[发明专利]基于不确定性云理论的多年冻土区公路病害预测方法

权利要求书

1.基于不确定性云理论的多年冻土区公路病害预测方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)选取某公路一路段作为数据采集目标区域，统计该路段多年年平均地温、含冰量、冻胀率和病害数据，并对该数据进行统计分析和筛选剔除，建立原始数据库；

(2)根据步骤(1)原始数据库中的数据，利用逆向云发生器获取多年年平均地温、含冰量、冻胀率的云模型特征值，得到各自初始概念数；

(3)对步骤(2)得到的多年年平均地温、含冰量、冻胀率初始概念数进行概念跃升，并提取各自的云特征值；利用公路病害度描述多年冻土区公路病害严重程度，公路病害度分为七个等级，并计算病害度云模型描述的数字特征和特征参数，得到病害度等级划分的云模型描述；

(4)对已有数据进行聚类分析，将多年年平均地温、含冰量、冻胀率作为推理条件，将病害度等级作为推理结果，构建规则库；并结合步骤(3)中的云特征值，将三维语言值表示的定性概念转换为定量表达的数值；

(5)根据多个3维前件云发生器和多个一维后件云发生器建立三维多规则多年冻土区公路病害预测云发生器，实现定向推理；

(6)将给定的年平均地温、含冰量和冻胀率(T，W，X)作为输入，分别激活年平均地温、含冰量和冻胀率概念等级，选取每个特定值激活度最大的两个概念等级，进行两两组合共得到八种组合，对应八条规则，依次访问八条规则生成器前件，计算联合隶属度，得到对应的8条规则生成器的前件的激活程度；

(7)选取步骤(6)中最大的激活程度所对应的推理规则，将该最大的激活度作为输入，访问该条规则生成器的后件，输出病害度结果，完成多年冻土区公路病害的评价。

2.根据权利要求1所述的基于不确定性云理论的多年冻土区公路病害预测方法，其特征在于：步骤(3)中通过对多年年平均地温、含冰量和冻胀率进行概念跃升，分别提取出三朵云，对应着各自的三个语言描述等级，即“低、中、高”；将公路病害度划分为七个等级，即“极小、小、较小、中、较大、大、极大”，并计算病害度云模型描述的数字特征和特征参数，得到病害度等级划分的云模型描述。

3.根据权利要求1所述的基于不确定性云理论的多年冻土区公路病害预测方法，其特征在于：步骤(3)中的概念跃升是根据公式分别计算多年年平均地温、含冰量、冻胀率的高斯云概念含混度CD_T、CD_W、CD_X，若CD＞β，β＝0.5表示概念雾化分界情况，则概念数m_j＝m_j-1，j＝1,2,3，重新进行概念划分；否则输出M_j，j＝1,2,3个含混度小于0.5的高斯云，其中He、En分别为云模型中的数字特征值超熵与熵，M_j为概念个数。

4.根据权利要求1所述的基于不确定性云理论的多年冻土区公路病害预测方法，其特征在于：步骤(4)中规则库共包含27条规则，形式类似If T为“低”AND W为“低”AND X为“低”，Then D为“极小”，其中T、W、X、D分别代表着年平均地温、含冰量、冻胀率和公路病害度。

5.根据权利要求1所述的基于不确定性云理论的多年冻土区公路病害预测方法，其特征在于：步骤(5)中的三维多规则多年冻土区公路病害预测云发生器是在一维前件云发生器和一维后件云发生器的基础上改进而来的，它由多个三维前件云发生器和多个一维后件云发生器组成；其中输入值为特定的多年年平均地温、含冰量和冻胀率，输出值为病害度。

6.根据权利要求1所述的基于不确定性云理论的多年冻土区公路病害预测方法，其特征在于：病害包括路基病害和路面病害。