[发明专利]一种基于信息融合及ARMA模型的污水管网流速检测方法

权利要求书

1.一种基于信息融合及ARMA模型的污水管网流速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

11)污水管网多传感器数据的获取，通过已放置的传感器读取其流速数据内容；

12)ARMA模型的建立，建立用于将污水管网流水速度变化拟合为噪声序列形式的ARMA模型；

13)流速结果的获得，利用ARMA模型对多传感器的流速数据进行修正估值计算，并对修正后的多传感器流速估值进行融合处理，得出污水管网流速数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于信息融合及ARMA模型的污水管网流速检测方法，其特征在于，所述ARMA模型的建立包括以下步骤：

21)将污水管网流水的速度变化转化为噪声序列的形式，设定ARMA模型，其设定如下：

A(q^-1)y_i(t)＝C(q^-1)v_i(t)，

其中，y_i(t)是污水管某处某单个传感器测得的流速观测值，v_i(t)是y_i(t)对应的系统噪声，A(q^-1)和C(q^-1)为带滞后因子q^-1的多项式，其分别具有形式如下：

A(q^-1)＝1+a₁q^-1+...+a_naq^-na，

C(q^-1)＝1+c₁q^-1+...+c_ncq^-nc，

其中，a₁,…,a_na、c₁,…,c_nc均是常参数，na是A(q^-1)的阶次，nc是C(q^-1)的阶次；

22)设定向量θ，θ采用递推辅助最小二乘法的拓展算法递推辅助变量法进行辨识,

θ＝[a₁,a₂,...,a_na,c₁,c₂,...,c_nc]^T；

23)设定其表达式如下：

其中，y_i(t-1),...,y_i(t-na)为历史上记录的污水管某处某单个传感器的污水流速的观测，为历史上的对于某处某单个传感器系统噪声的估值，T为转置符号；

24)设定多传感器中，每一个传感器的数据均对应相应的表示；

设观测y(t)，第i个传感器的观测是y_i(t)，则用第i个传感器辨识的参数可由下式得到

其中，是向量θ由第i个传感器探测结果在t时刻的估值，是在t时刻的估值，P_i(t)是i个传感器在t时刻的误差方差矩阵，μ(t)是遗忘因子，β_i为控制因子。

3.根据权利要求1所述的一种基于信息融合及ARMA模型的污水管网流速检测方法，其特征在于，所述流速结果的获得包括以下步骤：

31)将多传感器的流速数据输入ARMA改进模型，得到多个传感器的流速数据修正后的流量估值；

32)对多个传感器的流量估值进行加权融合，

根据最小二乘估计的误差方差矩阵P_i(t)的迹的倒数作为权重因子，其表达式如下：

w_i＝1/tr(P_i(t))，

其中，tr(P_i(t))为最小二乘估计的误差矩阵P_i(t)的迹，其倒数即为权重因子w_i；

33)计算观测y(t)的融合估值为

则可得到多传感器信息融合状态的加权融合估值。