[發明專利]一種改變Q值的卡爾曼濾波方法、裝置及可讀存儲介質

有效

• 申請號: 202010556886.3
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111458395B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 田啟明;亓俊濤
• 申請（專利權）人: 北京英視睿達科技有限公司
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416;H03H21/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 劉濤

1.一種改變Q值的電化學傳感器輸出電壓的卡爾曼濾波方法，

將電化學傳感器的輸出電壓假設為一個離散控制過程，離散控制過程受到噪聲的影響，該噪聲的協方差用Q表示，其特征在于，

利用上一時刻電化學傳感器輸出電壓的最優估計值X(k-1|k-1)對當前時刻電化學傳感器輸出電壓進行估計得到當前時刻電化學傳感器輸出電壓的預測值X(k|k-1)；

將當前時刻電化學傳感器的實際輸出電壓作為測量值Z(k)，計算所述測量值Z(k)與當前時刻的所述預測值X(k|k-1)的差值，比較該差值與閾值Th的大小，根據所述比較的結果對所述離散控制過程的噪聲的協方差Q進行更新；如果測量值Z(k)減去當前時刻的預測值X(k|k-1)的所述差值大于閾值Th，則將Qmax作為更新后的Q；如果測量值Z(k)減去當前時刻的預測值X(k|k-1)的差值小于等于閾值Th，則將Qmin作為更新后的Q，其中Qmax Qmin，Qmax和Qmin均為預設的經驗值；

根據所述更新后的協方差Q來進一步計算當前時刻的卡爾曼增益Kg(k)，并進而根據所述測量值Z(k)、所述卡爾曼增益Kg(k)以及當前時刻電化學傳感器輸出電壓的預測值X(k|k-1)來計算當前時刻的電化學傳感器輸出電壓的最優估計值X(k|k)。

2.如權利要求1所述的卡爾曼濾波方法，其特征在于，所述利用上一時刻電化學傳感器輸出電壓的最優估計值X(k-1|k-1)對當前時刻電化學傳感器輸出電壓進行估計得到當前時刻電化學傳感器輸出電壓的預測值X(k|k-1)的具體計算方法是：

X(k|k-1)=X(k-1|k-1)，

所述卡爾曼濾波方法，還包括預測對應于X(k|k-1)的后驗估計誤差協方差P(k|k-1) ：

P(k|k-1)=P(k-1|k-1)+Q，

其中P(k-1|k-1)是上一時刻更新后的后驗估計誤差協方差。

3.如權利要求2所述的卡爾曼濾波方法，其特征在于，還包括對當前時刻的后驗估計誤差協方差P(k|k)進行更新：

P(k|k)=(1-Kg(k))P(k|k-1) 。

4.如權利要求1所述的卡爾曼濾波方法，其特征在于，所述計算當前時刻的卡爾曼增益Kg(k)的具體過程為：

Kg(k)=P(k|k-1)/(P(k|k-1)+R)

其中R為測量噪聲的協方差；

所述計算當前時刻的電化學傳感器輸出電壓的最優估計值X(k|k)的具體過程為：

X(k|k)=X(k|k-1)+Kg(k)(Z(k)-X(k|k-1)) 。

5.采用如權利要求1-4任一所述的卡爾曼濾波方法對電化學傳感器進行標定的方法，其特征在于，將待標定的電化學傳感器安裝在標定設備（1）中，在標定工裝中先后輸入不同標準濃度的標氣，利用如權利要求1-4任一所述的卡爾曼濾波方法對電化學傳感器輸出的電壓數據進行卡爾曼濾波，得到濾波后的輸出電壓數據，利用所述濾波后的輸出電壓數據，以及所述標氣的標準濃度參數，來計算所述待標定的電化學傳感器的零點參數以及靈敏度參數。