[發明專利]一種基于Kalman濾波的檢定臺測溫方法

有效

• 申請號: 201410383784.0
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104165711B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 余庭照;王立志
• 申請（專利權）人: 煙臺華藍新瑞節能科技有限公司
• 主分類號: G01K19/00
• 分類號: G01K19/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所11569
• 代理人: 王戈

技術領域

本發明涉及一種測溫方法，尤其是一種基于Kalman濾波的檢定臺測溫方法。

背景技術

在熱計量行業中需要超聲波熱量表檢定設備對出廠的超聲波熱量表進行逐一檢定，這就需要檢定臺自身能夠精確實時地對管路中的水溫進行測量；由于測量系統臨近大功率電機等設備，測試現場環境比較復雜，需要檢定設備中的測溫電路具有良好的抗干擾能力，現有技術中，需要對檢定設備中的這兩方便進行改善。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于Kalman濾波的檢定臺測溫方法，該方法能夠提高測溫系統在工業現場中的抗干擾能力，且由于Kalman濾波是從一組有限的、包含噪聲的測量值（可能有偏差）中預測出與真實值更加接近的數值，基于水溫是一個相對變化緩慢的連續的量，該方法可以實現對水溫的精確實時測量。

為了解決現有技術的不足，本發明所提供的技術方案是：一種基于Kalman濾波的檢定臺測溫方法，其特征在于，其步驟是：

（1）對Kalman濾波器參數進行初始化，包括影響收斂速度、動態噪聲的協方差（即估計值的協方差）、過程和測量的噪聲協方差等；

（2）根據前一狀態的噪聲值和最優值來預測現有時刻的數值，并根據預測的數值計算Kalman增益；

（3）添加新息序列，利用最小二乘法對相關數據進行抗野處理，保證數據不出現大的波動，提高數據預測的準確度；

（4）由前一狀態的值估計現有狀態的值，根據現有狀態的協方差和Kalman增益計算下一狀態的協方差，同時對Kalman算法內的相關數據更新，并返回Kalman濾波的最優值。

本發明的有益效果是：本發明將Kalman濾波算法引入到熱計量行業的檢定臺水溫的測量，對傳統Kalman濾波進行了部分改造，加入了新息序列，提高了大型檢定臺測溫電路對工業現場的抗干擾能力；kalman濾波具有很好的平滑性，并且能很好的應對工業現場的產生的干擾“野值”，能夠準確實時的測量檢定臺的進水管、回水管以及水箱的水溫度；將Kalman濾波引入到熱計量行業的檢定臺水溫測量中，具有一定的示范意義，可以對熱計量行業中的氣溫測量，水溫測量，流量測量等起到一定的示范作用。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是實際測量原始水溫值，以及經過Kalman濾波與平滑濾波的水溫值展示。

圖2是Kalman濾波算法流程圖。

由附圖1中可清洗展示Kalman濾波具有很好的平滑性，對連續實時測量水溫具有很好的抗干擾能力。

具體實施方式

一種基于Kalman濾波的檢定臺測溫方法，其特征在于，其步驟是：

（1）對Kalman濾波器參數進行初始化，包括影響收斂速度、動態噪聲的協方差（即估計值的協方差）Q、過程和測量的噪聲協方差R等；

（2）根據前一狀態的噪聲值和最優值來預測現有時刻的數值，得到預測后的現在時刻噪聲協方差p10（p10=p00+Q，p00是kalman函數起始時候的的預測值的協方差）和現在時刻的狀態估計值x10（x10=x00，x00是kalman濾波的起始時刻設定的最優值），并根據預測的數值計算Kalman增益Kg，計算公式為kg=p10/(p10+R)；

（3）添加新息序列e，e=z-x10；其中，輸入參數z是實際測量初值，利用最小二乘法對相關數據進行抗野處理，保證數據不出現大的波動，提高數據預測的準確度；

進行抗野處理時，如果用于抗野處理的abs_e≤1，則新息序列e的值不變；如果1＜abs_e≤2，則新息序列e = (0.5/abs_e)*e；如果野值超過了估計范圍，即abs_e＞2，則新息序列不采納測量值，e=0；此處的抗野處理判斷采用最小二乘法的特例進行了處理；

（4）由前一狀態的值估計現有狀態的值，計算公式為，當前狀態的最優值x11=x10+Kg*e；根據現有狀態的協方差和Kalman增益計算下一狀態的協方差，其計算公式為Kalman函數結束時的最優值p11=(1-kg)*p10；同時對Kalman算法內的x00、p00更新，x00=x11，p00=p11，并返回Kalman濾波的最優值x00。

其詳細的C語言函數為：

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定義的全局變量：作為初始化數據 float x00,p00;

變量定義