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专利号: 2021104664904
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于影响力值的近红外光谱降噪方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一:利用近红外光谱仪采集待测物表面的近红外光谱;

步骤二:对所述近红外光谱进行主成分分析降维处理;

步骤三:根据降维处理后的近红外光谱,建立状态空间模型;

步骤四:根据所述状态空间模型利用Kalman滤波器进行处理,得到Kalman估计值与Kalman增益;

步骤五:根据所述状态空间模型进行扩展得到扩展模型,根据扩展模型利用无偏滤波器滤波处理,得到无偏滤波估计值与无偏滤波增益;

步骤六:根据所述Kalman估计值、Kalman增益、无偏滤波估计值与无偏滤波增益建立损失函数,根据损失函数计算影响力值,基于Kalman滤波器、无偏滤波器进行不同时刻的影响力值累计,得到影响力融合滤波器估计值;

步骤七:根据影响力融合滤波器估计值获得降噪后的近红外光谱。

2.根据权利要求1所述的一种基于影响力值的近红外光谱降噪方法,其特征在于,所述步骤三中,状态空间模型为:

xn=Anxn‑1+Bnwn,yn=Cnxn+Dnvn,

其中wn和vn都是噪声,yn是观测值,xn是状态值,An,Bn,Cn,和Dn都是系统矩阵,n为时刻。

3.根据权利要求1所述的一种基于影响力值的近红外光谱降噪方法,其特征在于,所述步骤四中,得到Kalman估计值与Kalman增益过程为:其中Qn‑1是系统过程噪声,Rn为系统测量噪声,yn为观测值; 为Kalman估计值,Kn为Kalman增益,Pn为误差协方差矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种基于影响力值的近红外光谱降噪方法,其特征在于,所述步骤五中,扩展模型为:

Xn,m=An,mxm+Bn,mWn,m,Yn,m=Cn,mxm+Gn,mWn,m+Dn,mVn,m,其中各扩展矩阵如下所示:

Dn,m=diag(Dn,Dn‑1,L,Dm)其中:I为单位矩阵,r代表的视野终止时刻,h代表的视野起始时刻,g是表示当前时刻,T是矩阵做转置变换。

5.根据权利要求1所述的一种基于影响力值的近红外光谱降噪方法,其特征在于,所述步骤五中,得出无偏滤波估计值与无偏滤波增益过程为:从l=s开始迭代至l=n得到n时刻估计值 和 s=m+k‑1,k为状态维数,s时刻初值设置为:

迭代过程中,当l=n时可以得到n时刻的无偏滤波估计值 和无偏滤波增益

6.根据权利要求1所述的一种基于影响力值的近红外光谱降噪方法,其特征在于,所述步骤六中,损失函数为:

其中

7.根据权利要求1所述的一种基于影响力值的近红外光谱降噪方法,其特征在于,所述步骤六中,影响力值为:

其中:

其中 代表函数 在 方向上的二阶偏导数,影响力值表示n时刻时,滤波器受到干扰时,估计值偏离最优估计值的程度。

8.根据权利要求1所述的一种基于影响力值的近红外光谱降噪方法,其特征在于,所述步骤六中,进行不同时刻的影响力值累计过程为:选取n‑b,n‑b+1,……,n时刻的影响力值进行累计,得到

其中, 为Kalman滤波器b个时刻累计值, 为无偏滤波器b个时刻累计值。

9.根据权利要求1所述的一种基于影响力值的近红外光谱降噪方法,其特征在于,所述影响力融合滤波器估计值为:

Ξn=(1‑a)Ξn‑1+aΩn,            (23)其中

其中“⊙”表示两个矩阵点乘,即矩阵对应位置元素相乘,a是时间权值,“/”符号表示点除,即矩阵对应位置元素相除。

10.权利要求1‑9任一项所述的一种基于影响力值的近红外光谱降噪方法,其特征在于,所述方法应用于2,6二甲酚生产工艺。