Military systems are often part of critical operations where unplanned downtime should be avoided at all costs. Using modern machine learning algorithms it could be possible to predict when, where, and at what time a fault is likely to occur which enables time for ordering replacement parts and scheduling maintenance. This thesis is a proof of concept study for anomaly detection in monitoring data, i.e., sensor data from a ground based radar system as an initial experiment to showcase predictive maintenance. The data in this thesis was generated by a Giraffe 4A during normal operation, i.e., no anomalous data with known failures was provided. The problem setting is originally an unsupervised machine learning problem since the data is unlabeled. Speculative binary labels are introduced (start-up state and steady state) to approximate a classification accuracy. The system is functioning correctly in both phases but the monitoring data looks differently. By showing that the two phases can be distinguished, it is possible to assume that anomalous data during break down can be detected as well. Three different machine learning classifiers, i.e., two unsupervised classifiers, K-means clustering and isolation forest and one supervised classifier, logistic regression are evaluated on their ability to detect the start-up phase each time the system is turned on. The classifiers are evaluated graphically and based on their accuracy score. All three classifiers recognize a start up phase for at least four out of seven subsystems. By only analyzing their accuracy score it appears that logistic regression outperforms the other models. The collected results manifests the possibility to distinguish between start-up and steady state both in a supervised and unsupervised setting. To select the most suitable classifier, further experiments on larger data sets are necessary. / Militära system är ofta en del av kritiska operationer där oplanerade driftstopp bör undvikas till varje pris. Med hjälp av moderna maskininlärningsalgoritmer kan det vara möjligt att förutsäga när och var ett fel kommer att inträffa. Detta möjliggör tid för beställning av reservdelar och schemaläggning av underhåll. Denna uppsats är en konceptstudie för detektion av anomalier i övervakningsdata från ett markbaserat radarsystem som ett initialt experiment för att studera prediktivt underhåll. Datat som används i detta arbete kommer från en Saab Giraffe 4A radar under normal operativ drift, dvs. ingen avvikande data med kända brister tillhandahölls. Problemställningen är ursprungligen ett oövervakat maskininlärningsproblem eftersom datat saknar etiketter. Spekulativa binära etiketter introduceras (uppstart och stabil fas) för att uppskatta klassificeringsnoggrannhet. Systemet fungerar korrekt i båda faserna men övervakningsdatat ser annorlunda ut. Genom att visa att de två faserna kan urskiljas, kan man anta att avvikande data också går att detektera när fel uppstår. Tre olika klassificeringsmetoder dvs. två oövervakade maskininlärningmodeller, K-means klustring och isolation forest samt en övervakad modell, logistisk regression utvärderas utifrån deras förmåga att upptäcka uppstartfasen varje gång systemet slås på. Metoderna utvärderas grafiskt och baserat på deras träffsäkerhet. Alla tre metoderna känner igen en startfas för minst fyra av sju delsystem. Genom att endast analysera deras noggrannhetspoäng, överträffar logistisk regression de andra modellerna. De insamlade resultaten demonstrerar möjligheten att skilja mellan uppstartfas och stabil fas, både i en övervakad och oövervakad miljö. För att välja den bästa metoden är det nödvändigt med ytterligare experiment på större datamängder.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-299634 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Faraj, Dina |
| Publisher | KTH, Matematisk statistik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2021:202 |
Page generated in 0.0027 seconds