專利名稱：基于非線性觀測器的傳染病動力學(xué)模型疾病發(fā)生率的估計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于傳染病動力學(xué)模型的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及的是一種基于非線性觀測器的傳染病動力學(xué)模型疾病發(fā)生率的估計方法。
背景技術(shù)：
傳染病是由病原微生物(病毒、立克次體、細(xì)菌、螺旋體等)和寄生蟲(原蟲或蠕蟲)感染人體后產(chǎn)生的有傳染性的疾病。近年來，隨著AIDS、SARS和Hmi流感等新的傳染病的出現(xiàn)和蔓延，給人類生活帶來嚴(yán)重威脅。因此，對傳染病的預(yù)防、治療、控制和對其傳播機理的研究越來越重要。目前，對傳染病的研究方法主要有四種描述性研究、分析性研究、 實驗性研究和理論性研究.在理論性研究中，根據(jù)疾病發(fā)生、發(fā)展及環(huán)境變化等情況，建立能反映其動力學(xué)特性的數(shù)學(xué)模型，來預(yù)測疾病的流行規(guī)律和發(fā)展趨勢，分析疾病流行的原因和關(guān)鍵因素，尋找對其進(jìn)行控制和防治的最優(yōu)策略。因此，利用數(shù)學(xué)模型對傳染病進(jìn)行定性研究受到了人們的廣泛重視。利用傳染病動力學(xué)模型，預(yù)報傳染病的新發(fā)病人數(shù)，即此疾病的發(fā)生率(incidence)，有助于對傳染病發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，從而對傳染病的預(yù)防控制有重要的指導(dǎo)意義。在傳染病動力學(xué)中，對此問題的解決，傳統(tǒng)方法主要是通過對微分方程的求解分析來實現(xiàn)。但由于現(xiàn)實模型的復(fù)雜性，和實際預(yù)測工作的即時性都造成了傳統(tǒng)方法在應(yīng)用中有很大的局限性。在傳染病動力學(xué)中，長期以來主要使用的數(shù)學(xué)模型是所謂的“倉室”(compartment)模型，它的基本思想是由Kermark和Mckendrick于1927年最先提出的，并建立了著名的WR倉室模型。S^模型首先將人群分為三類，即用S (t)，I(t), R(t) 分別表示t時刻易感者類、染病者類和移出者類的數(shù)量。設(shè)t時刻一個染病者能傳染的易感者數(shù)量與該環(huán)境內(nèi)易感者總數(shù)成正比，比例系數(shù)為β (也稱為傳染率系數(shù))，因此在t時刻單位時間內(nèi)被所有病人傳染的人數(shù)(即新發(fā)病的人數(shù))為β Si，也稱為此疾病的發(fā)生率 (incidence) ；t時刻從染病者移出的人數(shù)和染病者數(shù)量成正比，比率系數(shù)為δ，稱為恢復(fù)率系數(shù)；另假設(shè)移出類R是終生免疫的，不會被再次感染成為染病者。在以上諸條件下，建立SIR傳染病模型框圖(見附

圖1)。上述框圖對應(yīng)的傳染病動力學(xué)模型為
權(quán)利要求
1.一種基于非線性觀測器的傳染病動力學(xué)模型疾病發(fā)生率的估計方法，其特征是包括以下步驟對于動力學(xué)系統(tǒng)對O =/(AM,的，構(gòu)造如下非線性觀測器
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非線性觀測器的傳染病動力學(xué)模型疾病發(fā)生率的估計方法，其特征是所述傳染病動力學(xué)模型為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非線性觀測器的傳染病動力學(xué)模型疾病發(fā)生率的估計方法，其特征是所述非線性觀測器6 = -^00 + ζ， = -Φ(χΧ/Χχ，ι^)中Φ(χ)是非線性函^S 1 f \數(shù)，且φ (x)是它的Jacobian矩陣，⑴=，該觀測器的誤差 .取決于
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非線性觀測器的傳染病動力學(xué)模型疾病發(fā)生率的估計方法，其特征是所述構(gòu)造對應(yīng)的非線性系統(tǒng)觀測器Λj中非線性函數(shù)
全文摘要
本發(fā)明公開基于非線性觀測器的傳染病動力學(xué)模型疾病發(fā)生率的估計方法，包括以下步驟對于動力學(xué)系統(tǒng)構(gòu)造如下非線性觀測器(1)(2)，根據(jù)上述非線性觀測器的構(gòu)造方法，針對如下形式的傳染病動力學(xué)模型系統(tǒng)(3)，構(gòu)造對應(yīng)的非線性系統(tǒng)觀測器(4)，利用非線性系統(tǒng)觀測器(4)可對模型(3)中的疾病發(fā)生率進(jìn)行估計。本發(fā)明不僅簡單易行，可估算疾病發(fā)生率的估計值，而且對傳染率系數(shù)、因病死亡率率等其它參數(shù)也可進(jìn)行估計，并在自適應(yīng)性和準(zhǔn)確性方面有一定的優(yōu)勢，對實際傳染病的防控工作有一定的參考價值。
文檔編號G06F19/00GK102243696SQ20111022793
公開日2011年11月16日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者劉慶偉, 張永勝, 李曉花, 李蒙, 魏巍, 黃陽 申請人:洛陽理工學(xué)院