本發(fā)明涉及汽車線束端子診斷，更具體地說，本發(fā)明涉及一種汽車線束端子老化診斷輔助系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、汽車線束端子的老化問題直接影響車輛的安全性和可靠性，隨著使用時(shí)間的增長，線束端子可能會受本身電氣參數(shù)和物理狀態(tài)的影響而逐漸老化，傳統(tǒng)的檢測方法主要依賴于定期的人工檢查或簡單的閾值報(bào)警系統(tǒng)，這些方法往往無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的老化問題，導(dǎo)致故障發(fā)生后才進(jìn)行處理。

2、現(xiàn)有的線束端子監(jiān)測診斷系統(tǒng)存在多個(gè)不足之處：首先，這些系統(tǒng)通常僅關(guān)注電氣參數(shù)（如接觸電阻、電流強(qiáng)度等），而忽視了環(huán)境因素（如溫度、濕度）對線束端子性能的重要影響；其次，由于傳感器在不同環(huán)境條件下可能產(chǎn)生測量誤差，現(xiàn)有系統(tǒng)缺乏有效的環(huán)境修正機(jī)制，導(dǎo)致數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不足；此外，許多現(xiàn)有系統(tǒng)依賴單一或少數(shù)幾個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)來評估老化狀態(tài)，忽略了多維度數(shù)據(jù)的綜合分析，難以全面反映設(shè)備的實(shí)際健康狀況；最后，傳統(tǒng)的預(yù)測模型大多采用簡單的回歸分析方法，未能充分考慮老化過程中的復(fù)雜非線性關(guān)系，從而影響了預(yù)測的精確度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種汽車線束端子老化診斷輔助系統(tǒng)，包括：

2、多維信息感知單元：實(shí)時(shí)捕獲線束端子的狀態(tài)數(shù)據(jù)，同時(shí)采集線束端子運(yùn)行場景的工作環(huán)境數(shù)據(jù)；

3、環(huán)境耦合補(bǔ)償單元：用于根據(jù)工作環(huán)境數(shù)據(jù)修正電氣參數(shù)數(shù)據(jù)，利用修正后的電氣參數(shù)數(shù)據(jù)對物理狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，根據(jù)修正后的電氣參數(shù)數(shù)據(jù)和物理狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合工作環(huán)境數(shù)據(jù)，得到實(shí)際狀態(tài)數(shù)據(jù)集；

4、老化智能評估單元：構(gòu)建老化診斷模型，設(shè)定老化診斷模型架構(gòu)為共享層和分支層，將分支層設(shè)為第一分支層和第二分支層，并為第一分支層和第二分支層重構(gòu)損失函數(shù)，將實(shí)際狀態(tài)數(shù)據(jù)集作為輸入訓(xùn)練老化診斷模型，基于老化診斷模型輸出線束端子的預(yù)測老化趨勢和剩余使用壽命；

5、即時(shí)監(jiān)護(hù)預(yù)警單元：根據(jù)線束端子的預(yù)測老化趨勢和剩余使用壽命，分析線束端子是否存在潛在異常，向用戶發(fā)出預(yù)防性維保指令。

6、進(jìn)一步地，所述狀態(tài)數(shù)據(jù)包括電氣參數(shù)數(shù)據(jù)和物理狀態(tài)數(shù)據(jù)；

7、電氣參數(shù)數(shù)據(jù)包括接觸電阻、電流強(qiáng)度和電壓降；接觸電阻表示線束端子與其配對的導(dǎo)電部件之間連接點(diǎn)的電阻，電流強(qiáng)度表示通過線束端子橫截面的電流值，電壓降表示電流通過線束端子時(shí)由于線束端子自身的電阻和接觸電阻而產(chǎn)生的電壓差；

8、物理狀態(tài)數(shù)據(jù)包括線束端子溫度和機(jī)械應(yīng)力；

9、工作環(huán)境數(shù)據(jù)包括外界溫度、外界濕度和腐蝕氣體濃度；

10、對電氣參數(shù)數(shù)據(jù)、物理狀態(tài)數(shù)據(jù)和工作環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、缺失值填充和標(biāo)準(zhǔn)化處理。

11、進(jìn)一步地，所述實(shí)際狀態(tài)數(shù)據(jù)集的得到方式包括：

12、根據(jù)處理后的所有數(shù)據(jù)，利用濕度修正電阻公式通過外界濕度修正接觸電阻，得到濕度修正電阻，使用溫度修正電阻公式通過外界溫度對濕度修正電阻進(jìn)行修正，得到溫濕修正電阻，通過腐蝕氣體濃度對溫濕修正電阻進(jìn)行修正，得到最終修正電阻；

13、基于最終修正電阻，對電流強(qiáng)度和電壓降進(jìn)行修正，得到修正電流和修正電壓；

14、利用最終修正電阻、修正電流和修正電壓結(jié)合外界濕度對線束端子溫度和機(jī)械應(yīng)力進(jìn)行修正，得到線束端子的修正溫度和修正機(jī)械應(yīng)力；

15、將工作環(huán)境數(shù)據(jù)與修正后的電氣參數(shù)數(shù)據(jù)和物理狀態(tài)數(shù)據(jù)整合成實(shí)際狀態(tài)數(shù)據(jù)集。

16、進(jìn)一步地，所述濕度修正電阻的得到方式包括：

17、在測試環(huán)境下，測試不同濕度下線束端子的接觸電阻，并記錄對應(yīng)的濕度-電阻數(shù)據(jù)；

18、定義所處地區(qū)的室外平均濕度作為初始參考濕度，根據(jù)濕度-電阻數(shù)據(jù)，將初始參考濕度下的接觸電阻值作為初始接觸電阻，并將最大濕度對應(yīng)的接觸電阻值作為初始最大接觸電阻值，同時(shí)，設(shè)定初始控制參數(shù)；

19、將設(shè)定的初始參考濕度、初始接觸電阻值、初始最大接觸電阻值和初始控制參數(shù)作為濕度修正電阻公式的初始參數(shù)組合，利用非線性回歸工具根據(jù)濕度-電阻數(shù)據(jù)，從初始參數(shù)組合開始，對濕度修正電阻公式的參數(shù)進(jìn)行迭代，每次迭代計(jì)算當(dāng)前參數(shù)組合下的濕度修正電阻估計(jì)值；

20、使用最小二乘法計(jì)算當(dāng)前參數(shù)組合下的濕度修正電阻估計(jì)值與實(shí)際的接觸電阻值之間的誤差平方和，進(jìn)而通過梯度下降法調(diào)整參數(shù)組合減少誤差；

21、當(dāng)濕度修正電阻估計(jì)值與實(shí)際的接觸電阻值之間的誤差小于預(yù)設(shè)的電阻誤差閾值或達(dá)到最大迭代次數(shù)時(shí)，迭代停止，得到最優(yōu)參數(shù)組合；

22、將最優(yōu)參數(shù)組合代入濕度修正電阻公式，利用濕度修正電阻公式根據(jù)t時(shí)刻的外界濕度計(jì)算得到線束端子在t時(shí)刻的濕度修正電阻。

23、進(jìn)一步地，所述最終修正電阻的得到方式包括：

24、基于濕度修正電阻，使用溫度修正電阻公式通過t時(shí)刻的外界溫度計(jì)算得到溫濕修正電阻；

25、定義室溫為參考溫度，在測試環(huán)境下，測試不同溫度下線束端子的接觸電阻，并記錄對應(yīng)的溫度-電阻數(shù)據(jù)；

26、設(shè)定初始溫度敏感系數(shù)，根據(jù)溫度-電阻數(shù)據(jù)，將初始溫度敏感系數(shù)和濕度修正電阻代入溫度修正電阻公式計(jì)算每個(gè)溫度點(diǎn)的預(yù)測溫濕修正電阻值，使用最小二乘法計(jì)算并最小化預(yù)測溫濕修正電阻值與溫度-電阻數(shù)據(jù)中的實(shí)際電阻值之間的誤差平方和，得到使誤差平方和最小的最優(yōu)溫度敏感系數(shù)；

27、將最優(yōu)溫度敏感系數(shù)代入溫度修正電阻公式，使用溫度修正電阻公式通過t時(shí)刻的外界溫度和濕度修正電阻計(jì)算得到溫濕修正電阻；

28、在測試環(huán)境下，測試不同腐蝕氣體濃度下線束端子的接觸電阻，并記錄對應(yīng)的腐蝕-電阻數(shù)據(jù)；

29、設(shè)定腐蝕氣體補(bǔ)償公式的初始參數(shù)，根據(jù)腐蝕-電阻數(shù)據(jù)，將初始參數(shù)代入腐蝕氣體補(bǔ)償公式計(jì)算每個(gè)腐蝕濃度氣體下的預(yù)測最終修正電阻值，使用最小二乘法計(jì)算并最小化預(yù)測最終修正電阻值與腐蝕-電阻數(shù)據(jù)中的實(shí)際電阻值之間的誤差平方和，得到使誤差平方和最小的最優(yōu)參數(shù)；

30、將腐蝕氣體補(bǔ)償公式的最優(yōu)參數(shù)代入腐蝕氣體補(bǔ)償公式，基于溫濕修正電阻，使用腐蝕氣體補(bǔ)償公式通過t時(shí)刻的腐蝕氣體濃度計(jì)算得到最終修正電阻。

31、進(jìn)一步地，所述線束端子的修正溫度和修正機(jī)械應(yīng)力的得到方式包括：

32、根據(jù)歐姆定律，將t時(shí)刻的接觸電阻與最終修正電阻進(jìn)行比值計(jì)算，并將結(jié)果與電流強(qiáng)度進(jìn)行乘積，得到修正電流；

33、取最終修正電阻與接觸電阻的比值，與電壓降進(jìn)行乘積，得到修正電壓；

34、根據(jù)修正后的電阻和電流，計(jì)算得到由于焦耳熱效應(yīng)導(dǎo)致的線束端子溫度變化；

35、取外界溫度與線束端子溫度變化之和作為線束端子的修正溫度；

36、取線束端子的修正溫度與線束端子的彈性模量和熱膨脹系數(shù)的乘積作為由熱膨脹引起的機(jī)械應(yīng)力變化；

37、取機(jī)械應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力變化之和作為線束端子的修正機(jī)械應(yīng)力。

38、進(jìn)一步地，所述老化診斷模型的訓(xùn)練方式包括：

39、步驟71：使用lstm模型構(gòu)建老化診斷模型，設(shè)定老化診斷模型架構(gòu)為共享層和分支層，將lstm層作為共享層，將分支層設(shè)為第一分支層和第二分支層，將實(shí)際狀態(tài)樣本數(shù)據(jù)集作為輸入，輸入共享層，共享層的輸出分別輸入第一分支層和第二分支層；

40、第一分支層從共享層的輸出中提取特定于老化趨勢的信息，并通過全連接層進(jìn)行預(yù)測，輸出線束端子的老化趨勢；

41、第二分支層從共享層的輸出中提取特定于剩余使用壽命的信息，并通過全連接層進(jìn)行預(yù)測，輸出線束端子的剩余使用壽命；

42、步驟72：收集訓(xùn)練樣本集，訓(xùn)練樣本集中包括實(shí)際狀態(tài)數(shù)據(jù)集以及相應(yīng)的老化趨勢標(biāo)簽和剩余使用壽命標(biāo)簽；老化趨勢標(biāo)簽表示線束端子修正后的狀態(tài)數(shù)據(jù)隨時(shí)間推移而變化的值，剩余使用壽命標(biāo)簽表示線束端子剩余正常工作時(shí)長；

43、步驟73：將訓(xùn)練樣本集按比例劃分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集；

44、步驟74：定義第一分支層的損失函數(shù)和第二分支層的損失函數(shù)；

45、將第一分支層與第二分支層的損失函數(shù)結(jié)合，得到總損失函數(shù)；

46、設(shè)定初始的損失參數(shù)組合，包括、pc、、和，使用網(wǎng)絡(luò)搜索進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，并使用交叉驗(yàn)證法評估不同損失函數(shù)參數(shù)組合，得到最優(yōu)損失函數(shù)參數(shù)組合；

47、步驟75：使用訓(xùn)練集對模型進(jìn)行前向傳播，得到老化趨勢和剩余使用壽命的預(yù)測值，分別使用相應(yīng)的損失函數(shù)計(jì)算第一分支層和第二分支層的損失，進(jìn)而計(jì)算總損失函數(shù)，并通過總損失函數(shù)進(jìn)行反向傳播，在模型的每次迭代中使用adam優(yōu)化算法更新模型參數(shù)，包括共享層和兩個(gè)分支層的參數(shù)；

48、步驟76：對于每次迭代，使用auc作為評估指標(biāo)，在驗(yàn)證集上計(jì)算auc值；

49、根據(jù)驗(yàn)證集上的auc值，計(jì)算當(dāng)前迭代后的auc值與上一次迭代的auc值的差值，記為迭代差值；

50、步驟77：設(shè)定迭代差值閾值，若迭代差值大于迭代差值閾值，則判定模型的性能有提升；

51、若迭代差值小于等于迭代差值閾值，則判定模型的性能沒有提升；

52、若在連續(xù)的dd次迭代中，模型在驗(yàn)證集上的性能沒有提升，則停止訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的老化診斷模型。

53、進(jìn)一步地，所述分析線束端子是否存在潛在異常的方式包括：

54、獲取線束端子在當(dāng)前時(shí)刻ut的狀態(tài)數(shù)據(jù)，利用老化預(yù)測模型計(jì)算并輸出線束端子修正后的狀態(tài)數(shù)據(jù)從當(dāng)前時(shí)刻開始隨時(shí)間變化的老化趨勢；

55、設(shè)定時(shí)間窗口uu，并將當(dāng)前時(shí)刻uu作為時(shí)間窗口的前一個(gè)時(shí)刻，在時(shí)間窗口內(nèi)，持續(xù)收集線束端子的狀態(tài)數(shù)據(jù)，在（ut+uu）時(shí)刻，獲取最新狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，將修正后的最新狀態(tài)數(shù)據(jù)與老化趨勢內(nèi)同一時(shí)刻的狀態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)測值進(jìn)行差值計(jì)算，得到狀態(tài)偏差值；

56、若狀態(tài)偏差值大于預(yù)設(shè)的狀態(tài)偏差閾值，判定實(shí)際老化速度大于預(yù)測的老化趨勢；

57、若狀態(tài)偏差值小于等于預(yù)設(shè)的狀態(tài)偏差閾值，判定實(shí)際老化速度小于等于預(yù)測的老化趨勢；

58、若判定實(shí)際老化速度大于預(yù)測的老化趨勢，進(jìn)一步分析是否由突發(fā)環(huán)境因素導(dǎo)致，若不是，分析線束端子是否存在潛在異常。

59、進(jìn)一步地，所述分析是否由突發(fā)環(huán)境因素導(dǎo)致，若不是，分析線束端子是否存在潛在異常的方式包括：

60、若判定實(shí)際老化速度大于預(yù)測的老化趨勢，識別并得到實(shí)際老化速度開始增加的時(shí)間段，將其標(biāo)記為增加時(shí)間段，并將增加時(shí)間段之前實(shí)際老化速度未開始增加的等長時(shí)間段標(biāo)記為正常時(shí)間段；

61、計(jì)算增加時(shí)間段內(nèi)的工作環(huán)境數(shù)據(jù)均值與正常時(shí)間段內(nèi)的工作環(huán)境數(shù)據(jù)均值的絕對差值，若絕對差值大于預(yù)設(shè)的環(huán)境差值閾值，判定實(shí)際老化速度大于預(yù)測的老化趨勢，由突發(fā)環(huán)境因素導(dǎo)致；

62、若絕對差值小于等于預(yù)設(shè)的環(huán)境差值閾值，判定實(shí)際老化速度大于預(yù)測的老化趨勢，并非由突發(fā)環(huán)境因素導(dǎo)致；

63、若判定并非由突發(fā)環(huán)境因素導(dǎo)致，使用（ut+uu）時(shí)刻的最新狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過老化預(yù)測模型重新計(jì)算最新的預(yù)測剩余使用壽命，設(shè)定安全裕度qp%，若最新的預(yù)測剩余使用壽命大于等于ut時(shí)刻預(yù)測剩余使用壽命的qp%，判定線束端子不存在潛在異常；

64、若最新的預(yù)測剩余使用壽命小于ut時(shí)刻預(yù)測剩余使用壽命的qp%，判定線束端子存在潛在異常。

65、進(jìn)一步地，一種汽車線束端子老化診斷輔助方法，包括：

66、s1、實(shí)時(shí)捕獲線束端子的狀態(tài)數(shù)據(jù)，同時(shí)采集線束端子運(yùn)行場景的工作環(huán)境數(shù)據(jù)；

67、s2、根據(jù)工作環(huán)境數(shù)據(jù)修正電氣參數(shù)，利用修正后的電氣參數(shù)對物理狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，得到實(shí)際狀態(tài)數(shù)據(jù)集；

68、s3、構(gòu)建老化診斷模型，設(shè)定老化診斷模型架構(gòu)為共享層和分支層，將分支層設(shè)為第一分支層和第二分支層，并為第一分支層和第二分支層重構(gòu)損失函數(shù)，將實(shí)際狀態(tài)數(shù)據(jù)集作為輸入訓(xùn)練老化診斷模型，基于老化診斷模型輸出線束端子的預(yù)測老化趨勢和剩余使用壽命；

69、s4、根據(jù)線束端子的預(yù)測老化趨勢和剩余使用壽命，分析線束端子是否存在潛在異常，向用戶發(fā)出預(yù)防性維保指令。

70、本發(fā)明一種汽車線束端子老化診斷輔助系統(tǒng)及方法的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

71、本發(fā)明通過收集線束端子的電氣參數(shù)（如接觸電阻、電流強(qiáng)度、電壓降）和物理狀態(tài)數(shù)據(jù)（如溫度、機(jī)械應(yīng)力），以及其工作環(huán)境數(shù)據(jù)（如外界溫度、濕度、腐蝕氣體濃度），全面反映線束端子的實(shí)際健康狀況，消除了單一維度數(shù)據(jù)監(jiān)測的局限性；其次，采用多層次的數(shù)據(jù)修正公式（包括濕度修正電阻公式、溫度修正電阻公式及腐蝕氣體補(bǔ)償公式），重構(gòu)由環(huán)境影響導(dǎo)致存在誤差的原始接觸電阻數(shù)據(jù)，減少環(huán)境因素對測量結(jié)果的影響，確保最終電阻值更加接近真實(shí)值，并修正其它電氣參數(shù)和物理狀態(tài)數(shù)據(jù)，從而提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性；然后，利用lstm模型構(gòu)建老化診斷模型，包含兩個(gè)分支層，分別專注于老化趨勢預(yù)測和剩余使用壽命預(yù)測，通過定制化的損失函數(shù)進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，顯著提升了預(yù)測的精確度和針對性；最后，基于老化診斷模型輸出的老化趨勢和剩余使用壽命預(yù)測值，實(shí)時(shí)監(jiān)控線束端子的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并與預(yù)測趨勢對比，當(dāng)實(shí)際老化速度大于預(yù)測趨勢時(shí)，分析是否由突發(fā)環(huán)境因素引起，幫助排除外部干擾因素，實(shí)現(xiàn)對線束端子健康狀態(tài)的全局優(yōu)化和靈活調(diào)整；避免問題擴(kuò)大化，降低了異常情況對系統(tǒng)的影響，不僅能夠有效預(yù)防潛在問題的發(fā)生，還能最大化資源利用效率，降低運(yùn)營成本，確保線束端子的穩(wěn)定運(yùn)行，提升了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，確保即時(shí)響應(yīng)和高精度異常檢測。