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申请/专利权人：淮阴工学院

摘要：本发明公开了一种基于改进patch‑informer的太阳辐射预测方法及装置，所述方法包括：利用无迹卡尔曼滤波UKF对太阳辐射历史数据进行数据预处理；通过因子分析法FA进行特征提取，获取可观测的太阳辐射数据变量中的隐变量；对战争策略算法进行改进；建立IWSO‑patch‑informer模型，将测试样本输入IWSO‑patch‑informer模型中进行计算，得到待预测站点未来的太阳辐射预测值。本发明通过patch‑informer模型将时间序列分隔成子序列级别的patches，作为informer的输入，然后通过IWSO优化模型中多头注意力机制的head个数，该模型包含独立通道，每个通道包含单一的单变量时间序列，改良了传统时间序列模型的缺点，可以关注到更长的太阳辐射的历史信息，显著提高长期太阳辐射预测的准确性。

主权项：1.一种基于改进patch-informer的太阳辐射预测方法，其特征在于，包括以下步骤：1在待测站点获取并记录太阳辐射历史数据，利用无迹卡尔曼滤波UKF对太阳辐射历史数据进行数据预处理；2将预处理后的太阳辐射数据通过因子分析法FA进行特征提取，获取可观测的太阳辐射数据变量中的隐变量，实现数据的降维，选择能反应太阳辐射数据离散特性的隐变量数据作为IWSO-patch-informer的输入数据；3采用矢量距免疫浓度结合Circle混沌映射生成WSO算法初始种群，再采用高斯-柯西变异对WSO算法个体位置进行更新，形成改进的战争优化算法IWSO；4构建IWSO-patch-informer模型：将多元时间序列样本分隔成多个patch单变量序列，使得通道独立化；采用IWSO对patch-informer模型中的多头注意力机制的head个数进行优化；将分隔后的数据从独立信道输入进informer网络中的Encoder-Decoder译码器中，输出多因子通道的独立预测结果，并将通道拼接输出预测数据；步骤3所述采用矢量距免疫浓度结合Circle混沌映射生成WSO算法初始种群实现过程如下：首先采用Circle混沌映射法生成N个多头注意力机制的head；进行免疫矢量距浓度优化，将N个多头注意力机制的head输入至抗体选择概率公式中，概率选择公式表示如下：Gxα＝γGf+1-γGcα＝1,2,…,N式中，γ为比例系数，Gf为基于抗体适应度函数值的选择概率，Gc为基于抗体浓度被选择的概率；计算出每个抗体的综合概率值，通过概率值的大小进行排序，概率值越大排在越前面；选择出适应度值小且浓度低的前nc个数据较优的太阳辐射数据作为初始种群，其中nc≤N；步骤3所述采用高斯-柯西变异对WSO算法个体位置进行更新实现过程如下：当进行攻击策略时，种群对应的多头注意力机制值的在进行高斯-柯西变异后的位置表示为： 式中，Ywtf+1为第tf+1次迭代替换的种群对应的多头注意力机制位置信息，rand为生成均匀分布在0到1之间的随机数，R为次优多头注意力机制值的位置信息，G为最佳多头注意力机制值的位置信息,C1,0为服从柯西分布的随机变量，N0,1为服从高斯分布的随机变量；如果士兵成功更新位置，则士兵的军衔将升级，即适应度值将提升，适应度值越大，预测的结果越好，士兵军衔表示为： 式中，为第tf+1次迭代时的适应度值，Sn为太阳辐射的预测值，Sp为太阳辐射的实测值；在进行tf+1次迭代后，最新权重表示为： 式中，为第tf+1次迭代时优化后的权重值，Max_iter为最大迭代次数，α为权重因子；当进行防御策略时，种群对应的多头注意力机制值的在进行高斯-柯西变异后的位置表示为： 式中，Ywtf为第tf次迭代种群对应的多头注意力机制值的位置信息；所述步骤4实现过程如下：41建立一个具有回视窗口L的太阳辐射多元时间序列样本集合，太阳辐射样本设定为： 42将从索引1开始的长度为L的第ο个变量序列表示为其中ο＝1,2,…,M；输入x＝{x1,x2,…,xL}被分隔成单变量序列xο∈R1×L；43将被分隔后的每个时间序列都根据独立信道设置，进入informer网络；44将经过patch分隔后的数据输入至Encoder编码器中，经过自注意力机制评估，评估公式如下： 式中，为包含稀疏评估下的Query，由采样factorc控制，Q为Query，K为Key，V为Value；45对输入的时间维度进行修剪，“distilling”的过程从第η层往η+1层推进，推进方法如下： 式中，[i]AB包含Multi-HeadProbSparseself-attention的操作，为时间维度修剪后的数据集；46将修剪过的数据输入进入Decoder译码器中，输入向量公式如下： 式中，是starttocken，是一个占位符；47将Maskedmulti-headattention应用于ProbSparseself-attention，将mask的点积设置为-inf；48将数据连接，获得一个完整的太阳辐射预测输出值。

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