主权项 |
一种果蔬冷链物流的无线多源气体传感信号的检测方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:S1:以气体传感器阵列获取传感数据x,其中x为气体传感器阵列各通道获取传感数据组成的N维向量,x=[x<sub>1</sub>,x<sub>2</sub>…,x<sub>N</sub>]<sup>T</sup>;S2:构造N×N阶瞬时线性混合矩阵和解析矩阵W,解析后的信号为y,建立混合信号解析模型:y=Wx(N)=WHs(n),其中H为气体通过传感阵列形成的N×N阶瞬时线性混合矩阵;进行传感信号无线传输;S3:对传感数据x去均值化:<maths num="0001" id="cmaths0001"><math><![CDATA[<mrow><msub><mover><mi>x</mi><mo>‾</mo></mover><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>x</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><mi>T</mi><mo>)</mo></mrow><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>T</mi></munderover><msub><mi>x</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>,</mo><mi>N</mi><mo>;</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0000520456380000011.GIF" wi="805" he="141" /></maths>使得传感器阵列的观测信号的均值为零,保证源信号的各个分量都是均值为零的随机变量;S4:构造特征值矩阵Λ和特征向量矩阵U:<maths num="0002" id="cmaths0002"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>z</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msup><mi>Λ</mi><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>/</mo><mn>2</mn></mrow></msup><msup><mi>U</mi><mi>T</mi></msup><msub><mover><mi>x</mi><mo>‾</mo></mover><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0000520456380000012.GIF" wi="400" he="83" /></maths>去除观测信号之间的二阶相关性,准备进行对混合信号解析;S5:对z<sub>i</sub>(t)混合信号进行滑动平均处理得到<img file="FDA0000520456380000013.GIF" wi="125" he="82" /><maths num="0003" id="cmaths0003"><math><![CDATA[<mrow><msub><mover><mi>z</mi><mo>~</mo></mover><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mi>N</mi></mfrac><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mi>N</mi></munderover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>-</mo><mi>i</mi><mo>)</mo></mrow><msub><mi>z</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>0,1,2</mn><mo>,</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>,</mo><mi>N</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>;</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0000520456380000014.GIF" wi="874" he="158" /></maths>S6:建立信噪比目标函数:<maths num="0004" id="cmaths0004"><math><![CDATA[<mrow><mi>F</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>10</mn><mi>log</mi><mfrac><mrow><msup><mi>Wzz</mi><mi>T</mi></msup><msup><mi>W</mi><mi>T</mi></msup></mrow><mrow><mi>W</mi><mrow><mo>(</mo><mover><mi>z</mi><mo>~</mo></mover><mo>-</mo><mi>z</mi><mo>)</mo></mrow><msup><mrow><mo>(</mo><mover><mi>z</mi><mo>~</mo></mover><mo>-</mo><mi>z</mi><mo>)</mo></mrow><mi>T</mi></msup><msup><mi>W</mi><mi>T</mi></msup></mrow></mfrac><mo>;</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0000520456380000015.GIF" wi="729" he="165" /></maths><maths num="0005" id="cmaths0005"><math><![CDATA[<mrow><mfrac><mrow><mo>∂</mo><mi>F</mi></mrow><mrow><mo>∂</mo><mi>W</mi></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mi>W</mi></mrow><mi>V</mi></mfrac><mi>C</mi><mo>-</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mi>W</mi></mrow><mi>U</mi></mfrac><mover><mi>C</mi><mo>~</mo></mover></mrow>]]></math><img file="FDA0000520456380000016.GIF" wi="440" he="130" /></maths>S7:对F(y)求梯度,计算极值点,求解析矩阵W;S8:气体传感器源信号的最佳估计<img file="FDA0000520456380000017.GIF" wi="37" he="59" />的获取:<maths num="0006" id="cmaths0006"><math><![CDATA[<mrow><mover><mi>s</mi><mo>^</mo></mover><mo>=</mo><mi>y</mi><mo>=</mo><mi>Wx</mi><mo>;</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0000520456380000018.GIF" wi="257" he="71" /></maths>S9:建立衡量气体定量分析算法的性能指标ξ<sub>ij</sub>和PI:<maths num="0007" id="cmaths0007"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>ξ</mi><mi>ij</mi></msub><mo>=</mo><mi>ξ</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>y</mi><mi>i</mi></msub><mo>,</mo><msub><mi>s</mi><mi>j</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mo>|</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>T</mi></munderover><msub><mi>y</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><msub><mi>s</mi><mi>j</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>|</mo><mo>/</mo><msqrt><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>T</mi></munderover><msubsup><mi>y</mi><mi>i</mi><mn>2</mn></msubsup><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>T</mi></munderover><msubsup><mi>s</mi><mi>j</mi><mn>2</mn></msubsup><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></msqrt></mrow>]]></math><img file="FDA0000520456380000021.GIF" wi="998" he="161" /></maths><maths num="0008" id="cmaths0008"><math><![CDATA[<mrow><mi>PI</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mi>n</mi><mrow><mo>(</mo><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mo>{</mo><mrow><mo>(</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mfrac><msub><mrow><mo>(</mo><mi>WH</mi><mo>)</mo></mrow><mi>ik</mi></msub><mrow><msub><mi>max</mi><mi>j</mi></msub><mo>|</mo><msub><mrow><mo>(</mo><mi>WH</mi><mo>)</mo></mrow><mi>ij</mi></msub><mo>|</mo></mrow></mfrac><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mfrac><mrow><mo>|</mo><msub><mrow><mo>(</mo><mi>WH</mi><mo>)</mo></mrow><mi>ki</mi></msub><mo>|</mo></mrow><mrow><msub><mi>max</mi><mi>j</mi></msub><mo>|</mo><msub><mrow><mo>(</mo><mi>WH</mi><mo>)</mo></mrow><mi>ji</mi></msub><mo>|</mo></mrow></mfrac><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mo>}</mo><mo>;</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0000520456380000022.GIF" wi="1341" he="208" /></maths>S10:确定信号的排列顺序,求出与原始信号幅值的依赖关系,定量解析出所述气体成分的参数。 |