一种面向车联网的数据异常检测算法方法与流程

1.本发明涉及被测车辆工程技术领域，特别是一种面向车联网的数据异常检测算法方法。


背景技术：

2.随着物联网发展和边缘计算技术的成熟，车联网逐渐在汽车制造行业中普及，汽车本身安装有大量传感器，用于采集监测汽车行驶过程中的各项运动参数，这些参数数据可以为车主直接提供被测车辆行驶数据，便于保养和维修，车厂厂商也可以根据被测车辆数据及时调整和更新迭代，此外，交通管制部门能够根据被测车辆的参数数据分析交通事故并溯源和预测交通情形。
3.然而，汽车被测车辆的传感器在采集与传输数据的过程中，由于设备故障或极端条件无可避免会出现某些异常情况，这些在数据采集与传输过程中的产生的异常数据将使得传感数据整体质量偏低，降低了数据分析与利用效益。
4.传感器在采集与传输数据的过程中，由于设备故障或极端条件无可避免会出现某些异常情况，这些在数据采集与传输过程中的产生的异常数据将使得传感数据整体质量偏低，降低了数据分析与利用效益。因此，需要进行异常检测来提高数据的整体质量，因此提出一种传感数据异常检测与修正算法。


技术实现要素：

5.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
6.鉴于上述和/或现有的面向车联网的数据异常检测算法方法中存在的问题，提出了本发明。
7.因此，本发明所要解决的问题在于提供一种传感数据异常检测与修正算法。
8.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种面向车联网的数据异常检测算法方法，其包括，
9.云端服务器，为数据分析算法的主载体，用于数据分析；
10.边缘计算终端，设置在道路旁，与被测车辆建立通信连接，用于数据清洗和数据中转；
11.所述被测车辆上设置主控机和传感器，所述传感器实时监测个数值，所述主控机采集所述传感器的信号数据，所述主控机采集数据为固定频率；
12.所述传感器采集数据量为n，获取到的数据通过通信传输传送给所述边缘计算终端；
13.所述边缘计算终端设置有数据库a，所述数据库a中包含有各项传感器的数值平均水平x及最大波动范围y；
14.所述边缘计算终端设置有缓存器，所述缓存器缓存连续多个被剔除后的异常数据；
15.所述边缘计算终端将初步筛选后的数据和所述缓存器中的数据发送至所述云端服务器，所述云端服务器设置有数据库b，多个所述数据库b分别存储不同的参数数据，且互不干扰，分析得到本组数据的平均值x及其波动水平y，得到的x和y分别用于修正所述数据库a的x和y；
16.所述边缘计算终端包括支撑单元、边缘计算终端本体和警示单元；所述边缘计算终端本体和所述警示单元设置在所述支撑单元内；
17.所述支撑单元，包括盒体，其一侧设置有安装孔，所述边缘计算终端本体设置在所述盒体内；
18.所述警示单元，设置在所述盒体内，包括发光二极管、扬声器以及分别于所述发光二极管和所述扬声器连接的控制器，所述发光二极管通过所述安装孔与所述盒体安装，所述扬声器和所述控制器放置在所述盒体内。
19.作为本发明所述面向车联网的数据异常检测算法方法的一种优选方案，其中：所述主控机上还设置有计时器，所述主控机通过所述计时器按照固定频率/周期获取所述被测车辆传感器的数据。
20.作为本发明所述面向车联网的数据异常检测算法方法的一种优选方案，其中：当所述传感器在非采集点中异常时，异常数据也会进行记录，且记录数据值点代替最近一次采集的数据，每次对每个所述传感器的采集数据量为n，获取到的数据通过通信传输传送给所述边缘计算终端。
21.作为本发明所述面向车联网的数据异常检测算法方法的一种优选方案，其中：所述数据库a中包含有各项传感器的数值平均水平x及最大波动范围y，平均水平x及最大波动范围y用迭代算法求的。
22.作为本发明所述面向车联网的数据异常检测算法方法的一种优选方案，其中：所述边缘计算终端检查各项传感器的数据是否在x
±
y范围内，在范围内的进行保留，范围外的数据剔除，剔除后剩余数据量为n，连续多个异常数据在剔除后会进入所述缓存器缓存。
23.作为本发明所述面向车联网的数据异常检测算法方法的一种优选方案，其中：当n《0.8*n时或者缓存数据至少为连续三个的异常数据时，所述云端服务器将此组数据设为异常数据组，所述数据库b的x及y不再用于修正所述数据库a的x和y。
24.作为本发明所述面向车联网的数据异常检测算法方法的一种优选方案，其中：所述云端服务器标记所述被测车辆并追踪所述被测车辆的后续数据并进一步分析，分别从所述被测车辆自身安全、驾驶安全和道路参数分析，当得到车身传感器异常或者驾驶行为异常时，向所述被测车辆和所述被测车辆即将进入区域的所述边缘计算终端发送警报信号，车身安全数据异常的情况下，边缘计算模块还额外推送附近修车站或服务区信息，当得到道路异常信息时，则向此段道路及其附近道路的被测车辆发送报警信号。
25.作为本发明所述面向车联网的数据异常检测算法方法的一种优选方案，其中：所述支撑单元还包括底板，所述底板和所述盒体之间设置有升降组件，所述升降组件包括伸缩杆组件、铰接轴、移动块、螺纹杆和连接板，所述连接板设置在所述盒体底部，第一伸缩杆一端与所述底板铰接，一端通过所述铰接轴与第三伸缩杆铰接，所述第三伸缩杆远离所述
铰接轴的一端与所述连接板铰接，第二伸缩杆一端与所述底板铰接，一端通过所述铰接轴与第四伸缩杆铰接，所述第四伸缩杆远离所述铰接轴的一端与所述连接板铰接，所述移动块固定安装在所述铰接轴上，所述螺纹杆穿插设置在两个所述移动块之间；所述电机与所述控制器电性连接，其输出轴与所述螺纹杆的一端连接。
26.作为本发明所述面向车联网的数据异常检测算法方法的一种优选方案，其中：所述支撑单元还包括顶板、太阳能板和蓄电池，所述顶板和所述盒体通过螺栓固定连接，所述太阳能板嵌套设置在所述顶板内侧，一端与所述蓄电池电性连接，所述蓄电池给所述发光二极管、所述扬声器、所述控制器、所述边缘计算终端本体和所述电机供电。
27.作为本发明所述面向车联网的数据异常检测算法方法的一种优选方案，其中：所述支撑单元还包括防水透气膜，所述盒体四周设置有通风口，所述防水透气膜固定设置在所述通风口处。
28.本发明有益效果为：所述面向车联网的数据异常检测算法方法结合了边缘计算技术，车辆采集的传感器数据经过边缘计算终端初筛选后再由云端服务器分析，整个过程会筛选两次，将异常数据剔除后，并能够反向分析异常数据出现原因从而实现反馈示警功能。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
30.图1为面向车联网的数据异常检测算法方法的场景图。
31.图2为面向车联网的数据异常检测算法方法的边缘计算终端的结构图。
32.图3为面向车联网的数据异常检测算法方法的边缘计算终端的轴测图。
具体实施方式
33.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
34.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
35.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
36.实施例1
37.参照图1、图2和图3，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种面向车联网的数据异常检测算法方法。
38.云端服务器，为数据分析算法的主载体，用于数据分析；
39.边缘计算终端s，设置在道路旁，与被测车辆建立通信连接，用于数据清洗和数据中转；
40.被测车辆上设置主控机和传感器，传感器实时监测个数值，主控机采集传感器的信号数据，主控机采集数据为固定频率，有助于节省主控机的能耗；
41.传感器采集数据量为n，获取到的数据通过通信传输传送给边缘计算终端s；
42.边缘计算终端s设置有数据库a，数据库a中包含有各项传感器的数值平均水平x及最大波动范围y；
43.边缘计算终端s设置有缓存器，缓存器缓存连续多个被剔除后的异常数据；
44.边缘计算终端s将初步筛选后的数据和缓存器中的数据发送至云端服务器，云端服务器设置有数据库b，云端服务器根据不同目的以及从多个角度分析数据，具体的，车辆安全系数，则对比数据与车辆出厂的额定数据；道路安全系数，则对比同道路其他车辆数据的平均水平；多个数据库b分别存储不同的参数数据，且互不干扰，分析得到本组数据的平均值x及其波动水平y，得到的x和y分别用于修正数据库a的x和y；
45.边缘计算终端s包括支撑单元100、边缘计算终端本体200和警示单元300；边缘计算终端本体200和警示单元300设置在支撑单元100内；
46.支撑单元100，包括盒体101，其一侧设置有安装孔101a，边缘计算终端本体200设置在盒体101内；
47.警示单元300，设置在盒体101内，包括发光二极管301、扬声器302以及分别于发光二极管301和扬声器302连接的控制器303，发光二极管301通过安装孔101a与盒体101安装，扬声器302和控制器303放置在盒体101内。
48.进一步的，主控机上还设置有计时器，主控机通过计时器按照固定频率/周期获取被测车辆传感器的数据；固定频率/周期例如每分钟一次，被测车辆传感器的数据包括但不限于车速、胎压、温湿度、光强等。
49.较佳的，当传感器在非采集点中异常时，异常数据也会进行记录，且记录数据值点代替最近一次采集的数据，每次对每个传感器的采集数据量为n，获取到的数据通过通信传输传送给边缘计算终端s。
50.优选的，数据库a中包含有各项传感器的数值平均水平x及最大波动范围y，平均水平x及最大波动范围y用迭代算法求的。
51.进一步的，边缘计算终端s检查各项传感器的数据是否在x
±
y范围内，在范围内的进行保留，范围外的数据剔除，剔除后剩余数据量为n，连续多个异常数据在剔除后会进入缓存器缓存。
52.优选的，当n《0.8*n时或者缓存数据至少为连续三个的异常数据时，云端服务器将此组数据设为异常数据组，数据库b的x及y不再用于修正数据库a的x和y。
53.较佳的，云端服务器标记被测车辆并追踪被测车辆的后续数据并进一步分析，分别从被测车辆自身安全、驾驶安全和道路参数分析，当得到车身传感器异常或者驾驶行为异常时，向被测车辆和被测车辆即将进入区域的边缘计算终端s发送警报信号，车身安全数据异常的情况下，边缘计算模块还额外推送附近修车站或服务区信息，当得到道路异常信息时，则向此段道路及其附近道路的被测车辆发送报警信号。
54.具体的，支撑单元100还包括底板102，底板102和盒体101之间设置有升降组件103，升降组件103包括伸缩杆组件103a、铰接轴103b、移动块103c、螺纹杆103d、连接板103e和电机103f，连接板103e设置在盒体101底部，第一伸缩杆103a-1一端与底板102铰接，一端
通过铰接轴103b与第三伸缩杆103a-3铰接，第三伸缩杆103a-3远离铰接轴103b的一端与连接板103e铰接，第二伸缩杆103a-2一端与底板102铰接，一端通过铰接轴103b与第四伸缩杆103a-4铰接，第四伸缩杆103a-4远离铰接轴103b的一端与连接板103e铰接，移动块103c固定安装在铰接轴103b上，螺纹杆103d穿插设置在两个移动块103c之间；电机103f与控制器303电性连接，其输出轴与螺纹杆103d的一端连接；设置铰接轴103b便于转动，对连接板103e进行提升，利用连接板103e和盒体101底部的连接，固定伸缩杆组件103a，使得伸缩杆组件103a不会随意晃动，使整体在升降过程中保证其稳定性。
55.进一步的，支撑单元100还包括顶板104、太阳能板105和蓄电池106，顶板104和盒体101通过螺栓固定连接，太阳能板105嵌套设置在顶板104内侧，一端与蓄电池106电性连接，蓄电池106给发光二极管301、扬声器302、控制器303、边缘计算终端本体200和电机103f供电；太阳能板105将太阳能转化成电能，给蓄电池106进行充电，保证蓄电池106能够持续给发光二极管301、扬声器302、控制器303、边缘计算终端本体200和电机103f进行供电，延长边缘计算终端s的使用寿命，便于工作人员使用。
56.较佳的，支撑单元100还包括防水透气膜107，盒体101四周设置有通风口101b，防水透气膜107固定设置在通风口101b处，通过通风口101b可以让装置内外通风，使得装置在运行时产生的热量能够散发出去，通过防水透气膜107可以让装置正常散热，同时，可以防止水通过通风口101b进入装置内部，保证装置的防水性。
57.在使用时，利用边缘计算技术，车辆采集的传感器数据经过边缘计算终端初筛选后再由云端服务器分析，整个过程会筛选两次，将异常数据剔除后，并能够反向分析异常数据出现原因，从而实现反馈示警功能。
58.在边缘计算终端进行示警反馈时，将警示单元与边缘计算终端相结合并增加声光预警提示方式，当车身传感器异常、驾驶行为异常或者道路异常信息时，边缘计算终端本体200发出控制信号，并传递给控制器303，控制器303做出判断，向发出电机103f第一个信号，启动电机103f，螺纹杆103d转动，移动块103c在螺纹杆103d上移动，使得第一伸缩杆103a-1、第二伸缩杆103a-2、第三伸缩杆103a-3和第四伸缩杆103a-4开始拉伸，带动连接板103e上升，与连接板103e连接的盒体101上升，向发出扬声器302和发光二极管301第二个信号，扬声器302发出提醒驾驶人员车辆出现故障、驾驶行为异常或者道路异常请警惕的语音，同时发光二极管301发出闪烁警示光来提醒驾驶人员以及随行人员，异常解除以后，边缘计算终端本体200发出控制信号，并传递给控制器303，控制器303做出判断，向发出扬声器302和发光二极管301第三个信号，扬声器302停止播报提醒驾驶人员车辆出现故障、驾驶行为异常或者道路异常请警惕的语音，同时发光二极管301停止闪烁警示光，向发出电机103f第四个信号，启动电机103f，螺纹杆103d转动，移动块103c在螺纹杆103d上移动，使得第一伸缩杆103a-1、第二伸缩杆103a-2、第三伸缩杆103a-3和第四伸缩杆103a-4开始压缩，带动连接板103e下降，与连接板103e连接的盒体101下降。
59.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。