專利名稱：監(jiān)測(cè)方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)演化系統(tǒng)狀態(tài)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
在很多情況下希望監(jiān)測(cè)演化系統(tǒng)(evolving system)的狀態(tài)，并在系統(tǒng)隨時(shí)間演
化時(shí)提供關(guān)于系統(tǒng)的診斷和預(yù)測(cè)服務(wù)。這些情況例如包括監(jiān)測(cè)例如建筑物或車輛的結(jié)構(gòu)和
/或監(jiān)測(cè)例如工業(yè)或環(huán)境過(guò)程之類的過(guò)程。結(jié)果可以用于評(píng)估系統(tǒng)性能，并可以輔助維護(hù)系
統(tǒng)和早期介入以改善性能、穩(wěn)定性，防止故障或采取一些其他預(yù)防性或補(bǔ)救動(dòng)作。 基本有兩種已知方式來(lái)監(jiān)測(cè)演化系統(tǒng)演變的統(tǒng)計(jì)分析或基于"先驗(yàn)
(a-priori)"的過(guò)程模型。 在基于"先驗(yàn)"的方式中，研究、理解系統(tǒng)底層的機(jī)制，例如物理和/或化學(xué)過(guò)程并相應(yīng)建模。向模型中輸入起始參數(shù)并運(yùn)行模型以展示系統(tǒng)將如何從初始狀況開(kāi)始隨時(shí)間演化。 基于"先驗(yàn)"的方式的一個(gè)問(wèn)題在于底層過(guò)程并非一直是已知的或得到很好表征的，常?？赡軙?huì)隨著時(shí)間變化。 在基于統(tǒng)計(jì)的方式中，分析來(lái)自系統(tǒng)的依賴于時(shí)間的數(shù)據(jù)，以確定統(tǒng)計(jì)意義上顯著的模式。這種方式不需要了解底層系統(tǒng)機(jī)制，但必需要認(rèn)真處理結(jié)果，結(jié)果常常僅在受限條件下成立。 當(dāng)前需要提供新的方式來(lái)監(jiān)測(cè)演化系統(tǒng)，新方式可以輔助對(duì)系統(tǒng)做出診斷和/或預(yù)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種監(jiān)測(cè)演化系統(tǒng)的方法，該方法包括如下步驟
獲得與來(lái)自監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的傳感器的輸出相關(guān)的多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)流，其中所述傳感器中的至少一個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的狀況，并且其中所述傳感器中的至少一個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)所述狀況的原因主體； 迭代地(iteratively)構(gòu)建多個(gè)泛函組(functional nest)，每個(gè)泛函組是由從基本泛函集中選擇的泛函的組合形成的泛函； 通過(guò)將所述傳感器數(shù)據(jù)流輸入到所述泛函組中，來(lái)確定每個(gè)泛函組的輸出數(shù)據(jù)流； 基于所述輸出數(shù)據(jù)流從所述多個(gè)泛函組中選擇泛函組；以及
利用所選擇的泛函組來(lái)監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)。 泛函被定義為函數(shù)的函數(shù)和矢量空間上的函數(shù)。輸入的矢量空間是一個(gè)或多個(gè)時(shí)間編碼的數(shù)據(jù)流，輸出的矢量空間是單個(gè)時(shí)間編碼的數(shù)據(jù)流。在這種情況下，輸入數(shù)據(jù)流將是被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的狀況或狀態(tài)的原因主體的由系統(tǒng)傳感器監(jiān)測(cè)到的隨時(shí)間變化的值，輸出將是系統(tǒng)狀況或狀態(tài)隨時(shí)間的演變(evolution)。
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泛函包括、但不限于常微分方程的所有解。泛函的泛函是泛函。泛函組是從自身為泛函的基本集中的泛函的任何組合。 —種包括上述步驟的方法能夠選擇最好地代表系統(tǒng)隨時(shí)間如何對(duì)各種被感測(cè)參數(shù)(原因主體)做出響應(yīng)的最佳泛函組合(最佳泛函組)。例如，系統(tǒng)可能涉及物理結(jié)構(gòu)的腐蝕，傳感器數(shù)據(jù)流可以是針對(duì)一個(gè)或多個(gè)位置處腐蝕原因主體的值，例如潮濕度值、pH值等，并且輸出數(shù)據(jù)流可以是結(jié)構(gòu)距故障有多么接近的度量。 使用泛函能夠組合基于"先驗(yàn)"的和基于統(tǒng)計(jì)的建模的最好方面，因?yàn)檫^(guò)程知識(shí)將被嵌入基本集中泛函的形式中以及如何組合它們中，但選擇最好的泛函組合(和它們將反映的底層過(guò)程)是由傳感器驅(qū)動(dòng)的，因此選擇的泛函組合代表的關(guān)系是對(duì)系統(tǒng)中實(shí)際存在狀況的直接響應(yīng)。 可以將該方法看作將潛在地與系統(tǒng)演變有關(guān)的理論分割成一組(由泛函表示的)模塊，以及利用被感測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)將這些模塊重新組合成可工作的系統(tǒng)模型(所選擇的泛函組)。然后可以將這個(gè)模型用于系統(tǒng)的診斷和/或預(yù)測(cè)。 要組合的泛函可以采取很多不同形式，從其形成泛函組合的基本泛函集可以在系統(tǒng)之間和被監(jiān)測(cè)狀況之間有所變化，從而反映出可能預(yù)計(jì)在系統(tǒng)中發(fā)生并與被監(jiān)測(cè)狀況相關(guān)的底層機(jī)制?？梢酝ㄟ^(guò)將涉及系統(tǒng)行為的理論剖分成單個(gè)泛函來(lái)構(gòu)造基本泛函集，該方法可以將這些泛函重新組合成整個(gè)系統(tǒng)的新理論。 泛函組的選擇將大致通過(guò)針對(duì)被監(jiān)測(cè)狀況優(yōu)化其輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)。將原因主體數(shù)據(jù)流輸入到各種可能泛函組中，選擇輸出數(shù)據(jù)流與被監(jiān)測(cè)狀況的數(shù)據(jù)流具有最佳擬合的泛函組?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)它們的系數(shù)進(jìn)行多維優(yōu)化來(lái)選擇泛函組。 可以將泛函鏈接到特定數(shù)據(jù)流，例如特定傳感器，但優(yōu)選地，可以將數(shù)據(jù)流應(yīng)用于任何泛函。在這種情況下，將從所選擇的泛函的組合并從所選擇的傳感器數(shù)據(jù)流的組合構(gòu)造泛函組。 泛函可以沒(méi)有、有一個(gè)或超過(guò)一個(gè)系數(shù)，并對(duì)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)流操作。將基本集中的泛函限制為那些具有一個(gè)系數(shù)和一個(gè)數(shù)據(jù)流或沒(méi)有系數(shù)而有兩個(gè)數(shù)據(jù)流的泛函可能是有用的，因?yàn)檫@可以實(shí)現(xiàn)編程的簡(jiǎn)單性。還優(yōu)選至少一個(gè)泛函作用于超過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)流，因?yàn)檫@樣能夠?qū)?lái)自獨(dú)立傳感器的結(jié)果(例如腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的溫度和水分)耦合在一起。
優(yōu)選地，基本集中的泛函具有不同類型的非線性。這可以實(shí)現(xiàn)良好的數(shù)值性能，并可以避免重復(fù)且覆蓋大范圍的可能理論。典型的非線性可以包括取冪、積分、閾值處理、倍增傳感器數(shù)據(jù)流、內(nèi)插、量子化、應(yīng)用預(yù)指定函數(shù)和利用微分方程進(jìn)行延時(shí)或相移。在需要時(shí)可以通過(guò)取它們的平方來(lái)強(qiáng)制采用正系數(shù)，例如，以便防止因除以過(guò)零的數(shù)導(dǎo)致數(shù)值問(wèn)題以及導(dǎo)致數(shù)值算法收斂性的不穩(wěn)定。 泛函之間彼此越不同，計(jì)算機(jī)就能越快地區(qū)分它們。 可以同時(shí)在處理器存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)，例如保持多個(gè)不同泛函組，并可以利用在選擇
要用于監(jiān)測(cè)的泛函組之前的特定時(shí)間期間內(nèi)的傳感器數(shù)據(jù)優(yōu)化每個(gè)泛函組的系數(shù)。 可以隨著時(shí)間更新所選擇的泛函組，例如處理器存儲(chǔ)器中保持的泛函組，例如，在
接收到數(shù)據(jù)流的每個(gè)新值之后或接收到設(shè)定量的新數(shù)據(jù)之后。盡管可能在每次更新時(shí)考慮
所有可能的泛函組，但這需要相當(dāng)大的計(jì)算能力。為了降低這種要求，可以從所有可能泛函
組中確定第一組最佳擬合泛函組，然后從該組中選擇最佳泛函組。在新數(shù)據(jù)進(jìn)入時(shí)，可以通過(guò)針對(duì)新數(shù)據(jù)優(yōu)化泛函組系數(shù)，來(lái)頻繁更新該組最佳擬合泛函組，并可以從該最佳擬合組不斷選擇新的最佳泛函組。可以通過(guò)在所有可能泛函組中再次搜索來(lái)較不規(guī)律地更新處理器存儲(chǔ)器中保持的泛函組的最佳擬合的集合。 可以通過(guò)任何適當(dāng)方式將泛函組合成泛函組?？梢允褂眠m于解決NP困難(不確定多項(xiàng)式時(shí)間困難)問(wèn)題的離散優(yōu)化方法，以便將泛函組數(shù)量保持在易管理的水平，同時(shí)還提供能夠?qū)Ρ槐O(jiān)測(cè)系統(tǒng)精確建模的泛函組?？梢允褂梅种Ы缦薹?。例如，該方法可以例如利用所有可能的泛函組合和所有可能的數(shù)據(jù)流組合形成所有可能的泛函對(duì)，并可以利用多維無(wú)約束優(yōu)化來(lái)為泛函系數(shù)優(yōu)化這些泛函對(duì)。然后可以在所有可能組合中，例如在每個(gè)嵌套層級(jí)上，將每個(gè)基本泛函與每個(gè)泛函對(duì)組合，然后可以為它們的系數(shù)優(yōu)化全部所得泛函組。然后可以針對(duì)最佳擬合對(duì)這樣形成的泛函對(duì)和泛函三元組兩者進(jìn)行排序，通過(guò)拋棄擬合最差的泛函組將泛函組的數(shù)量降到最大數(shù)量。然后可以通過(guò)向每個(gè)三元組等增加其他泛函重復(fù)該過(guò)程，直到已達(dá)到期望的嵌套層級(jí)或直到滿足一些其他標(biāo)準(zhǔn)，例如高度擬合。然后可以將得到的泛函組的集合用作選擇最佳泛函組的基礎(chǔ)，或者可以使用它們中有限數(shù)量的最佳擬合的泛函組。 為了進(jìn)一步改善處理時(shí)間，可以為組合泛函提供規(guī)則，使得各種不適當(dāng)?shù)慕M合不會(huì)發(fā)生。例如，如果泛函的組合彼此等價(jià)，則僅可以允許組合之一。而且，可以避免難以數(shù)值處理的泛函組合，因?yàn)檫@種組合可能不涉及實(shí)際的演變機(jī)制。 另一種標(biāo)準(zhǔn)可以是，如果泛函組提供的輸出數(shù)據(jù)流不符合被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)期特征，則拒絕泛函組。例如，如果被監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)狀況不能上升或不能下降，則可以例如在優(yōu)化泛函組或?qū)Ψ汉M做最佳擬合檢查之前拒絕產(chǎn)生分別上升或下降的輸出的泛函組。這可以例如防止使用用于腐蝕減輕的泛函組，因?yàn)楦g將僅會(huì)上升或保持恒定，不會(huì)自發(fā)地減輕。
可以將本方法提供的最佳泛函組用于診斷和預(yù)測(cè)。在一種形式中，向選定的最佳泛函組中輸入用于原因主體的預(yù)測(cè)將來(lái)數(shù)據(jù)流，以便提供對(duì)應(yīng)于泛函組相關(guān)的系統(tǒng)狀況的預(yù)測(cè)將來(lái)值的輸出數(shù)據(jù)流。預(yù)測(cè)的將來(lái)數(shù)據(jù)流可以基于先前感測(cè)的數(shù)據(jù)流，并可以例如涉及在先前感測(cè)的數(shù)據(jù)流中重新運(yùn)行所有數(shù)據(jù)值。于是，系統(tǒng)狀況或狀態(tài)的原因主體將常常是一致的，并可以例如是恒定的或以已知方式循環(huán)，因此可以簡(jiǎn)單地重復(fù)舊的數(shù)據(jù)流值以確定新數(shù)據(jù)值。還可以僅使用先前數(shù)據(jù)流的一段，例如，涉及系統(tǒng)重要情況的一段，重要情況例如是在該段的時(shí)間內(nèi)暴露于特定環(huán)境。也可以修改先前數(shù)據(jù)以例如通過(guò)環(huán)境的預(yù)期變化來(lái)考慮將來(lái)數(shù)據(jù)流中的預(yù)期差異。 由于系統(tǒng)的選定最佳泛函組反映了其底層物理響應(yīng)和機(jī)制，可以將泛函組與其他系統(tǒng)(例如具有不同位置、幾何性質(zhì)、材料或環(huán)境的類似系統(tǒng))的所選擇的泛函組進(jìn)行比較，以確定系統(tǒng)之間有多么類似。比較例如可以涉及泛函組中公共泛函的數(shù)量以及它們排序的類似性。還可以涉及泛函組的時(shí)間歷史，例如它們?nèi)绾坞S著時(shí)間變化。于是，可以隨時(shí)間存儲(chǔ)泛函組數(shù)據(jù)，可以比較兩個(gè)系統(tǒng)的泛函組數(shù)據(jù)以確定系統(tǒng)之間的對(duì)應(yīng)性。例如，系統(tǒng)可以涉及腐蝕結(jié)構(gòu)上的位置。 類似的系統(tǒng)可以彼此告知它們對(duì)泛函組的選擇。例如，如果兩個(gè)系統(tǒng)是類似的，一個(gè)比另一個(gè)處于進(jìn)展更快的狀態(tài)(more advanced state)，那么可以在對(duì)進(jìn)展較慢的系統(tǒng)建模時(shí)使用為進(jìn)展較快系統(tǒng)選擇的泛函組。例如，可以利用進(jìn)展較快系統(tǒng)的當(dāng)前最佳泛函組內(nèi)插進(jìn)展較慢系統(tǒng)的當(dāng)前最佳泛函組，以便產(chǎn)生可以更好預(yù)測(cè)進(jìn)展較快系統(tǒng)的階段中進(jìn)展較慢系統(tǒng)的發(fā)展的泛函組。在試圖預(yù)測(cè)不在系統(tǒng)最近將來(lái)而是晚一些時(shí)間的故障或一些 其他狀態(tài)時(shí)(這時(shí)，系統(tǒng)的最佳擬合泛函組可能已經(jīng)相比于當(dāng)前選擇的泛函組有些變化)， 這種內(nèi)插可能尤其有用。 在確定進(jìn)展較慢系統(tǒng)中的泛函組合的規(guī)則時(shí)，進(jìn)展較快系統(tǒng)的歷史也可能是有用 的，因?yàn)榭梢宰R(shí)別最佳擬合或最差擬合泛函組的趨勢(shì)，然后可以在進(jìn)展較慢系統(tǒng)中優(yōu)選或 避免。 也可以將被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)果應(yīng)用于未被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。例如，諸如物理結(jié)構(gòu)之類的被 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以包括多個(gè)被單獨(dú)監(jiān)測(cè)的子系統(tǒng)，例如結(jié)構(gòu)上的位置。在這種系統(tǒng)中，由于成本 或?qū)嶋H問(wèn)題的原因(例如傳感器難以接近的位置，例如結(jié)構(gòu)的縫隙中等)，可能無(wú)法監(jiān)測(cè)所 有子系統(tǒng)。 在這種情況下，可以為被感測(cè)子系統(tǒng)確定最佳泛函組，可以利用來(lái)自被感測(cè)子系 統(tǒng)的最佳泛函組和傳感器數(shù)據(jù)流監(jiān)測(cè)未被感測(cè)子系統(tǒng)。于是，可以識(shí)別出對(duì)原因主體具有 類似響應(yīng)(例如在結(jié)構(gòu)，例如幾何性質(zhì)和材料方面類似)的被感測(cè)位置和未被感測(cè)位置，從 而它們可以使用相同的最佳泛函組，而被識(shí)別為具有類似值的原因主體的被感測(cè)和未被感 測(cè)位置(例如彼此相鄰的位置)可以使用相同的傳感器數(shù)據(jù)流。 可以通過(guò)預(yù)定外插泛函修改被感測(cè)子系統(tǒng)(例如位置)的泛函組和數(shù)據(jù)流，以便 考慮到被感測(cè)和未被感測(cè)位置之間泛函組或數(shù)據(jù)流的預(yù)期差異。也可以對(duì)來(lái)自兩個(gè)或更多 類似類型的被感測(cè)系統(tǒng)的泛函組或數(shù)據(jù)流進(jìn)行內(nèi)插，以為未被感測(cè)系統(tǒng)，例如位于兩個(gè)類 似被感測(cè)位置中間或附近的未被感測(cè)位置，提供泛函組或數(shù)據(jù)流。 例如，出于內(nèi)插的目的，兩個(gè)系統(tǒng)的類似性可能要求最佳泛函組和/或它們的已 知固有性質(zhì)(例如幾何性質(zhì)和材料成分)的類似性?？梢酝ㄟ^(guò)環(huán)境類似性，例如結(jié)構(gòu)上的 相鄰位置，確定在原因主體數(shù)據(jù)流方面的兩個(gè)系統(tǒng)的類似性。 本發(fā)明還擴(kuò)展到用于上述方法的設(shè)備。本發(fā)明的另一方面提供了一種用于監(jiān)測(cè)演 化系統(tǒng)的設(shè)備，包括 用于監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的參數(shù)的一組傳感器，所述傳感器之一監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的狀況，
并且所述傳感器之一監(jiān)測(cè)所述狀況的原因主體；以及 處理模塊，用于 從所述一組傳感器接收數(shù)據(jù)流； 迭代地(interactively)構(gòu)建多個(gè)泛函組，每個(gè)泛函組是由從基本泛函集選擇的 泛函的組合形成的泛函； 向所述數(shù)據(jù)流施加所述泛函組，以產(chǎn)生每個(gè)泛函組的輸出數(shù)據(jù)流；
基于所述輸出數(shù)據(jù)流選擇泛函組；以及
利用所選擇的泛函組監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)。 傳感器之一可以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的狀況或狀態(tài)，至少一個(gè)其他傳感器，但通常是更多傳 感器，將監(jiān)測(cè)改變被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)的原因主體。 例如，對(duì)于腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)而言，原因傳感器可以包括潮濕度傳感器、溫度傳感器、 RH傳感器、鹽濃度傳感器和pH傳感器，而狀態(tài)傳感器可以監(jiān)測(cè)腐蝕電流且可以包括線偏振 電阻傳感器、電化學(xué)電阻傳感器、電偶和腐蝕產(chǎn)物傳感器。還可以將一些狀態(tài)傳感器用作原 因傳感器。
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可以將傳感器一起提供于系統(tǒng)中特定位置處的傳感器簇中，可以監(jiān)測(cè)多個(gè)位置， 每個(gè)位置具有一簇傳感器?？梢詫⒋匚恢玫姆汉M數(shù)據(jù)彼此比較，以便確定這些位置處系 統(tǒng)的行為是否類似，如那些位置處系統(tǒng)的固有特征，例如結(jié)構(gòu)的幾何性質(zhì)和材料那樣。
可以利用來(lái)自被感測(cè)位置的最佳泛函組和傳感器數(shù)據(jù)流監(jiān)測(cè)未提供有傳感器的 位置。數(shù)據(jù)流可以來(lái)自接近例如具有相同或類似環(huán)境的未被感測(cè)位置的被感測(cè)位置，而泛 函組可以來(lái)自附近或遠(yuǎn)處的位置，并可以更多地依賴于系統(tǒng)在這些位置處的固有特征(例 如它們的幾何性質(zhì)和材料)的相似性。 該設(shè)備可以采取從通用計(jì)算機(jī)到專用處理單元的很多形式。該設(shè)備可以嵌入中央 處理單元中，中央處理單元從很多不同的被感測(cè)系統(tǒng)或子系統(tǒng)，例如結(jié)構(gòu)位置，接收傳感器 讀數(shù)。它也可以嵌入分布式系統(tǒng)中，在每個(gè)傳感器簇提供智能處理單元，用于處理傳感器數(shù) 據(jù)并為該位置提供預(yù)測(cè)等。這些處理單元可以從其他處理單元以及從中央控制器接收信 息，中央控制器也可以從處理單元接收信息，以便提供全局觀并組合來(lái)自不同處理單元的 預(yù)測(cè)來(lái)監(jiān)測(cè)任何全局問(wèn)題。 除了由實(shí)際傳感器系統(tǒng)提供之外，用于泛函的數(shù)據(jù)流也可以或備選地由合成數(shù)據(jù) 形成。可以產(chǎn)生合成數(shù)據(jù)以模擬真實(shí)傳感器的輸出，合成數(shù)據(jù)可以源于或基于真實(shí)傳感器 數(shù)據(jù)。例如可以將其用于尚未安裝或裝配的設(shè)備上的模擬運(yùn)行；在空間中或從一個(gè)處理 單元到另一個(gè)處理單元的內(nèi)插或外插；在時(shí)間上的外插；子采樣，例如從日常測(cè)量結(jié)果以 每小時(shí)間隔產(chǎn)生數(shù)據(jù)；以及替換丟失的或損壞的數(shù)據(jù)。 該方法和設(shè)備可以用于很多不同應(yīng)用中。例如，可以將它們用于監(jiān)測(cè)例如建筑物 或車輛的結(jié)構(gòu)和/或監(jiān)測(cè)諸如工業(yè)或環(huán)境過(guò)程之類的過(guò)程中。結(jié)果可以用于評(píng)估系統(tǒng)性 能，并可以輔助維護(hù)系統(tǒng)和早期介入以改善性能、穩(wěn)定性，防止故障或采取一些其他預(yù)防性 或補(bǔ)救動(dòng)作。 在一個(gè)尤其有用的應(yīng)用中，可以將該方法和設(shè)備用于運(yùn)輸工具健康監(jiān)測(cè)中，例如 用于航空工業(yè)中。 本發(fā)明還擴(kuò)展到用于執(zhí)行本發(fā)明的該方法的軟件。本發(fā)明的另一方面提供了一種 與用于監(jiān)測(cè)演化系統(tǒng)的設(shè)備一起使用的軟件，所述系統(tǒng)包括用于監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的參數(shù)的一 組傳感器，所述傳感器之一監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的狀況，并且所述傳感器之一監(jiān)測(cè)所述狀況的原 因主體；以及處理模塊，所述軟件包括一系列指令，用于使得所述處理模塊
從所述一組傳感器接收數(shù)據(jù)流； 迭代地構(gòu)建多個(gè)泛函組，每個(gè)泛函組是由從基本泛函集選擇的泛函的組合形成的 函數(shù)； 向所述數(shù)據(jù)流施加所述泛函組，以產(chǎn)生每個(gè)泛函組的輸出數(shù)據(jù)流；
基于所述輸出數(shù)據(jù)流選擇泛函組；以及
利用所選擇的泛函組監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)。 應(yīng)當(dāng)指出，上述方面的任一個(gè)都可以包括上述任何其他方面的任何特征，并可以 包括下述任何實(shí)施例的任何特征。


現(xiàn)在將僅通過(guò)舉例的方式并參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。顯然，附圖的特定性不替代本發(fā)明前述說(shuō)明的一般性。 在附圖中 圖1是利用一組泛函監(jiān)測(cè)演化系統(tǒng)的方法和設(shè)備的示意圖； 圖2是確定用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最佳泛函組的過(guò)程的流程圖； 圖3是確定可以從中選擇用于系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的最佳泛函組的一組泛函組的過(guò)程的流 程圖； 圖4是利用所選擇的泛函組預(yù)測(cè)系統(tǒng)狀況的過(guò)程的流程圖； 圖5是可以利用泛函方法在多個(gè)被感測(cè)和未被感測(cè)位置處監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)的示意圖； 以及 圖6到8是可以利用泛函方法在各被感測(cè)和未被感測(cè)位置處監(jiān)測(cè)的各其他結(jié)構(gòu)的 示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖l，隨時(shí)間演化的系統(tǒng)l，例如退變的物理結(jié)構(gòu)，常常在本質(zhì)上是復(fù)合的。例 如，系統(tǒng)中可能正在發(fā)生多個(gè)機(jī)械、物理和/或化學(xué)過(guò)程，可能難以精確知道這些過(guò)程如何 進(jìn)行或彼此交互或它們?nèi)绾坞S時(shí)間發(fā)展。因此，可能難以利用常規(guī)建模技術(shù)對(duì)這種系統(tǒng)建 模。 在本方法中，確定數(shù)學(xué)表達(dá)式或"理論"2，其可以表示可能在系統(tǒng)1中在工作的各 種過(guò)程/機(jī)制。然后將這些理論2分成各個(gè)基本泛函gl到gn，每個(gè)泛函可以與一個(gè)或多個(gè) 過(guò)程或理論2相關(guān)。 可以將泛函視為函數(shù)的函數(shù)，其會(huì)作用于一個(gè)或多個(gè)輸入的時(shí)間編碼數(shù)據(jù)流，以 產(chǎn)生輸出時(shí)間編碼數(shù)據(jù)流。 這些個(gè)體基本泛函gl到gn存儲(chǔ)在處理器4的存儲(chǔ)器3中。處理器4包括數(shù)據(jù)處 理單元4. 1、主存儲(chǔ)器4. 2和輔存儲(chǔ)器4. 3。主存儲(chǔ)器4. 2存儲(chǔ)一系列指令形式的軟件，以 令數(shù)據(jù)處理單元4. 1執(zhí)行期望的功能，例如圖2到圖4所示的功能。輔存儲(chǔ)器4. 3暫時(shí)存 儲(chǔ)系統(tǒng)1工作期間產(chǎn)生的、處理器4執(zhí)行期望功能所需的數(shù)據(jù)。處理器4將泛函gl到gn組 合成各種可能的排列(permutation) 到FNm。這些排列的每個(gè)都是基本泛函gl到gn中的 一組所選擇的泛函，可以視為表示關(guān)于系統(tǒng)1如何可以工作，即原因主體(causal agent) 和要監(jiān)測(cè)的結(jié)果狀況之間關(guān)系的可能數(shù)學(xué)"理論"。 處理器4使用來(lái)自系統(tǒng)1中的傳感器5的數(shù)據(jù)流Sl到Sl選擇泛函組到FNm之
一作為最佳泛函組FN。，最佳泛函組最好地預(yù)測(cè)系統(tǒng)1如何對(duì)傳感器5監(jiān)測(cè)的影響做出響
應(yīng)，并利用該最佳泛函組FN。來(lái)診斷和/或預(yù)測(cè)系統(tǒng)1將如何隨時(shí)間演化。 處理器4例如可以向最佳泛函組FN。輸入預(yù)期的將來(lái)的傳感器數(shù)據(jù)流，以獲得與
系統(tǒng)1隨時(shí)間的預(yù)期發(fā)展相關(guān)的輸出數(shù)據(jù)流。系統(tǒng)1然后可以提供用戶輸出6，例如維護(hù)報(bào)
告或警告，指示系統(tǒng)1隨時(shí)間變化的可能狀態(tài)并可以基于預(yù)期的發(fā)展發(fā)出警報(bào)并提出關(guān)于
維護(hù)等的建議。 為了確定最佳泛函組FN。，處理器4可以接收既涉及原因主體又涉及結(jié)果系統(tǒng)狀況 的數(shù)據(jù)流81到81。例如，處理器4可以接收關(guān)于潮濕度、pH值、濕度等作為原因主體的傳感 器數(shù)據(jù)，并可以接收涉及材料腐蝕狀態(tài)的作為結(jié)果系統(tǒng)狀況的傳感器數(shù)據(jù)。處理器4然后可以向泛函組F^至ljFNm的各種可能排列中輸入各種原因主體數(shù)據(jù)流，并可以確定哪個(gè)泛函 組提供與實(shí)際腐蝕數(shù)據(jù)流擬合最好的輸出。然后可以將這個(gè)泛函組選作最佳泛函組FN。，并 可以用于監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展。 隨著從系統(tǒng)傳感器5接收到更多數(shù)據(jù)，處理器4可以更新對(duì)哪個(gè)泛函組是最佳的 確定，因此響應(yīng)于系統(tǒng)1中的變化，最佳泛函組FN?？梢噪S時(shí)間變化。 除了排列泛函gl到gn以提供泛函組之外，處理器4還可以排列傳感器流Sl到Sl。 于是，盡管可以在其應(yīng)用中泛函gl到gn被限制到特定傳感器，使得選擇泛函也必需要使用 特定數(shù)據(jù)流，但優(yōu)選地，泛函可以自由作用于任何感測(cè)到的數(shù)據(jù)流。于是，泛函組FN將不僅 涉及到泛函的具體組合，而且涉及數(shù)據(jù)流與那些泛函的具體組合。 此外，除了優(yōu)化泛函和傳感器數(shù)據(jù)流的選擇之外，處理器4還可以優(yōu)化泛函的系 數(shù)。例如，可以相對(duì)于與做出最佳泛函組選擇之前正監(jiān)測(cè)的狀況相關(guān)聯(lián)的傳感器輸出優(yōu)化 每個(gè)泛函組的系數(shù)，在已經(jīng)選擇最佳泛函組時(shí)，可以繼續(xù)根據(jù)新的傳感器數(shù)據(jù)值優(yōu)化其系 數(shù)。 由于組合在一起的泛函gl到gn反映了大致適合系統(tǒng)1的底層物理或化學(xué)機(jī)制，該 方法選擇的最終理論(最佳泛函組FN。)將包含物理和/或化學(xué)性質(zhì)，并且由于泛函的最佳 組合是由實(shí)際傳感器數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，所以所選擇的最終泛函組是對(duì)系統(tǒng)1中存在的實(shí)際情況 的直接響應(yīng)。最終的理論FN。因此將代表關(guān)于系統(tǒng)1如何工作的傳感器驅(qū)動(dòng)的理論，并將 比例如僅僅由統(tǒng)計(jì)過(guò)程驅(qū)動(dòng)的模型在物理和化學(xué)上更加有效。也可以不必詳細(xì)理解系統(tǒng)中 發(fā)生作用的實(shí)際機(jī)制而獲得最佳泛函組，且最佳泛函組可以比"先驗(yàn)"模型響應(yīng)更加迅速。
圖2是處理器4為了確定最佳泛函組FN。而執(zhí)行的一種示范性方法的流程圖。
在步驟Sl中，處理器4確定可以使用的傳感器數(shù)據(jù)流Sl到Sl和泛函gl到gn的 基本集。這些將會(huì)基于系統(tǒng)1中什么機(jī)制發(fā)生作用的預(yù)期以及需要監(jiān)測(cè)什么原因主體和狀 況?？梢酝ㄟ^(guò)從被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如何演化的各種理論剖析獨(dú)立泛函來(lái)確定泛函，處理器4將這 些"理論"有效地重組成從各種泛函組合形成的可能新"理論"。 泛函的選擇可以限于接受一個(gè)系數(shù)和一個(gè)數(shù)據(jù)流的泛函或不接受系數(shù)而接受兩 個(gè)數(shù)據(jù)流的泛函，從而實(shí)現(xiàn)用于實(shí)施該方法的小程序。為了獲得好的數(shù)值性能(numerical performance)，基本集中的泛函可以指定不同類型的非線性。典型的非線性可以包括取冪、 積分、閾值處理、倍增(multiplying)傳感器數(shù)據(jù)流、內(nèi)插、量子化、應(yīng)用預(yù)指定函數(shù)和利用 微分方程進(jìn)行延時(shí)或相移。在需要時(shí)可以通過(guò)取它們的平方來(lái)強(qiáng)制采用正系數(shù)，從而減小 數(shù)值問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)。泛函優(yōu)選對(duì)超過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)流作用，從而耦合來(lái)自不同傳感器的結(jié)果。
在步驟S2中，處理器4將泛函和原因主體數(shù)據(jù)流組合成多個(gè)泛函組，并優(yōu)化每組 中泛函的系數(shù)，使得來(lái)自泛函組的輸出數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)與感測(cè)要監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)狀況的狀態(tài)傳感器 的輸出數(shù)據(jù)流的最佳擬合(best-fit)。 在步驟S3中，處理器4將實(shí)現(xiàn)與狀態(tài)傳感器數(shù)據(jù)流最佳擬合的泛函組選擇作為最 佳泛函組FN。，然后存儲(chǔ)該泛函組FN。，以在預(yù)測(cè)系統(tǒng)將來(lái)狀況時(shí)使用。 最佳擬合的方法可以是最小平方法，可以包括加權(quán)，例如在擬合系統(tǒng)的預(yù)測(cè)和實(shí) 際監(jiān)測(cè)值的時(shí)間系列時(shí)，可以為較陳舊值賦予比較近值更小的權(quán)重。這允許更近的誤差值 在預(yù)測(cè)將來(lái)性能時(shí)比較舊值起更大作用。而且，當(dāng)在充分舊時(shí)間時(shí)加權(quán)值為零時(shí)，這可以有 助于提高計(jì)算速度并減少存儲(chǔ)要求。這也可以更好地實(shí)現(xiàn)跟蹤系統(tǒng)狀態(tài)(例如腐蝕狀態(tài))，以應(yīng)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)(例如腐蝕速率)的突變。系數(shù)優(yōu)化可成為多維無(wú)約束優(yōu)化中可以通過(guò)標(biāo) 準(zhǔn)方法解決的問(wèn)題。 隨著新數(shù)據(jù)值從傳感器5進(jìn)入，可以繼續(xù)以以上方式確定最佳泛函組FN。。然而， 為了減少計(jì)算時(shí)間，在步驟S4中，處理器4確定在步驟S2中發(fā)現(xiàn)的最佳擬合N個(gè)泛函組， 例如最佳擬合100，并將它們作為依據(jù)存儲(chǔ)，用于通過(guò)循環(huán)執(zhí)行步驟S5到S7確定將來(lái)最佳 泛函組。 于是，在步驟S5中，監(jiān)測(cè)傳感器數(shù)據(jù)流，來(lái)自步驟S4的最高N個(gè)泛函組的系數(shù)針 對(duì)更新的傳感器數(shù)據(jù)得到優(yōu)化?？梢葬槍?duì)每條接收到的新數(shù)據(jù)或在接收到設(shè)定數(shù)量的新數(shù) 據(jù)值之后進(jìn)行這種更新。在每次優(yōu)化之后，在步驟S6選擇N個(gè)泛函組的最佳擬合泛函組作 為最佳泛函組FN。。通過(guò)這種方式，在系統(tǒng)1演化時(shí)不斷更新最佳泛函組FN。。
在系統(tǒng)1隨時(shí)間演變時(shí)，步驟S4的初始最高N個(gè)泛函組可能不再是最佳擬合泛函 組，因此在步驟S7，處理器4可以監(jiān)測(cè)更新?tīng)顩r，如果存在更新，使過(guò)程返回到步驟Sl，以重 新評(píng)估所有可能的泛函組合并重新確定最高N個(gè)泛函組。如果不存在更新?tīng)顩r，該過(guò)程繼 續(xù)循環(huán)通過(guò)步驟S5和S6。 更新?tīng)顩r可以是任何適當(dāng)?shù)挠|發(fā)，可以表示需要對(duì)泛函組的基本群(basic
group)進(jìn)行重新評(píng)估。例如，可以在設(shè)定的時(shí)間量之后或已經(jīng)接收到設(shè)定量的新數(shù)據(jù)值之
后出現(xiàn)。還可以通過(guò)根據(jù)N個(gè)基本組的最佳擬合對(duì)它們排序，并在這種排序顯著變化時(shí)，例
如在多個(gè)最佳擬合組顯著改變它們?cè)谂判蛑械奈恢脮r(shí)進(jìn)行更新，從而出現(xiàn)。 因此，圖2中所示的過(guò)程降低了處理器4的計(jì)算要求，但仍然提供了精確的最佳泛函組。 圖3是例如針對(duì)圖2的步驟S2到S4確定最佳擬合泛函組的一種方式的流程圖。 它使用了分支界限搜索技術(shù)，以便減少計(jì)算開(kāi)銷。 在步驟S10中，從泛函gl到gn的所有可能組合以及原因數(shù)據(jù)流Sl到Sl的所有可 能組合形成泛函對(duì)，并在步驟Sll中這些泛函對(duì)它們的系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在步驟S12中，在所
有適當(dāng)?shù)那短孜恢脤⒒痉汉痝i到gn的另一個(gè)嵌入每個(gè)泛函對(duì)組中，其中可以由例如限制
重復(fù)(duplication)以及不適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)和/或數(shù)值行為的規(guī)則來(lái)控制適當(dāng)性。所得的泛函 組在步驟S13中對(duì)它們的系數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。然后在步驟S14中根據(jù)它們與來(lái)自狀態(tài)傳感器 的數(shù)據(jù)流的擬合程度對(duì)新形成的優(yōu)化泛函組和根據(jù)其形成它們的組(在該第一實(shí)例中優(yōu) 化包括所有泛函對(duì))進(jìn)行排序，并且在步驟S15中，通過(guò)拋棄擬合最差的組將泛函組限制在 最大數(shù)量(例如100個(gè))。可以將排序和拋棄結(jié)合成單個(gè)步驟。圖3的步驟S14和S15可 以對(duì)應(yīng)于圖2的步驟S3和S4。 重復(fù)步驟S12到S15的過(guò)程，直到在步驟S16實(shí)現(xiàn)停止條件為止。于是，該過(guò)程 繼續(xù)向每個(gè)現(xiàn)有組添加額外的泛函，以增加組的深度，同時(shí)限制組的數(shù)量，由此節(jié)省處理時(shí) 間。在適當(dāng)次數(shù)迭代之后，在步驟S16中停止增加泛函，在步驟S17存儲(chǔ)當(dāng)時(shí)存在的泛函組 集合，例如供圖2的步驟S4使用。 泛函組的這個(gè)集合可以包括深度(即其中泛函的數(shù)量)程度變化的組，如在步驟 S14中那樣，被排序的泛函組不僅包括其上增加了泛函的組，還包括已經(jīng)在此前周期中生存 下來(lái)的較低程度的那些泛函。 步驟S16的停止條件可以采取任何適當(dāng)形式，并可以例如在已經(jīng)嵌入所有可能基本泛函gi到gn時(shí)，或在嵌套已經(jīng)發(fā)生到期望最大深度時(shí)或判定組具有比特定值更接近的最 佳擬合時(shí)出現(xiàn)。 可以對(duì)如何組合基本泛函gl_gn以限制計(jì)算需求設(shè)置限制。例如，可以禁止僅僅復(fù) 制其他泛函組合的泛函組合，因?yàn)榻M合可能會(huì)極度難以數(shù)值方式處理或不會(huì)涉及物理上有 意義的機(jī)制。 而且，可以對(duì)照被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀況的預(yù)期或已知趨勢(shì)比較泛函組的輸出，并且如果 其輸出不符合預(yù)期趨勢(shì)可以拒絕輸出。例如，可能需要泛函組提供單調(diào)上升或下降的輸出。 例如，在被監(jiān)測(cè)狀況不能上升或下降時(shí)，例如在腐蝕損壞不能下降而將僅僅保持相同或上 升時(shí)，這樣可能是適當(dāng)?shù)摹?如上所述，一旦已確定了最佳泛函組FN。，就可以將其用于預(yù)測(cè)被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀況的 將來(lái)發(fā)展。這可以例如通過(guò)圖4中所示的過(guò)程實(shí)現(xiàn)。 在圖4中，首先在步驟S20，例如通過(guò)圖2和圖3的過(guò)程確定系統(tǒng)的最佳泛函組 FN。。接下來(lái)，在步驟S21確定一組將來(lái)的原因主體數(shù)據(jù)流。這種將來(lái)數(shù)據(jù)例如可以是先前 傳感器數(shù)據(jù)的重復(fù)，因?yàn)樵蛑黧w值將常常具有一定程度的一致性，且可以例如隨時(shí)間保 持大致恒定或可以通過(guò)理解的方式循環(huán)。還可以將將來(lái)數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)為先前數(shù)據(jù)流值的特定部 分，例如對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷且將來(lái)再次經(jīng)歷的特定情況。例如，如果在監(jiān)測(cè)宇宙飛行器的 腐蝕狀況，數(shù)據(jù)可以涉及特定行駛路線等。而且，將來(lái)數(shù)據(jù)可以是以預(yù)期方式修改的先前傳 感器數(shù)據(jù)流，例如，以反映系統(tǒng)環(huán)境中已知的變化，例如被監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)移動(dòng)到不同氣候中等。
—旦已經(jīng)確定了適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)流，就在步驟S22中將它們輸入到最佳泛函組FN。中， 并在步驟S23分析結(jié)果，例如以檢查諸如故障之類的重要狀況或指示何時(shí)發(fā)生了一定量的 損傷以及何時(shí)可能需要補(bǔ)救動(dòng)作。這樣然后能夠?qū)崿F(xiàn)適當(dāng)?shù)匕才啪S護(hù)等，并可以實(shí)施預(yù)防 動(dòng)作以防止故障等。 由于最佳泛函組FN。反映了系統(tǒng)中發(fā)生的底層過(guò)程，因此也可以通過(guò)很多其他方 式使用最佳泛函組FN。。例如，可以在一個(gè)系統(tǒng)和另一個(gè)系統(tǒng)的最佳泛函組數(shù)據(jù)(例如，所 選最佳泛函組的時(shí)間歷史、當(dāng)前的最佳泛函組等)之間做出交叉比較。例如，如果兩個(gè)系統(tǒng) 的泛函組充分相似，那么可以認(rèn)為系統(tǒng)以類似方式動(dòng)作?？梢杂煤芏喾绞绞褂迷撔畔?。
例如，如果一個(gè)系統(tǒng)比另一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)展更快，例如退化更快，那么可以使用進(jìn)展更 快的系統(tǒng)的最佳泛函組的時(shí)間歷史來(lái)通知進(jìn)展較遲的系統(tǒng)的最佳泛函組發(fā)展。這可能對(duì)于 進(jìn)一步預(yù)測(cè)將來(lái)尤其有用。這樣，盡管根據(jù)圖2和3確定的最佳泛函組可以是馬上到來(lái)的 將來(lái)的良好預(yù)測(cè)器，但其可能不會(huì)在較遠(yuǎn)的將來(lái)保持相關(guān)，例如，在試圖確定結(jié)構(gòu)故障時(shí)間 等時(shí)。因此，通過(guò)識(shí)別類似系統(tǒng)，能夠?qū)⒆罴逊汉M數(shù)據(jù)用于進(jìn)展更快的系統(tǒng)，以更好預(yù)測(cè) 進(jìn)展較慢系統(tǒng)的將來(lái)最佳泛函組。 例如，可以利用內(nèi)插泛函為進(jìn)展較慢系統(tǒng)的最佳泛函組內(nèi)插進(jìn)展較快類似系統(tǒng)的 一個(gè)或多個(gè)最佳泛函組。然后可以應(yīng)用所得的最佳泛函組來(lái)預(yù)計(jì)將來(lái)的原因主體數(shù)據(jù)流， 以預(yù)測(cè)進(jìn)展較慢系統(tǒng)的發(fā)展。 可以通過(guò)比較兩個(gè)位置的狀態(tài)傳感器和/或觀察它們的最佳泛函組歷史以發(fā)現(xiàn) 特征趨勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)哪個(gè)位置進(jìn)展更快的確定。而且，為了確定兩個(gè)位置是否類似，可以比較 它們固有的特征，例如幾何性質(zhì)和材料，而不是比較或者也可以比較它們的最佳泛函組數(shù) 據(jù)。
也可以在定義可以如何組合泛函的規(guī)則中使用類似但進(jìn)展較快系統(tǒng)的最佳泛函
組的歷史，從而可以加快優(yōu)化過(guò)程。例如，可以識(shí)別出進(jìn)展較快系統(tǒng)中的趨勢(shì)，在確定類似
系統(tǒng)的最佳泛函組時(shí)可以優(yōu)選或避免與那些趨勢(shì)匹配的泛函組合。例如，可以發(fā)現(xiàn)特定的
相鄰泛函常常發(fā)生于擬合良好或不好的泛函組中，分別可以優(yōu)選或避免這些泛函。 可以通過(guò)多種方式判斷兩個(gè)系統(tǒng)的最佳泛函組數(shù)據(jù)是否類似。例如，在泛函組中
設(shè)定數(shù)量的基本泛函相同并以相同次序發(fā)生時(shí)，以及在這些基本泛函的每個(gè)作用于來(lái)自相
同或類似傳感器的數(shù)據(jù)時(shí)，可以認(rèn)為系統(tǒng)是類似的。 也可以將被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于提供關(guān)于不被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)。例如，如圖5所示，系統(tǒng) 1可以涉及結(jié)構(gòu)元件7的腐蝕情況，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以涉及監(jiān)測(cè)多個(gè)子系統(tǒng)，例如結(jié)構(gòu)元件7中 特定位置7. 1-7.5的腐蝕情況。 這可以通過(guò)在所有位置7. 1-7. 5處提供原因主體傳感器和狀態(tài)傳感器并對(duì)每個(gè) 位置利用上述過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。 不過(guò)，可能無(wú)法在所有位置提供傳感器，例如，僅可以在一些位置，例如在7. 1、7. 3 和7. 5處提供傳感器簇。在這種情況下，可以對(duì)這些位置的每個(gè)應(yīng)用上述過(guò)程以提供對(duì)每 個(gè)位置的診斷和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，可以利用最佳泛函組和來(lái)自被感測(cè)部位7. 1、7. 3和7. 5的傳感 器數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)未感測(cè)部位7. 2和7. 4。 例如，可能已知位置7. 2和7. 5對(duì)原因主體將具有類似響應(yīng)，例如因?yàn)樗鼈兪怯上?同材料制成且具有相同幾何性質(zhì)，同時(shí)可能已知位置7. 2暴露于和位置7. 1相同的原因主 體影響，例如，因?yàn)槲恢?. 1和7. 2在第一環(huán)境區(qū)域A中，而位置7. 3、7. 4和7. 5位于第二 環(huán)境區(qū)域B中。在這種情況下，對(duì)未被感測(cè)位置7. 2的預(yù)測(cè)可以基于為位置7. 5確定的最 佳泛函組以及從位置7. 1獲得的原因主體數(shù)據(jù)流。 取代使用來(lái)自被感測(cè)位置的相同最佳泛函組或相同數(shù)據(jù)流的是，可以修改任一者 以考慮被感測(cè)和未被感測(cè)位置之間最佳泛函組或數(shù)據(jù)流的預(yù)期差異。這可以通過(guò)使用預(yù)定 外插函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該外插函數(shù)例如可以是從實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)確定的?？梢詫⒃撏獠宸汉迦胂?前確定的最佳泛函組中的預(yù)定位置中。 也可以使用來(lái)自超過(guò)一個(gè)被感測(cè)位置的數(shù)據(jù)流和最佳泛函組。例如，如果預(yù)計(jì)位 置7. 3、7. 4和7. 5對(duì)原因主體提供類似的系統(tǒng)響應(yīng)，那么可以通過(guò)向被感測(cè)位置7. 3和7. 5 的最佳泛函組應(yīng)用內(nèi)插泛函來(lái)獲得未被感測(cè)位置7. 4的最佳泛函組。如果需要補(bǔ)償位置之 間的差異，然后所得泛函還可以涉及外插泛函。在考慮到內(nèi)插的適當(dāng)性時(shí)，可以對(duì)7. 3禾P 7. 5的最佳泛函組做出比較以確定它們
是否類似。如果認(rèn)為它們是類似的，例如，如果它們具有作用于相同或相似類型傳感器上
的處于相同或類似次序的設(shè)定數(shù)量的相同基本泛函，那么可以認(rèn)為被感測(cè)位置具有類似響
應(yīng)，也可以認(rèn)為兩個(gè)位置附近的未被感測(cè)位置具有相同的響應(yīng)特征。在這種情況下，如果位
置7. 3和7. 5具有類似最佳泛函組，可以認(rèn)為它們和位置7. 4都對(duì)原因主體具有類似響應(yīng)，
可以為7. 4分配作為位置7. 3和7. 5的最佳泛函組內(nèi)插的最佳泛函組。 位置7. 4的數(shù)據(jù)流也可以是來(lái)自位置7. 3和7. 5的數(shù)據(jù)流的內(nèi)插，因?yàn)樗鼈兲幵?br> 類似的環(huán)境B中。 也可以將這些考慮和內(nèi)插擴(kuò)展到使用三個(gè)或更多被感測(cè)位置。 圖6到8示出了可以通過(guò)被感測(cè)位置監(jiān)測(cè)未被感測(cè)位置的其他情形。圖6是結(jié)構(gòu)一角的視圖，圖7是通過(guò)縫隙的截面，圖8是通過(guò)緊固件的截面。在圖6中，位置8. 3是直 角結(jié)構(gòu)8的一角，可能不容易在該位置放置傳感器，而位置8. 1、8.2和8.4可以被感測(cè)或不 被感測(cè)。由于位置8. 1和8. 2都在結(jié)構(gòu)8的豎直截面8a上，它們的環(huán)境可以是類似的，除 非例如水在位置8. 2上方滴下，而8. 4處的環(huán)境可能不同或并非不同，因?yàn)樗窃谒蕉?b 上的，而由于其處于角部，8.3處的環(huán)境將一般是不同的。 在這種情況下，如果僅在8. l處有傳感器，那么可以將8. 1的數(shù)據(jù)流直接用于位置 8.2和8.4，同時(shí)可以通過(guò)預(yù)定角校正(外插)泛函修改這些數(shù)據(jù)流，以便為8.3確定數(shù)據(jù) 流。可以事先通過(guò)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)等確定角校正泛函。 如果在8. 1和8. 4處有傳感器，那么可以將8. 1的數(shù)據(jù)流用于位置8. 2的數(shù)據(jù)流， 而對(duì)于位置8. 3，可以向8. 1和8. 4的數(shù)據(jù)流應(yīng)用內(nèi)插泛函，然后可以向內(nèi)插結(jié)果應(yīng)用角校 正泛函。 圖7示出了由形成縫隙9c的兩個(gè)部分9a和9b形成的結(jié)構(gòu)9。在該范例中，有縫 隙外部的位置9. 1和9. 2，可以在那里安裝或不安裝傳感器，以及縫隙之內(nèi)的位置9. 3，在那 里難以安裝傳感器。 在該范例中，如果僅監(jiān)測(cè)位置9. 1，那么可以直接從位置9. 1的數(shù)據(jù)流獲取位置 9. 2的數(shù)據(jù)流，而可以通過(guò)向位置9. 1的數(shù)據(jù)流施加縫隙外插泛函來(lái)獲得位置9. 3的數(shù)據(jù) 流。該外插泛函將再次事先例如在實(shí)驗(yàn)室中確定，其與圖6的角外插泛函不同。
如果位置9. 1和9. 2都被監(jiān)測(cè)，那么可以通過(guò)向位置9. 1和9. 2的數(shù)據(jù)流施加內(nèi) 插泛函和縫隙外插泛函來(lái)獲得9. 3的數(shù)據(jù)流。 圖8示出了緊固件11及其接合的金屬面板12之間的另一種縫隙結(jié)構(gòu)10。通常不 可能在縫隙位置10. 1中放置傳感器，但緊固件11周圍的腐蝕情況可能關(guān)聯(lián)很大，因此為了 監(jiān)測(cè)這里的腐蝕情況，可以監(jiān)測(cè)位置10. 2的腐蝕情況，可以使用來(lái)自10. 2的數(shù)據(jù)流，通過(guò) 向其施加另一縫隙外插泛函(例如，在實(shí)驗(yàn)室中確定)，來(lái)確定10. 1處的腐蝕情況。
在圖6到8中，可以從預(yù)計(jì)會(huì)與未被感測(cè)位置具有類似響應(yīng)的感測(cè)位置確定未被 感測(cè)位置的最佳泛函組。這些被感測(cè)位置可以接近未被感測(cè)位置，例如可以是圖中所示位 置的一個(gè)或多個(gè)，或可以是結(jié)構(gòu)上的別處。同樣，最佳泛函組可以通過(guò)外插泛函和/或內(nèi)插 泛函得到修改，并將被應(yīng)用于上文確定的數(shù)據(jù)流以提供例如各位置中預(yù)期腐蝕發(fā)展的預(yù)計(jì) 數(shù)據(jù)流。 總而言之，本發(fā)明的方法和設(shè)備能夠通過(guò)提供對(duì)系統(tǒng)直接被監(jiān)測(cè)狀態(tài)的良好擬合 的泛函組合，對(duì)隨時(shí)間演化的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行建模。從其選擇組合的泛函在其自身之內(nèi)嵌入 真實(shí)過(guò)程和機(jī)制，且該組合由真實(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。因此，得到的泛函組合將具有底層物理和/或 化學(xué)含義，且將對(duì)被研究的具體系統(tǒng)做出響應(yīng)。 導(dǎo)出的泛函組合不僅可以用于通過(guò)將它們用于預(yù)測(cè)的將來(lái)原因主體數(shù)據(jù)流而預(yù)
測(cè)將來(lái)發(fā)展，而且還可以提供系統(tǒng)之間的交叉比較，例如以確定系統(tǒng)彼此有多么類似。 該方法和設(shè)備可以用于很多不同應(yīng)用中。例如，可以將它們用于監(jiān)測(cè)例如建筑物
或車輛的結(jié)構(gòu)和/或監(jiān)測(cè)例如工業(yè)或環(huán)境過(guò)程之類的過(guò)程中。結(jié)果可以用于評(píng)估系統(tǒng)性
能，并可以輔助維護(hù)系統(tǒng)和早期介入以改善性能、穩(wěn)定性，防止故障或采取一些其他預(yù)防性
或補(bǔ)救動(dòng)作。例如可以將它們用于運(yùn)輸工具健康監(jiān)測(cè)，例如宇宙飛行器監(jiān)測(cè)。 可以將它們用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的 何適當(dāng)特征，例如結(jié)構(gòu)的累加退化(degradation)、從反應(yīng)容器傳遞產(chǎn)品以及運(yùn)輸工具行駛的距離。 該設(shè)備可以采取很多不同形式，可以包括任何適當(dāng)?shù)膫鞲衅骱蛿?shù)據(jù)處理設(shè)備，包 括適當(dāng)編程的通用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ糜布卧?該設(shè)備可以嵌入中央處理單元中，中央處理單元從很多不同的被感測(cè)系統(tǒng)或子系 統(tǒng)，例如結(jié)構(gòu)位置，接收傳感器讀數(shù)。它也可以嵌入分布式系統(tǒng)中，在每個(gè)傳感器簇提供智 能處理單元，用于處理傳感器數(shù)據(jù)并為該位置提供預(yù)測(cè)等。這些處理單元可以從其他處理 單元以及從中心計(jì)算機(jī)接收信息，中心計(jì)算機(jī)也可以從處理單元接收信息，以便提供全局 觀并組合來(lái)自不同處理單元的預(yù)測(cè)來(lái)監(jiān)測(cè)任何全局問(wèn)題。 顯然，可以對(duì)前面描述的部分做出各種改變、增添和/或修改而不脫離本發(fā)明的 范圍，并且鑒于以上教導(dǎo)，可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的各種方式以軟件、固件和/或硬 件來(lái)實(shí)施本發(fā)明。 就一個(gè)或多個(gè)將來(lái)申請(qǐng)而言，可以將本申請(qǐng)用作優(yōu)先權(quán)基礎(chǔ)，任何這種將來(lái)申請(qǐng) 的權(quán)利要求可以涉及到本申請(qǐng)中描述的任一個(gè)特征或特征組合。任何這種將來(lái)申請(qǐng)可以包 括一個(gè)或多個(gè)所附權(quán)利要求，所附權(quán)利要求是通過(guò)舉例方式給出的，且在任何將來(lái)申請(qǐng)中 可以主張什么方面不是限制性的。范例范例1這是基于手動(dòng)汽車行駛距離估計(jì)的簡(jiǎn)單范例，假設(shè)如下傳感器數(shù)據(jù)S丄車輪rpmS2引擎rpmS3檔位(即1或2或3等)S4加速器踏板位置Ss引擎溫度令前兩個(gè)單位泛函為gl(x) = cp，其中Cl為要確定的常數(shù)。g2("=j:』理論A指示行駛距離為D " gl (g2 (Sl))。令后兩個(gè)單位泛函為g3(x， y) = xyg4(x) = |《4 ，其中C4為要確定的常數(shù)。理論B指示行駛距離為D " gl(g2(g3(S2，g4(s3))))。每次出現(xiàn)的gl都具有不同常數(shù)。還可以從傳感器s4估計(jì)行駛的距離。出于例示目的，假設(shè)在理論C中，加速器踏
板位置與加速度線性相關(guān)，且僅有減速度是由于車輪摩擦造成的。
令下一單位泛函為下式的解
rfe (力 ^^ = c5(x-g5(x))其中C5是要確定的常數(shù)。
然后，理論C指示行駛的距離為D " gl (g2 (g5 (s4)))。
通過(guò)這種方式，已經(jīng)將三個(gè)理論分成五個(gè)單位泛函。 在這種監(jiān)測(cè)方法和設(shè)備中，計(jì)算機(jī)算法可以測(cè)試這些泛函和傳感器的排列，以找 到最精確的組合。 實(shí)際應(yīng)用這種方法和設(shè)備的稍微高級(jí)版本會(huì)同時(shí)確定短期測(cè)試驅(qū)動(dòng)對(duì)車輛造成 的空氣阻力、引擎摩擦力、和車輪摩擦力。 例如，可以將內(nèi)插泛函用于估計(jì)同一車輛不同版本的值。例如，可以在使用來(lái)自客
車的結(jié)果時(shí)，使用外插泛函以估計(jì)柴油機(jī)卡車的值。需要事先定義這些泛函。 所述的過(guò)程具有顯著的一般性。同樣的五個(gè)泛函例如可以是用于從傳感器測(cè)量腐
蝕電流、相對(duì)濕度、表面潮濕度等預(yù)測(cè)鋁腐蝕的小組泛函的一部分。 范例2 本范例涉及結(jié)構(gòu)的腐蝕情況。 值得注意的是，可以將用于分析手動(dòng)汽車行駛距離而發(fā)展的所有五個(gè)泛函用于完
全不同的復(fù)雜系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)腐蝕，而無(wú)需做出修改。 令gl， . . . ， g5如范例1中定義的那樣。那么 gl的用途是單位的變化，例如從傳感器測(cè)量的電壓伏特到相對(duì)濕度。其他用途是 確定角的腐蝕情況(假設(shè)在平面上)以及將總體腐蝕與諸如質(zhì)量損失或凹陷深度之類的損 傷的實(shí)際測(cè)量值加以關(guān)聯(lián)。 g2的用途是從瞬時(shí)損傷確定時(shí)間積分的損傷。 g3的用途是從潮濕度乘以另一變量的函數(shù)得到瞬時(shí)損傷。另一個(gè)范例是包括pH 值的效應(yīng)。有很多其他用途。 g4的用途是濕潤(rùn)周邊、表面積和水滴體積之間的關(guān)系。有很多其他用途。 g5的用途是根據(jù)空氣加熱和冷卻進(jìn)行表面加熱和冷卻。另一個(gè)用途是包含電解液
的氣溶膠滲透到空腔中。 為了對(duì)結(jié)構(gòu)的腐蝕建模，可以使用范例1中未使用的四個(gè)其他單位泛函。
g6(x， y) = x+y 這個(gè)泛函用于對(duì)溫差導(dǎo)致的熱傳遞建模、求平均值和內(nèi)插之中。有其他方式來(lái)這 樣做，例如利用g(x， y) = cx+(l-c)y和/或更高級(jí)的內(nèi)插方法。
<formula>formula see original document page 17</formula> 使用這個(gè)泛函是為了根據(jù)局部相對(duì)濕度確定表面的潮濕度。另一個(gè)用途是對(duì)使用 保護(hù)層造成的延遲建模。 使用這個(gè)泛函是為了從外部的潮濕度得到裂縫或細(xì)縫內(nèi)部的潮濕度。有其他方式 來(lái)這樣做，例如使用
<formula>formula see original document page 17</formula>
<formula>formula see original document page 17</formula>:0172] 使用這個(gè)泛函是為了根據(jù)相對(duì)濕度計(jì)算潮濕時(shí)間。
:0173] <formula>formula see original document page 17</formula>
這九個(gè)單位泛函可以足夠?qū)Y(jié)構(gòu)的腐蝕建模。 它們可以適合腐蝕的三種部分理論。令Sl為被感測(cè)的相對(duì)濕度，s2為被感測(cè)的侵 蝕性污染物濃度。這兩者都依賴于時(shí)間。
理論A :損傷正比于潮濕時(shí)間。
D " gl(g2(g8(Sl))) 理論B :損傷正比于裂縫中潮濕的時(shí)間。
D " gl(g2(g8(g9(g7(Sl)))))
理論C :損傷正比于侵蝕性污染物的沉積。
D " gl(g2(g3(g8(Sl))， s2)) 可以通過(guò)類似方式將額外的類似理論分解成單位泛函。
范例3 本范例涉及沉淀池底部泥巴的密度。 這是另一種完全不同的復(fù)雜系統(tǒng)。范例2的九個(gè)泛函中的六個(gè)可以不做修改轉(zhuǎn)借 到本范例。這些泛函是gl和g3到g7。對(duì)于其他泛函而言，排除g8和g9，因?yàn)閷?duì)它們沒(méi)有實(shí) 質(zhì)需要，排除g2，因?yàn)槟喟偷拿芏仁撬矔r(shí)值而非積分值，這與范例1和2的距離和損傷不同。
使用至少一個(gè)新的單位泛函，針對(duì)作為時(shí)間函數(shù)的給定流入流體性質(zhì)和質(zhì)量流量 的平流-擴(kuò)散方程的解?？梢詫⒋吮磉_(dá)為g10(x，>0= j"+exp(—yV/4)fifr 可以開(kāi)發(fā)其他單位泛函來(lái)包含其他理論。
范例4 本范例解釋了如何可以將來(lái)自例如范例2的單位泛函組合成泛函組。
每個(gè)單位泛函需要最多一個(gè)常數(shù)?？梢詫⑺鼈兂山M地組合以得到正確的最終形 式。通過(guò)分組，可以利用多維非線性最小二乘法曲線擬合(multidimensional nonlinear lest squares curve fitting)將它們擬合到傳感器測(cè)量結(jié)果?？梢岳脴?biāo)準(zhǔn)的非線性優(yōu) 化技術(shù)，例如Powell的方法來(lái)這樣做。 可以通過(guò)不同方式使用不同的泛函。例如，可以將泛函gg專門(mén)用于外插，一般不 用于嵌套組合，以允許環(huán)境/微氣候中的變化，ge可以用于一般嵌套組合和不同位置和環(huán)境 之間的內(nèi)插。 某些泛函組合可能不是適合的。例如，考慮組合的泛函gi(gj(…gkfe(…，可以為 每對(duì)k和1對(duì)k和1施加約束以限制重復(fù)，避免不可能的數(shù)字并且是實(shí)質(zhì)現(xiàn)實(shí)的。這樣的 范例可以是 重復(fù)gl (g2 = g2 (gl ，從而避免g2 (gl 。 不可能的數(shù)字g5(g5會(huì)是腐蝕的數(shù)學(xué)描述的完美的有效部分，但可能無(wú)法由數(shù)值 方案處理，因此避免g5(g5。實(shí)質(zhì)現(xiàn)實(shí)的gjg4(g2(g2可以是對(duì)數(shù)據(jù)的良好擬合，但可能不對(duì)應(yīng)于任何實(shí)質(zhì)現(xiàn)
實(shí)機(jī)制，因此避免&(&。
下表示出了可能的限制集，其中"1"標(biāo)識(shí)允許，"0"表示禁止 k=l k = 2 k = 3 k = 4 k = 5 k = 6 k = 7 k = 8








1
2
3
4
5
6
7
8
0
1 1 1 1 1 1 0
0
0
1 1 1 1 1 1
0
1 1 1 1 1 1 1
0
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1 1 1 1 1
0 0
0
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1
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1 1
0 0
應(yīng)當(dāng)通過(guò)從非線性最小二乘法擬合中檢查尋找最小量的匹配后驗(yàn)地(即ostieri) 去除上表中允許的重復(fù)。
可能性數(shù)量隨著泛函數(shù)量 以使用消除不可能組合的更快方法
很快地增長(zhǎng)，非線性最小二乘法可能是緩慢的，因此可 ' 一種方法是使用大致單調(diào)性約束。假設(shè)已經(jīng)接受了…
gi(gj…，找到了約束Ci和Cj，并且要求測(cè)試…gi(gk(gj…。然后利用先前發(fā)現(xiàn)的Ci和Cj以 及Ck二 l計(jì)算…gi(gk(gj…的值。如果結(jié)果不大致單調(diào)則拒絕該布置，例如，如果"總上 升"/ "總下降"位于范圍0. 1到10之內(nèi)，則拒絕該布置。如果布置滿足大致單調(diào)性約束， 則進(jìn)行完整的非線性最小二乘法評(píng)估。 另一種消除備選項(xiàng)的方法是使用單位泛函的排列而不是一些或全部單位泛函的 組合。這能夠?qū)崿F(xiàn)非常快速的計(jì)算機(jī)算法，隨著嵌套深度增大，這種計(jì)算機(jī)算法變得更快而 不是更慢。如果被建模為泛函組的所有子理論(例如范例1和范例2的理論A、 B和C)使 用單位泛函的排列，這是一種有效的方式。
權(quán)利要求
一種監(jiān)測(cè)演化系統(tǒng)的方法，所述方法包括如下步驟獲得與來(lái)自監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的傳感器的輸出相關(guān)的多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)流，其中所述傳感器中的至少一個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的狀況，并且其中所述傳感器中的至少一個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)所述狀況的原因主體；迭代地構(gòu)建多個(gè)泛函組，每個(gè)泛函組是由從基本泛函集中選擇的泛函的組合形成的泛函；通過(guò)將所述傳感器數(shù)據(jù)流輸入到所述泛函組中，來(lái)確定每個(gè)泛函組的輸出數(shù)據(jù)流；基于所述輸出數(shù)據(jù)流從所述多個(gè)泛函組中選擇泛函組；以及利用所選擇的泛函組來(lái)監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括如下步驟獲取與所述系統(tǒng)的狀況相關(guān)的數(shù)據(jù)流；以及選擇具有與所述狀況數(shù)據(jù)流最佳擬合的輸出數(shù)據(jù)流的泛函組作為所選擇的泛函組。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中從所選泛函的組合和所選傳感器數(shù)據(jù)流的組合構(gòu)造泛函組。
4. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，包括如下步驟通過(guò)剖析與所述系統(tǒng)的行為相關(guān)的理論來(lái)構(gòu)建所述基本泛函集。
5. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述基本集中的泛函具有不同類型的非線性。
6. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中如果對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)流操作，所述基本集的泛函具有不超過(guò)一個(gè)系數(shù)，和/或其中如果對(duì)兩個(gè)或更多數(shù)據(jù)流操作，所述基本集的泛函沒(méi)有系數(shù)。
7. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，包括如下步驟構(gòu)建泛函組的最優(yōu)集；監(jiān)測(cè)所述傳感器數(shù)據(jù)流的新數(shù)據(jù)值；利用所述新數(shù)據(jù)值優(yōu)化所述最優(yōu)集中泛函組的系數(shù)，以形成優(yōu)化泛函組；以及從所述優(yōu)化集中選擇所述優(yōu)化泛函組之一作為所選擇的泛函組。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，包括如下步驟監(jiān)測(cè)所述最優(yōu)集的更新?tīng)顩r；以及在出現(xiàn)所述更新?tīng)顩r時(shí)，通過(guò)從所述泛函集搜索泛函的最優(yōu)組合來(lái)重構(gòu)所述最優(yōu)集。
9. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，包括如下步驟從所述泛函集提供泛函組集合；將來(lái)自所述泛函組集合的泛函組與其他泛函組合以提供其他泛函組；從所述泛函組集合和所述其他泛函組形成更新的泛函組集合；根據(jù)最佳擬合狀況對(duì)所述更新的集合中的所述泛函組排序；通過(guò)拋棄提供最差擬合的泛函組并通過(guò)保留提供最佳擬合的泛函組，將所述更新的集合中的所述泛函組的數(shù)量減少到最大數(shù)量以下；重復(fù)所述組合、形成、排序和減少步驟，直到到達(dá)停止條件為止；以及從所述更新的泛函組集合中選擇所選擇的泛函組。
10. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中根據(jù)一項(xiàng)或多項(xiàng)規(guī)則構(gòu)建所述泛函組，所述規(guī)則包括下列各項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)基于泛函組合中的重復(fù)的限制；基于泛函組的系統(tǒng)行為的限制，例如基于不適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)行為的限制；基于泛函組的數(shù)值行為的限制；對(duì)泛函排列而非組合的限制。
11. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中拒絕如下的泛函組所述泛函組提供不符合所述被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)期特征的輸出數(shù)據(jù)流。
12. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，包括如下步驟利用所選擇的泛函組提供與所述系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)的診斷信息。
13. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，包括如下步驟利用所選擇的泛函組提供與所述系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)的預(yù)測(cè)信息。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中通過(guò)預(yù)測(cè)將來(lái)感測(cè)的數(shù)據(jù)流并將所述預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)流輸入到所選擇的泛函組中來(lái)提供所述預(yù)測(cè)信息。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述將來(lái)感測(cè)的數(shù)據(jù)流基于先前感測(cè)的數(shù)據(jù)流。
16. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述系統(tǒng)為第一系統(tǒng)，并且其中將所述第一系統(tǒng)的泛函組數(shù)據(jù)與第二系統(tǒng)的泛函組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并且其中，在所述兩個(gè)系統(tǒng)的所述泛函組數(shù)據(jù)相關(guān)時(shí)，在確定所述第一系統(tǒng)的所選擇的泛函組時(shí)使用所述第二系統(tǒng)的泛函組數(shù)據(jù)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中確定所述第二系統(tǒng)是否比所述第一系統(tǒng)處于進(jìn)展更快的狀態(tài)，如果是這樣，在確定所述第一系統(tǒng)的所選擇的泛函組時(shí)使用所述第二系統(tǒng)的泛函組數(shù)據(jù)。
18. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述系統(tǒng)包括多個(gè)被感測(cè)和未被感測(cè)的子系統(tǒng)，并且其中通過(guò)利用來(lái)自被感測(cè)的子系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)流和所選擇的泛函組來(lái)監(jiān)測(cè)未被感測(cè)的系統(tǒng)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中通過(guò)外插泛函來(lái)修改所選擇的泛函組和/或傳感器數(shù)據(jù)流，以補(bǔ)償被感測(cè)和未被感測(cè)的子系統(tǒng)中的差異。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，其中通過(guò)內(nèi)插泛函來(lái)組合兩個(gè)或更多被感測(cè)的子系統(tǒng)的所選擇的泛函組和/或傳感器數(shù)據(jù)流，以提供未被感測(cè)的子系統(tǒng)的所選擇的泛函組和/或傳感器數(shù)據(jù)流。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18、 19或20所述的方法，其中從第一被感測(cè)的子系統(tǒng)獲取未被感測(cè)的子系統(tǒng)的所選擇的泛函組，并且其中從第二被感測(cè)的子系統(tǒng)獲取所述未被感測(cè)的子系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)流。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18到21中的任一項(xiàng)所述的方法，包括如下步驟確定彼此相關(guān)的具有泛函組數(shù)據(jù)的被感測(cè)的子系統(tǒng)，并且利用所述相關(guān)子系統(tǒng)確定所述系統(tǒng)中的類似子系統(tǒng)。
23. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中所述系統(tǒng)是經(jīng)歷退化的結(jié)構(gòu)上的位置。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中通過(guò)感測(cè)位置處的退化并通過(guò)感測(cè)所述位置處的所述退化的原因主體，來(lái)監(jiān)測(cè)所述位置處的退化。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的方法，其中具有類似泛函組數(shù)據(jù)的位置被認(rèn)為以類似方式退化。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23、24或25所述的方法，其中利用為被視為與未被感測(cè)位置類似地退化的感測(cè)位置導(dǎo)出的所選擇的泛函組，監(jiān)測(cè)所述結(jié)構(gòu)上的所述未被感測(cè)位置。
27. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中利用適用于NP困難(不確定多項(xiàng)式時(shí)間困難)問(wèn)題的離散優(yōu)化算法進(jìn)行泛函組的選擇。
28. —種用于監(jiān)測(cè)演化系統(tǒng)的設(shè)備，包括用于監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的參數(shù)的一組傳感器，所述傳感器之一監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的狀況，并且所述傳感器之一監(jiān)測(cè)所述狀況的原因主體；以及處理模塊，用于從所述一組傳感器接收數(shù)據(jù)流；迭代地構(gòu)建多個(gè)泛函組，每個(gè)泛函組是由從基本泛函集選擇的泛函的組合形成的泛函；向所述數(shù)據(jù)流施加所述泛函組，以產(chǎn)生每個(gè)泛函組的輸出數(shù)據(jù)流；基于所述輸出數(shù)據(jù)流選擇泛函組；以及利用所選擇的泛函組監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中在所述系統(tǒng)中的特定位置處以傳感器簇的形式一起提供所述傳感器。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中監(jiān)測(cè)多個(gè)位置，每個(gè)位置具有在該位置提供的傳感器簇。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其中將所述位置的泛函組數(shù)據(jù)相互比較，以便確定所述系統(tǒng)在所述位置處的行為是否類似。
32. 根據(jù)權(quán)利要求29、30或31所述的設(shè)備，其中通過(guò)使用來(lái)自感測(cè)位置的傳感器數(shù)據(jù)流和泛函組數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)中未提供有傳感器的位置。
33. —種與用于監(jiān)測(cè)演化系統(tǒng)的設(shè)備一起使用的軟件，所述系統(tǒng)包括用于監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的參數(shù)的一組傳感器，所述傳感器之一監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的狀況，并且所述傳感器之一監(jiān)測(cè)所述狀況的原因主體；以及處理模塊，所述軟件包括一系列指令，用于使得所述處理模塊從所述一組傳感器接收數(shù)據(jù)流；迭代地構(gòu)建多個(gè)泛函組，每個(gè)泛函組是由從基本泛函集選擇的泛函的組合形成的函數(shù)；向所述數(shù)據(jù)流施加所述泛函組，以產(chǎn)生每個(gè)泛函組的輸出數(shù)據(jù)流；基于所述輸出數(shù)據(jù)流選擇泛函組；以及利用所選擇的泛函組監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)。
全文摘要
一種監(jiān)測(cè)演化系統(tǒng)的方法，所述方法包括如下步驟獲得與來(lái)自監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的傳感器的輸出相關(guān)的多個(gè)傳感器數(shù)據(jù)流，其中所述傳感器中的至少一個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)的狀況，并且其中所述傳感器中的至少一個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)所述狀況的原因主體；迭代地構(gòu)建多個(gè)泛函組，每個(gè)泛函組是由從基本泛函集中選擇的泛函的組合形成的泛函；通過(guò)將所述傳感器數(shù)據(jù)流輸入到所述泛函組中，來(lái)確定每個(gè)泛函組的輸出數(shù)據(jù)流；基于所述輸出數(shù)據(jù)流從所述多個(gè)泛函組中選擇泛函組；以及利用所選擇的泛函組來(lái)監(jiān)測(cè)所述系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G06F17/10GK101790726SQ200880100917
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者D·A·佩特森, I·S·科爾 申請(qǐng)人:聯(lián)邦科學(xué)技術(shù)研究組織;波音公司