A modern vehicle fitted with sensors, actuators, and Electronic Control Units (ECUs) can be divided into several operational subsystems called Functional Working Groups (FWGs). Examples of these FWGs include the engine system, transmission, fuel system, brakes, etc. Each FWG has associated sensor-channels that gauge vehicular operating conditions. This data rich environment is conducive to the development of Predictive Maintenance (PdM) technologies. Undercutting various PdM technologies is the need for robust anomaly detection models that can identify events or observations which deviate significantly from the majority of the data and do not conform to a well defined notion of normal vehicular operational behavior. In this paper, we introduce the Vehicle Performance, Reliability, and Operations (VePRO) dataset and use it to create a multi-phased approach to anomaly detection. Utilizing Temporal Convolution Networks (TCN), our anomaly detection system can achieve 96% detection accuracy and accurately predicts 91% of true anomalies. The performance of our anomaly detection system improves when sensor channels from multiple FWGs are utilized.


翻译:装有传感器、电动器和电子控制装置的现代车辆可以分为几个操作性次系统,称为功能工作组(FWGs),这些功能工作组的例子包括发动机系统、传输、燃料系统、刹车等。每个FWG都有测量车辆操作条件的相关传感器通道。这种丰富的数据环境有利于预测性维护技术的发展。各种PDM技术的渗透是需要强大的异常现象探测模型,能够识别与大多数数据大不相同的事件或观测,并且不符合正常的车辆操作行为这一明确界定的概念。在本文件中,我们采用了车辆性能、可靠性和操作数据集,并用这些数据建立多阶段性能检测异常现象的方法。利用时变异现象探测系统可以达到96%的检测准确率,并准确预测真实异常现象的91%。在使用多个FWG的传感器频道时,我们异常现象探测系统的性能会得到改善。

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在数据挖掘中,异常检测(英语:anomaly detection)对不符合预期模式或数据集中其他项目的项目、事件或观测值的识别。通常异常项目会转变成银行欺诈、结构缺陷、医疗问题、文本错误等类型的问题。异常也被称为离群值、新奇、噪声、偏差和例外。 特别是在检测滥用与网络入侵时,有趣性对象往往不是罕见对象,但却是超出预料的突发活动。这种模式不遵循通常统计定义中把异常点看作是罕见对象,于是许多异常检测方法(特别是无监督的方法)将对此类数据失效,除非进行了合适的聚集。相反,聚类分析算法可能可以检测出这些模式形成的微聚类。 有三大类异常检测方法。[1] 在假设数据集中大多数实例都是正常的前提下,无监督异常检测方法能通过寻找与其他数据最不匹配的实例来检测出未标记测试数据的异常。监督式异常检测方法需要一个已经被标记“正常”与“异常”的数据集,并涉及到训练分类器(与许多其他的统计分类问题的关键区别是异常检测的内在不均衡性)。半监督式异常检测方法根据一个给定的正常训练数据集创建一个表示正常行为的模型,然后检测由学习模型生成的测试实例的可能性。
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