南京航空航天大学汪红星获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种基于KAAE的旋转机械无监督异常检测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119577647B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411639757.5,技术领域涉及:G06F18/2433;该发明授权一种基于KAAE的旋转机械无监督异常检测方法是由汪红星;朱华;李华峰设计研发完成,并于2024-11-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于KAAE的旋转机械无监督异常检测方法在说明书摘要公布了:一种基于KAAE的旋转机械无监督异常检测方法,1数据采集:采集旋转机械的关键传动部件正常状态和异常状态的振动信号;2数据预处理:通过滑动窗口采样、归一化和快速傅里叶变换得到样本集,并划分为仅包含正常样本的训练集和验证集,以及包含正常样本和异常样本的测试集;3模型搭建:结合科尔莫哥罗夫‑阿诺德网络KAN与自编码器AE,构建科尔莫哥罗夫‑阿诺德自编码器KAAE;4模型训练、验证与测试:在训练集上训练模型,在验证集上得到异常检测阈值,在测试集上评估模型性能;5异常检测:使用训练好的模型对旋转机械进行异常检测。本发明充分捕捉数据中的复杂依赖关系和潜在表示,从而更好地拟合正常数据的分布,用于旋转机械无监督异常检测。
本发明授权一种基于KAAE的旋转机械无监督异常检测方法在权利要求书中公布了:1.一种基于KAAE的旋转机械无监督异常检测方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤一、数据采集: 采集旋转机械的关键传动部件正常状态和异常状态的振动信号; 步骤二、数据预处理: 通过滑动窗口采样、归一化和快速傅里叶变换得到样本集,并划分为仅包含正常样本的训练集和验证集,以及包含正常样本和异常样本的测试集; 步骤三、模型搭建: 结合科尔莫哥罗夫‑阿诺德网络KAN与自编码器AE,构建科尔莫哥罗夫‑阿诺德自编码器KAAE; KAAE使用KAN层取代AE中的全连接层; 所述KAAE为对称结构,包含编码网络和解码网络,两者具有相同数量的层,层的数量根据不同任务需要进行调整; 所述KAAE中,编码网络通过KAN将高维的输入数据压缩为低维的特征表示,每一层逐渐减小数据的维度;解码网络通过KAN将低维的特征表示转换为输入数据的重构形式,每一层逐渐增加数据的维度,目标是重构输入数据以获得最能表达数据本质特征的低维表示,如下式所示: 1 2 3其中,x∈ℝN表示输入数据,f·表示编码网络,h∈ℝM表示编码后得到的低维特征,g·表示解码网络,z∈ℝN表示解码后得到的重构数据,LMSE表示均方误差重构损失函数,模型的训练目标是使其最小化; 所述KAN中,每一层被结构化为可学习的激活函数矩阵,在训练过程中被参数化与优化,如下式所示: 4其中,nin和nout分别表示输入特征维度和输出特征维度; 所述KAN通过堆叠层来实现,每一层的映射变换作用于前一层的输出,产生下一层的输入,一个L层的KAN,如下式所示: 5 6 7 8其中,φl,j,i表示连接第l层中第i个神经元和第l+1层中第j个神经元的可学习激活函数,xl+1,j表示第l+1层中第j个神经元的激活值,Φl表示第l层的函数矩阵,包含nl×nl+1个可学习激活函数; 所述可学习激活函数为样条函数和偏置函数的加权和,如下式所示: 9 10 11其中,spline·表示B样条函数的线性组合,ci表示可学习的组合系数,b·表示偏置函数,ws和wb表示可学习的权重因子,以更好地控制可学习激活函数的整体幅度; 步骤四、模型训练、验证与测试: 在训练集上训练模型,在验证集上得到异常检测阈值,在测试集上评估模型性能; 步骤五、异常检测: 使用训练好的模型对旋转机械进行异常检测。
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