；其次在非噪聲數據中通過密度峰值挖掘出極地氣象設備正常運作時的電信號工作模式；最后通過極地氣象設備的實時電信號數據與正常運作時的電信號特征數據共同構建孤立森林的方法來對極地氣象設備進行實時的故障診斷。同時在構建孤立森林時，通過分割比例來進行選擇性的構建孤立樹，從而在一定程度上提高了算法的效率，使其更能滿足數字孿生實時性的需要。最后采用降水儀在不同低溫環境下的測試數據驗證了該模型的有效性和一定的先進性。

本發明授權一種基于密度峰值與異常隔離的極地氣象設備故障檢測方法在權利要求書中公布了：1.一種基于密度峰值與異常隔離的極地氣象設備故障檢測方法，其特征在于步驟如下：S1：確定極地氣象設備溫度相關或非溫度相關的故障檢測特征數據；S1.1：計算極地氣象設備電信號數據與環境溫度的相關性系數 式中covXi,T為極地氣象設備電信號數據Xi與環境溫度T的協方差；σXi為極地氣象設備電信號數據的標準差，σT為環境溫度的標準差；S1.2：將的電信號數據Xi作為溫度因素相關的故障檢測特征數據，否則作為由非溫度因素相關的故障檢測特征數據；其中當溫度相關的特征數據發生短時間持續性的異常，則將其作為啟動極地氣象設備加熱模組決策的依據；當非溫度相關的特征數據發生短時間持續性異常，則將其作為重啟極地氣象設備決策的依據；S2：在所選的衡量極地氣象設備是否發生故障的特征數據中采用基于密度聚類的方式將噪聲點進行剔除；S2.1：對極地氣象設備的電信號數據在單一維度上Xi＝x1,x2,...xm進行基于密度的方式聚類；首先指定最小樣本量MinPts和半徑ε；S2.2：定義核心點，直接密度可達點以及密度可達點；如果某個電信號數據的ε鄰域內電信號的數量大于等于MinPts，那么該點為核心點，即|Nεxi|≥MinPts，其中Nεxi＝{xi∈D|Distxi,xj≤ε}，D是包含所有電信號數據的集合，Distxi,xj為兩點間的歐式距離；如果xj在xi的ε鄰域內，同時xj為核心點，那么稱xj和xi直接密度可達；對于xi,xi+1,...xn，如果任意相鄰的兩個電信號直接密度可達，那么稱xi和xn密度可達；S2.3：從數據集中任意選擇一個數據點xi，如果對于參數MinPts和ε，所選擇的數據點xi為核心點，則找出所有從xi密度可達的數據點，形成一個簇；若選擇的數據對象點xi是非核心點，則重新選擇另一個數據點，重復上述過程直到數據選取完成；其中沒有被分配到任何一個簇的數據點為噪聲點；S2.4：根據上述基于密度聚類的方式，可以識別出每一維度數據的噪聲點，當識別出噪聲點后將噪聲點剔除，即m個數據點在去除噪聲后得到n個噪聲點，最終得到Xi＝x1,x2,...xn，其中n≤m；S3：獲取極地氣象設備正常工作時的電信號特征數據；S3.1：采用公式計算每個數據點的密度，n為數據點個數，dij為數據點i到j的距離；χ是指示函數，當x0時，χx＝1，否則χx＝0，dc是截斷距離；由此可以得到ρi＝ρ1,ρ2,...,ρn；S3.2：計算每個數據點的其中密度最高的點可以取由此得到δi＝δ1,δ2,...δn；S3.3：將ρi＝ρ1,ρ2,...,ρn和δi＝δ1,δ2,...δn相乘得到peeki＝ρ1δ1,ρ2δ2,...ρnδn＝peek1,peek2,...peekn；將peeki按照降序排序然后取peeki前k個數據作為極地氣象設備正常工作時的電信號特征數據Fi＝F1,F2,...Fk，k＜n；S4：采用極地氣象設備的實時電信號數據與正常運作時的電信號特征數據選擇性的構建多棵有效孤立樹，形成孤立森林；S4.1：將待檢測電信號數據加入到Fi＝F1,F2,...Fk中得到FiForest＝F1,F2,...Fk,Fdec，選擇FiForest作為訓練數據，確定FiForest集合中的最大值Fmax，最小值Fmin；S4.2：選擇切割點P∈Fmin,Fmax：將切割點小于P的放左節點，構成左側集合，大于等于P的放右節點，構成右側集合；設第一個分割點的左側集合數量為NUMleft,右側集合數量為NUMright，那么如果τ∈[1,10]，那么認為該樹為劣勢樹，則跳過該樹，繼續采用遞歸的方式構建下一棵樹，直到構建滿100棵樹為止；其中樹的生長的終止條件為：樹的每個節點只有一個數據存在或者達到樹的最大生長高度；其中樹的最大高度限制h與子樣本數量有關：S5：計算極地氣象設備實時電信號數據的異常得分值；S5.1：計算構建的二叉樹的平均路徑長度其中n為構建孤立樹時的樣本個數，Hn-1＝lnn-1+0.5772156649；S5.2：設待檢測電信號數據Fdec在孤立森林中每棵樹上的平均高度為Ehx，那么待檢測電信號數據Fdec的異常得分值為式中x＝Fdec；S6：判斷極地氣象設備是否發生故障；S6.1：確定判定極地氣象設備電信號異常的得分值ScoreF，當Sx,n＞ScoreF時，判定極地氣象設備電信號發生異常，即設備出現故障；當Sx,n≤ScoreF時，則判定極地氣象設備電信號正常，即設備狀態良好。

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