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专利号: 2022106138170
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于粒子群算法的改进最小残差法分析混合STR图谱的方法,其特征在于:所述方法用于法医DNA鉴定的STR图谱;所述方法包括如下步骤:S100:输入来自两个供体的混合STR图谱,其包括基因座、等位基因和峰面积;

S200:在(0,0.5)区间内随机生成3个粒子的初始位置,并在[‑0.01 ,0.01]区间内随机生成所述3个粒子的3个初始速度,以此执行粒子群算法,其中,随机生成的3个粒子的初始位置还作为混合比例Mx的三个初始取值;

S300:根据粒子群算法计算出3个粒子各自对应的、所有基因座的残差的最小值之和residualsum;

S400:根据3个粒子所对应的各个residualsum的最小值,计算3个粒子各自的个体最优位置,并以此作为混合比例Mx的3个个体极值;

S500:根据3个粒子所对应的各个residualsum的最小值,进一步获得其中最小的一个residualsum,以此作为整个粒子群体的全局最优位置,并将该全局最优位置作为混合比例Mx的全局极值;

S600:3个粒子中的每一个粒子,通过跟踪个体极值和全局极值来更新自己在解空间中的位置与速度,最终找到全局最优;其中,若粒子群算法的迭代次数已达到阈值,则获得residualsum最小值、混合比例预测值Mx’和建立在二者之上的基因座的拆分结果;

S700:若粒子群算法的迭代次数未达到阈值,则更新所述3个粒子的速度和位置,迭代执行步骤S300至S600;

如果达到迭代次数阈值,则获得residualsum最小值、混合比例Mx的预测值Mx′和拆分结果具体为:在Mx的取值范围中,寻找使得整个图谱的所有基因座的最小残差值之和最小时的数值,将该数值赋值给Mx′,再根据Mx′分别计算每个基因座的残差的最小值residuali,取残差值为residuali时的基因组合作为拆分结果,其中,n为STR图谱中基因座的数量,residualsum为整个STR图谱中所有基因座的残差最小值之和,同样,residualsum越小,当前Mx′越接近真实的混合比例,混合比例为Mx′时的拆分结果正确的概率越大,此时基因座i的拆分结果combinationi为:

其中,表示混合STR图谱中第i个基因座在基因型组合为com时的残差值,n是基因座i的等位基因数量,Pj其中arg  best就是使f(x)达到最优值时的自变量X的取值,目标函数f(x)为公式

8.如权利要求1所述的方法,其中,

速度更新公式为:

粒子位置更新公式为:Xi(t+1)=Xi(t)+vi(t+1)其中,粒子i的取值范围是1到n,n为粒子数量,t为当前迭代次数,t=0表示初始化阶段,即第1次迭代前,ω为惯性权值,r1,r2为0到1之间的随机数,Xi(t)为粒子i在第t次迭代时的位置,Xi(0)表示粒子i初始化位置,为粒子i当前的个体最优位置,Xgb为粒子群全局最优位置,vi(t)为粒子i在第t次迭代时的速度,vi(0)为粒子i初始化速度,c1,c2是学习因子。