发明创造名称：利用删失数据估计系统实际状态的方法及应用其的滤波器
外观设计名称：
决定号：189379
决定日：2019-09-04
委内编号：1F267971
优先权日：
申请（专利）号：201711103482.3
申请日：2017-11-10
复审请求人：东北石油大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：杭雪蒙
合议组组长：苏丹
参审员：崔丽艳
国际分类号：G06F17/50,G06F17/11
外观设计分类号：
法律依据：专利法第2条第2款
决定要点
：权利要求中记载了技术术语并不意味着其必然构成技术手段，如果一项权利要求所要求保护的方案没有解决任何具体的技术问题，所述方案未采用遵循自然规律的技术手段，并且未获得符合自然规律的技术效果，则该方案不构成技术方案，不属于专利法第2条第2款规定的保护客体。
全文：
本复审请求涉及申请号为201711103482.3，名称为“利用删失数据估计系统实际状态的方法及应用其的滤波器”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为东北石油大学。本申请的申请日为2017年11月10日，公开日为2018年06月29日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年11月19日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-9请求保护一种利用删失数据估计系统实际状态的方法在滤波器中的应用，该方法是采用数学算法来实现卡尔曼滤波算法，即该方法实质为一种数学算法并非技术手段。因此，权利要求1-9的方案属于专利法第25条第1款第（2）项所规定的智力活动的规则与方法，不属于专利保护的客体。驳回决定所依据的文本为：申请日2017年11月10日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书附图图1-9；2018年10月22日提交的权利要求第1-9项、说明书第1-170段。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种利用删失数据估计系统实际状态的方法在滤波器中的应用，其特征在于，包括：
建立时变系统的状态空间方程；
所述状态空间方程，包括：系统的状态向量和系统的测量输出；
根据已知的阈值向量和所述系统的测量输出的大小关系构建删失测量方程得到可观测变量向量，通过随机变量分布函数描述所述删失测量发生的可能性；根据全概率公式计算出所述可观测变量向量的期望；
将所述系统的状态向量中的系统上一步的状态向量的系数矩阵分解，得到期望值为零的第一上一步的状态向量系数矩阵和第二上一步的状态向量系数矩阵，由所述系统的状态向量的第一零均值高斯随机向量中所有协方差元素构建第一信息矩阵；
构建系统的随机矩阵；
求取所述系统的随机矩阵与单位矩阵的Kronecker积后再与所述第一信息矩阵的Hadamard积得到矩阵的期望；
计算单位列向量与单位矩阵的Kronecker积；
所述得到矩阵的期望的两侧分别乘以所述计算单位列向量与单位矩阵的Kronecker积的转置矩阵以及所述计算单位列向量与单位矩阵的Kronecker积的矩阵，得到随机矩阵加权协方差矩阵；
将所述随机矩阵加权协方差矩阵作为系统运动过程的协方差矩阵，利用所述可观测变量向量的期望通过卡尔曼滤波算法使所述状态空间方程的状态误差协方差最小估计系统实际状态；其中，所述系统的随机矩阵内的元素期望为零，且所述第一信息矩阵的期望已知。
2. 根据权利要求1所述一种利用删失数据估计系统实际状态的方法在滤波器中的应用，其特征在于：
所述系统的状态向量由系统上一步的状态向量和所述第一零均值高斯随机向量线性组合构成；
所述系统的测量输出由所述系统的状态向量和的第二零均值高斯随机向量线性组合构成；
所述系统上一步的状态向量的系数矩阵和系统的测量输出的系数矩阵为互相独立的随机参数矩阵；
所述系统的测量输出的所述系统的状态向量的系数矩阵，分解为第一状态向量系数矩阵和第二状态向量系数矩阵，所述第二状态向量系数矩阵的期望值为零；
由所述第二零均值高斯随机向量中所有协方差元素构建第二信息矩阵。
3. 根据权利要求1所述一种利用删失数据估计系统实际状态的方法在滤波器中的应用，其特征在于：
根据所述状态空间方程和所述卡尔曼滤波，所述第一上一步的状态向量系数矩阵为系统上一步的状态向量的系数矩阵，基于所述系统上一步的状态向量预测出系统一步预测值。
4. 根据权利要求1所述一种利用删失数据估计系统实际状态的方法在滤波器中的应用，其特征在于：
根据所述卡尔曼滤波算法，基于所述随机矩阵加权协方差矩阵、所述第一零均值高斯随机向量的协方差矩阵以及所述第一零均值高斯随机向量的系数矩阵构造系统运动过程的协方差矩阵；
其中，所述随机矩阵加权协方差矩阵中的所述系统的随机矩阵为系统上一步的误差协方差矩阵。
5. 根据权利要求1所述一种利用删失数据估计系统实际状态的方法在滤波器中的应用，其特征在于：
确定卡尔曼增益；
利用所述系统上一步的状态向量预测出系统现在状态和所述卡尔曼增益乘以所述可观测变量向量与所述可观测变量向量的期望之差，得到系统当前的状态向量，同时得到当前的向量协方差矩阵。
6. 根据权利要求1所述一种利用删失数据估计系统实际状态的方法在滤波器中的应用，其特征在于：
所述随机变量分布函数采用伯努利随机变量分布函数。
7. 根据权利要求2所述一种利用删失数据估计系统实际状态的方法在滤波器中的应用，其特征在于：
根据所述卡尔曼滤波算法，由所述随机矩阵加权协方差矩阵和所述第一零均值高斯随机向量的协方差构成所述系统运动过程的协方差矩阵。
8. 根据权利要求2所述一种利用删失数据估计系统实际状态的方法在滤波器中的应用，其特征在于：
先将所述系统的测量输出的所述系统的状态向量的系数矩阵，分解为第一状态向量系数矩阵和第二状态向量系数矩阵，然后根据已知的阈值构建删失测量方程得到可观测变量向量，通过随机变量分布函数描述所述删失测量发生的可能性；根据全概率公式和计算出所述可观测变量向量的期望。
9. 根据权利要求6所述一种利用删失数据估计系统实际状态的方法在滤波 器中的应用，其特征在于：
所述卡尔曼增益，包括：第一增益系数和第二增益系数；
所述卡尔曼增益，为所述第一增益系数乘以所述第二增益系数；
计算所述已知的阈值向量和所述系统的测量输出中对应元素的大小关系的概率，根据所述概率得到概率矩阵；
所述第一增益系数为所述第二状态向量系数矩阵左乘预测误差协方差矩阵，右乘所述概率矩阵。”
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年12月06日向国家知识产权局提出了复审请求，同时修改了权利要求书，修改权利要求1的主题为“一种针对删失数据估计系统实际状态的滤波器”，增加了特征“存储器和处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤”，并删除了从属权利要求2-4、7-9及相应修改了权利要求的序号。复审请求人认为：为了更好地体现“介质 计算机程序流程”的权利要求的表达方式，将权利要求1的主题“一种针对删失数据估计系统实际状态的方法”修改为“一种针对删失数据估计系统实际状态的滤波器”。本申请实际保护的是一种能够通过预定的计算机程序实现系统实际状态的估计的滤波器，其所要解决的技术问题为“数据删失不能有效地估计系统实际状态以及对滤波器性能造成影响的问题”，在面对该技术问题的情况下，本申请提出了一种在滤波器集成处理器，并通过该处理器执行预定的程序实现时变系统的实际状态的估计的技术方案，同时由于估计除了时变系统的实际状态，可以实现减少滤波器的滤波误差的技术效果。因此这些都说明了本申请并不应该被认定为专利法25条第1款第（2）项所规定的智力活动的规则与方法。
复审请求时新修改的权利要求书如下：
“1. 一种针对删失数据估计系统实际状态的滤波器，其特征在于，包括：
存储器和处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
建立时变系统的状态空间方程；
所述状态空间方程，包括：系统的状态向量和系统的测量输出；
根据已知的阈值向量和所述系统的测量输出的大小关系构建删失测量方程得到可观测变量向量，通过随机变量分布函数描述所述删失测量发生的可能性；根据全概率公式计算出所述可观测变量向量的期望；
将所述系统的状态向量中的系统上一步的状态向量的系数矩阵分解，得到期望值为零的第一上一步的状态向量系数矩阵和第二上一步的状态向量系数矩阵，由所述系统的状态向量的第一零均值高斯随机向量中所有协方差元素构建第一信息矩阵；
构建系统的随机矩阵；
求取所述系统的随机矩阵与单位矩阵的Kronecker积后再与所述第一信息矩阵的Hadamard积得到矩阵的期望；
计算单位列向量与单位矩阵的Kronecker积；
所述得到矩阵的期望的两侧分别乘以所述计算单位列向量与单位矩阵的Kronecker积的转置矩阵以及所述计算单位列向量与单位矩阵的Kronecker积的矩阵，得到随机矩阵加权协方差矩阵；
其中，所述系统的随机矩阵内的元素期望为零，且所述第一信息矩阵的期望已知；
将所述随机矩阵加权协方差矩阵作为系统运动过程的协方差矩阵，利用所述可观测变量向量的期望通过卡尔曼滤波算法使所述状态空间方程的状态误差协方差最小估计系统实际状态。
2. 根据权利要求1所述一种针对删失数据估计系统实际状态的滤波器，其特征在于，所述处理器还用于：
确定卡尔曼增益；
利用所述系统上一步的状态向量预测出系统现在状态和所述卡尔曼增益乘以所述可观测变量向量与所述可观测变量向量的期望之差，得到系统当前的状态向量，同时得到当前的向量协方差矩阵。
3. 根据权利要求1所述一种针对删失数据估计系统实际状态的滤波器，其特征在于：
所述随机变量分布函数为伯努利随机变量分布函数。”
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年12月24日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为：首先，权利要求1为产品权利要求，虽然其主题部分限定为一种“滤波器”，限定部分包括相应的存储器、处理器以及计算机程序。然而，权利要求1实质上保护的是一种算法，滤波器只是实现该算法的载体，该效果是由算法本身所带来的，并没有改进计算机的内部性能，也没有在物理上对其硬件构成带来任何改进。从属权利要求2-3也是对上述算法的进一步限定。其次，权利要求1-3中并未限定将滤波算法应用于具体的技术领域或者应用场景。因此，权利要求1-3不符合专利法第2条第2款的规定。因而坚持原驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019 年06 月11 日向复审请求人发出复审通知书，指出：本申请请求保护的方案实质是一种由计算机程序实现的算法，该方案中所包含的存储器、处理器等硬件装置仅仅是算法对应的计算机程序运行的载体。本申请请求保护的方案并没有限定所述“时变系统”具体是何种系统，未能解决具体应用领域中的特定技术问题；采用的随机变量分布、矩阵运算卡尔曼滤波等都是数学运算方法，因此其实质仍然是一种算法本身的改进，而非采用符合自然规律的技术手段，从而也未能获得相应的技术效果。综上所述，本申请请求保护的方案不属于专利法意义上的技术方案，因而，本申请不符合专利法第2条第2款的规定。
复审请求人于2019 年06 月18 日提交了意见陈述书，并提交了修改的权利要求书和说明书，在权利要求1里增加以下特征“其中，所述时变系统为具有删失数据与随机参数情形下的时变系统”。复审请求人认为：权利要求1所增加的技术特征限定了时变系统的类型，具体应用到滤波器内具有删失数据与随机参数情形下的时变系统中，考虑了删失数据与随机参数存在于离散时变系统对系统输出性能的影响，利用条件期望解决删失数据依赖于测量数据的这一特征所引发的计算偏差问题。因此，本申请采用了符合自然规律的技术手段，以及获得了相应的技术效果，修改后的权利要求1属于专利法中所指的技术方案。在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在2019年06月18日答复复审通知书时提交了权利要求书和说明书的全文替换页，经审查，以上替换页的修改符合专利法第33条以及专利法实施细则第61条的规定。本复审决定审查依据的文本为：申请日2017年11月10日提交的说明书摘要、摘要附图、说明书附图图1-9；2019年06月18日提交的权利要求第1-3项、说明书第1-170段。
专利法第2条第2款
专利法第2条第2款规定：发明，是指对产品、方法或者其改进所提出的新的技术方案。
权利要求中记载了技术术语并不意味着其必然构成技术手段，如果一项权利要求所要求保护的方案没有解决任何具体的技术问题，所述方案未采用遵循自然规律的技术手段，并且未获得符合自然规律的技术效果，则该方案不构成技术方案，不属于专利法第2条第2款规定的保护客体。
1. 权利要求1不符合专利法第2条第2款的规定。
权利要求1请求保护一种针对删失数据估计系统实际状态的滤波器，包括存储器和处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。
首先，虽然权利要求1请求保护的主题为一种滤波器，但其请求保护的方案实质是一种由计算机程序实现的算法，该方案中所包含的存储器、处理器等硬件装置仅仅是算法对应的计算机程序运行的载体。
其次，尽管权利要求1请求保护的方案限定了其针对“时变系统”构建状态空间模型，并记载了系统状态向量和系统测试输出等参数，然而，权利要求请求保护的实质仍然是一种抽象算法，该方案没有限定所述“时变系统”具体是何种系统，也没有具体限定“删失数据”具体为何种时变系统中的何种数据以及“随机参数”具体表征何种参数。也就是说，该算法并未与具体的应用领域相结合，因而未能解决具体应用领域中的特定技术问题。权利要求1构建时变系统的状态空间方程，以及利用随机变量分布、矩阵运算卡尔曼滤波等都是数学运算方法的手段对该状态空间方程进行运算处理，从而获得预定的期望值；可见，上述手段的实质仍然是一种算法本身的改进，未采用符合自然规律的技术手段，从而也未能获得相应的技术效果。综上所述，权利要求1请求保护的方案不属于专利法意义上的技术方案，因而，权利要求1不符合专利法第2条第2款的规定。
2. 权利要求2和3不符合专利法第2条第2款的规定。
权利要求2和3是权利要求1的从属权利要求，其进一步限定的附加特征仍然是算法本身的具体实现步骤，其仍然没有解决任何具体应用领域的特定技术问题，未采用符合自然规律的技术手段，未获得技术效果。因此，权利要求2和3进一步限定的方案仍然不属于技术方案，权利要求2和3也不符合专利法第2条第2款的规定。
对复审请求人相关意见的评述
合议组认为：复审请求人将时变系统限定为“具有删失数据与随机参数情形下的时变系统”，但是时变系统仅能体现其与时间变化关联，未能体现出其具体的应用领域，而删失数据和随机参数也仍然是一种抽象的数学描述，即上述修改的方案实质请求保护的仍然是一种没有与应用领域相结合的抽象算法，。至于复审请求人提及的解决删失数据依赖于测量数据的计算偏差问题，因其数据没有具体应用领域，这些数据的计算仍是在数学意义上的数据运算，解决的是一种数学运算的问题，因此，本申请的方案未能解决具体应用领域中的特定技术问题；其未采用符合自然规律的技术手段，从而也未能获得相应的技术效果，不构成专利法意义上的技术方案。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年11 月 19日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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