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龙图腾网获悉华南理工大学申请的专利一种基于轴承频谱特征和改进粒子滤波的寿命预测方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114707256B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-16发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202111583594.X，技术领域涉及：G06F30/17；该发明授权一种基于轴承频谱特征和改进粒子滤波的寿命预测方法是由梁洁琳;丁康;何国林设计研发完成，并于2021-12-22向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于轴承频谱特征和改进粒子滤波的寿命预测方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于轴承频谱特征和改进粒子滤波的寿命预测方法。所述方法包括：对轴承全寿命时序信号进行等间隔滑窗处理，利用每个窗内信号得到的幅值谱组成行向量；获取相关系数二维矩阵；获取平均相关系数曲线，建立归一化均方根轴承健康指标，找出归一化均方根轴承健康指标中准确的起始故障点；构建指数形式的空间状态模型并预测k时刻的粒子先验分布；改进粒子滤波算法，得到更新后的粒子分布；不再有观测值输入时，估计后续轴承健康指标趋势并得到准确的剩余使用寿命值。本发明不仅提高识别轴承早期初始故障时刻的准确性，还提升了轴承剩余使用寿命预测精度，克服标准粒子滤波算法中局部波动观测值对预测性能的不良影响。

本发明授权一种基于轴承频谱特征和改进粒子滤波的寿命预测方法在权利要求书中公布了：1.一种基于轴承频谱特征和改进粒子滤波的寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、对轴承全寿命时序信号进行等间隔滑窗处理，利用每个窗内信号得到的幅值谱组成行向量D； 采集轴承全寿命周期的时域信号Y，以窗长为T1、步长为T1的滑窗将时域信号Y分割处理为T个窗内信号，记为Y＝[Y1,Y2,…,Yk,…,YT]，并计算每个窗内信号Yk的幅值谱Pk，k＝1,2,…,T，行向量D＝[P1,P2,…,Pk,…,PT]； S2、对行向量D的两两幅值谱进行皮尔逊相关分析，获取相关系数二维矩阵M； 为了评价任意两两幅值谱的相关程度，利用皮尔逊相关系数构建出相关系数二维矩阵M，即： 皮尔逊相关系数计算两两幅值谱的表达式为： 其中，s,t＝1,2,…,T；ρst表示第s个窗内信号的幅值谱Ps和第t个窗内信号的幅值谱Pt的相关系数，N表示每个窗内信号的总采样点数，Ps,n表示第s个幅值谱中第n个点的值，表示第s个窗内信号幅值谱的所有点的平均值，同理有Pt,n表示第t个幅值谱中第n个点的值，表示第t个窗内信号幅值谱的所有点的平均值； S3、根据相关系数二维矩阵M获取平均相关系数曲线ACC，建立归一化均方根轴承健康指标，根据ACC曲线和下限阈值β-找出归一化均方根轴承健康指标中准确的起始故障点FPT，具体包括以下步骤： S3.1、得到相关系数二维矩阵M后，采用包括有频谱特征短期高相似度和长期低相似度信息的平均相关系数曲线ACC表示起始第一个窗内信号与T个窗内信号的相关程度，平均相关系数曲线ACC包括T个值，平均相关系数曲线ACC定义为： di＝ρ1,1+ρ1,i+ρi,1+ρi,i4,i＝1,2,…,T3 其中，di为平均相关系数曲线ACC中的第i个值； S3.2、在[30％T-10％T,50％T-10％T]区间取一个正整数ξ，以平均相关系数曲线ACC中T个值的前ξ个点ACCnormal＝[d1,d2,…,dξ]进行3σ阈值准则计算，得到下限阈值β-，下限阈值β-的计算公式为： β-＝μ-3σ4 其中，μ＝d1+d2+…+dξξ和表示前ξ个点的均值和方差，r表示前ξ个点内第r个值；结合平均相关系数曲线ACC和下限阈值β-，找到首次低于下限阈值β-对应的时刻为起始故障点FPT； S4、构建指数形式的空间状态模型并预测k时刻的粒子先验分布PΘk|yk-1，具体包括以下步骤： S4.1、确定指数空间状态模型； 采用指数模型表示轴承退化模型，表达式如下： xk＝akexpbkk,k∈[1,T]5 式中，ak和bk表示在k时刻指数模型的两个未知参数；为了便于采用基于贝叶斯理论的粒子滤波算法，公式6为递推形式的空间状态模型，即： 其中，Θk＝[ak,bk]Τ为k时刻的空间状态模型的参数向量；yk为k时刻的系统观测值，即HI指标，xk＝akexpbkk为k时刻的系统状态值，uk和vk分别表征k时刻ak和bk的不确定性过程误差，记为ωk＝[uk,υk]T；χk表征k时刻的观测误差；所述误差分别服从和正态分布，σv、σq和σr分别为uk、vk和χk的方差； S4.2、设定全局经验参数； S4.3、预测粒子先验分布； S5、利用损失函数和自适应权重因子以改进粒子滤波算法，得到更新后的粒子分布； S6、不再有观测值输入时，估计后续轴承健康指标趋势并得到准确的剩余使用寿命值。

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