[发明专利]一种激光三角法位移传感器的标定方法

权利要求书

1.一种激光三角法位移传感器的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

标定系统初始化，获取位移传感器的测量值X与激光干涉仪的测量值T，共同组成原始数据集；

数据预处理：将原始数据集映射至标准数据集，使用多元卡尔曼滤波算法对标准数据集进行滤波处理，得到平滑的数据集；

根据弦长参数化法将平滑的数据集进行处理，得到节点矢量的参数序列即标定数据集；

将实时获取的移传感器的测量值带入标定数据集，得到与之对应的位移真值；

所述根据弦长参数化法将平滑的数据集进行处理，得到节点矢量的参数序列即标定数据集具体为：

设激光干涉仪测量的目标数据结构为z[d,1]，将X_k映射到z[d,1]中,得到若干段曲线，则各分段长度为l_i＝|z_i-z_i-1|(i＝1,2,...,d)，总边长将其展直并归一化后，得到节点矢量为：

2.根据权利要求1所述的一种激光三角法位移传感器的标定方法，其特征在于，所述标定系统初始化具体为：以PSD为圆心，调整光斑在PSD上的成像位置，使位移传感器的输出为0，并将激光干涉仪调零。

3.根据权利要求1所述的一种激光三角法位移传感器的标定方法，其特征在于，所述标准数据集为其中表示第k次位移传感器测量数据；r_k表示第k次激光干涉仪测量数据，k＝0,1,…,m，为间隔采样标识，n为位移传感器采样点个数，m表示采样间隔次数。

4.根据权利要求1或3所述的一种激光三角法位移传感器的标定方法，其特征在于，所述数据预处理具体为：

利用传统卡尔曼滤波对k＝0、k＝1时刻进行处理，得到滤波结果X₁、X₂；当k≥2时，滤波器采用如下的状态方程：

X_k,k-1,k-2＝a×φ_k,k-1,k-2X_k-1+(1-a)X_pre+W_k-1,k-2

式中，X_k,k-1,k-2和X_k-1分别表示k时刻的位置信息估计和k-1时刻的位置信息最优估计；φ_k,k-1,k-2为状态转移矩阵；W_k-1,k-2为估计误差矩阵；a为估计参数；Z_k为观测量；X_pre表示局部近似线性估计，其表达式为:

对k时刻X_k的最佳估计剩余求解过程如下：

P_k＝(Ι-k_kH_k)P_k,k-1

X_k＝X_k,k-1,k-2+k_k(Z_k-H_kX_k,k-1,k-2)

式中：P_k,k-1在代表根据PSD上一时刻的状态进行估计的误差协方差矩阵；P_k为预测误差的协方差矩阵；Q_k和R_k分别为传感器状态估计误差和隐含于位移传感器测量数据中观测误差的方差阵；k_k为k时刻的卡尔曼增益；H_k表示观测转移矩阵，φ_k是状态转移矩阵。