非稳态液面多传感器加权系数动态分配方法

摘要

本发明涉及液位测量技术领域，具体提供了一种非稳态液面多传感器加权系数动态分配方法，首先获取t时刻各传感器采集液位的集合，获取t‑1时刻传感器阵列采集到的液位，计算每个传感器的液位变化率，并得到t时刻各传感器的液位变化率，然后计算所有传感器变化率之和，并将其分别与每个传感液面变化率作比值得到无量纲参数集合，计算该集合的无量纲参数之和，最后以无量纲参数之和将上述集合中的各无量纲参数作归一化处理，得到t时刻分配到各传感器的权重系数。

权利要求

1.一种非稳态液面多传感器加权系数动态分配方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，获取t时刻各传感器采集的液位[H1(t),H2(t),…Hi(t)]，其中Hi(t)表示t时刻编号为i的传感器采集到的液位；

获取t-1时刻传感器阵列采集到的液位[H1(t-1),H2(t-1),…Hi(t-1)]；

通过公式(1)计算每个传感器的液位变化率，并得到t时刻各传感器的液位变化率公式(1)中，T为采样周期；

步骤二，通过公式(2)计算所有传感器变化率之和Sum(t)：将Sum(t)分别与每个传感液面变化率 作比值得到无量纲参数集合(3)：通过公式(4)计算集合(3)的无量纲参数之和S(t)：步骤三，以无量纲参数之和S(t)将集合(3)中的各无量纲参数作归一化处理，得到t时刻分配到各传感器的权重系数：步骤四，将各权重系数乘以对应的各传感器的采样值，最后得到油面高度测量值。

2.根据权利要求1所述的非稳态液面多传感器加权系数动态分配方法，其特征在于：采样周期T为1s。

说明书

非稳态液面多传感器加权系数动态分配方法

技术领域

[0001] 本发明涉及液位测量技术领域，特别涉及。

背景技术

[0002] 在运行过程中，飞行器、船舶、车辆在动态使用环境中受变化外力作用，内部液体储箱中的油液在惯性力作用下液面难以达到稳定，这给以液位测量为基础的油液指示系统带入了额外的误差，增加储箱中相似传感器数量和采用加权融合算法可以抑制误差扩大，
目前普遍采用数学平均加权，视每个有效传感器的权重相等，与储箱中不同区域液面变化
速率不等的事实存在矛盾，造成目前油液储量指示精度低、变化大、稳定性差等问题，亟待新的多传感器加权系统分配方法优化液位测量数据处理算法。

发明内容

[0003] 为克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种非稳态液面多传感器加权系数动态分配方法，包括如下步骤：

[0004] 步骤一，获取t时刻各传感器采集的液位[H1(t),H2(t),…Hi(t)]，其中Hi(t)表示t时刻编号为i的传感器采集到的液位；

[0005] 获取t-1时刻传感器阵列采集到的液位

[0006] [H1(t-1),H2(t-1),…Hi(t-1)]；

[0007] 通过公式(1)计算每个传感器的液位变化率，并得到t时刻各传感器的液位变化率

[0008]

[0009] 公式(1)中，T为采样周期；

[0010] 步骤二，通过公式(2)计算所有传感器变化率之和Sum(t)：

[0011]

[0012] 将Sum(t)分别与每个传感液面变化率 作比值得到无量纲参数集合(3)：

[0013]

[0014] 通过公式(4)计算集合(3)的无量纲参数之和S(t)：

[0015]

[0016] 步骤三，以无量纲参数之和S(t)将集合(3)中的各无量纲参数作归一化处理，得到t时刻分配到各传感器的权重系数：

[0017]

[0018] 步骤四，将各权重系数乘以对应的各传感器的采样值，最后得到油面高度测量值。

[0019] 优选的，采样周期T为1s。

[0020] 本发明提供的非稳态液面多传感器加权系数动态分配方法，具有如下有益效果：

[0021] 1、动态油液储量指示更平稳：由液位转换成油液储量时，采用本发明的技术方法动态调整和匹配传感器阵列的权重系数，在相同的外部环境作用下，增加了液面相对稳定
的传感器在测量系统中的权重，减小变化幅度剧烈的传感器权重，有效降低了受瞬态的外
部因素作用时液面测量系统的敏感性，从而使油液储量指示值更稳定；

[0022] 2、动态油液储量指示更准确：为了获得更大范围的姿态角度补偿能力，储箱中的传感器阵列往往分布在储箱的不同区域，根据几何理论，在油液运动到同一液面倾斜角度
的过程中，距离储箱中心位置越近的传感器，液位变化最小、所需时间最短，反之，越靠近储箱边缘液位变化最大、所需时间最长。根据这一现象，本发明方法以液位变化率动态调整每个传感器的权重系数，有效降低了油箱边缘附近传感器在油液测量系统中的比重，减小了
油液流动滞后和传感器几何位置因素引入的误差，从而使油液储量指示值更接近真实值。

附图说明

[0023] 图1是非稳态液面多传感器加权系数动态分配方法的流程图。

具体实施方式

[0024] 为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

[0025] 需要说明的是：下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全
部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0026] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，均仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保
护范围的限制。

[0027] 本发明提供了一种动态、易于实现的多传感器加权系数分配方法，优化由液位数据计算油液储量过程的加权融合算法，对于一个内部油液流动顺畅的设置有多个液位测量
传感器的储箱，在每个采样周期取传感器阵列输出的高度测量值，分别与上一周期的采样
值进行比较，获得传感器阵列的高度变化速度，以每个元素之和作归一化处理后，获得单个传感器的权重系数，用于航空器、航天器、船舶、车辆在运动过程中获得准确的内部油液储量，改善、解决当前类似系统存在的精度低、稳定性差等问题，该方法具体实施流程如图1所示，其实施步骤如下：

[0028] 假设采样周期T＝1.0s，用i表示传感器编号，Hi表示编号为i的传感器采集到的液位，Hi(t)表示t时刻编号为i的传感器采集到的液位， 表示t时刻编号为i的传感器的
液位变化率，Sum(t)表示t时刻所有传感器液位变化率之和；

[0029] 首先获取t时刻各传感器采集的液位[H1(t),H2(t),…Hi(t)]，并获取t-1时刻传感器阵列采集到的液位[H1(t-1),H2(t-1),…Hi(t-1)]，通过公式(1)计算每个传感器的液位
变化率，并得到t时刻各传感器的液位变化率

[0030]

[0031]

[0032] 然后通过公式(2)计算所有传感器变化率之和Sum(t)：

[0033]

[0034] 并将Sum(t)分别与每个传感液面变化率 作比值得到无量纲参数集合(3)：

[0035]

[0036] 通过公式(4)计算集合(3)的无量纲参数之和S(t)：

[0037]

[0038] 最后以无量纲参数之和S(t)将集合(3)中的各无量纲参数作归一化处理，得到t时刻分配到各传感器的权重系数：

[0039]

[0040] 将各权重系数乘以对应的各传感器的采样值，最后得到油面高度测量值。

[0041] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为
准。