[发明专利]基于多路位置检测传感器的数据滤波融合算法及装置

说明书

本发明提出了基于多路位置检测传感器的数据滤波融合算法及装置，通过设置单通道滤波模块对每路数据进行单通道的滤波，能够消除错误的数据和故障采集通道，并且能够实现传感器故障实时监测和数据传送；设置多路数据融合模块将滤波后的各路数据进行比较和融合，进一步提高位置数据的精度和刷新速度，并实现多路传感器通道的冗余；为了能够获得精度和采集速度均满足位置控制系统要求的位置检测数据，本发明的位置监测系统采用多种类型的位置传感器采集数据。

技术领域

本发明型专利涉及位置监测领域，尤其是基于多路位置检测传感器的数据滤波融合算法及装置。

背景技术

在高精度的位置和速度控制系统中，对位置检测的数据采集的量程、速度和检测精度都有较高的要求，比如某大惯量、多轴刚性运转平台要求线性绝对位置的量程达到数百米，采集数据刷新速度达到1ms，并要求检测精度达到0.1毫米级。常见的光栅尺、磁条式线性位置检测器的采集速度和精度较高，但量程最大只有几十米；增量型旋转编码器的速度和量程满足要求，但精度只有毫米级，无法满足要求；条码定位系统PCV的量程和精度满足要求，但数据刷新速度较慢，最大为40Hz级。因此，为解决上述问题，在位置控制系统中，设计一种基于多路位置检测传感器的数据滤波融合算法及装置，比如多路旋转增量型编码器加上一路PCV线性位置编码器，并设计一种算法，将多路不同类型的位置检测传感器数据进行滤波和融合，最终获得高精度、高速的位置检测数据，满足位置控制系统的要求，并实现传感器通道的冗余。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了基于多路位置检测传感器的数据滤波融合算法及装置，以获得高精度、高速的位置检测数据，满足位置控制系统的要求，并实现传感器通道的冗余。

本发明的技术方案是这样实现的：一方面，本发明提供了一种基于多路位置检测传感器的数据滤波融合算法，包括如下步骤：

S100：配置多路位置传感器采集系统和位置数据处理系统，每路传感器采集系统包括若干个通道，每个通道设置一个位置检测传感器；多路位置传感器系统分别独立的采集传感器数据；

S200：位置数据处理系统判断各路独立设置的位置检测传感器数据是否异常，清除异常的传感器数据，并根据正常的各位置检测传感器数据计算有效数据的平均值；

S300：位置数据处理系统判断各位置检测传感器数据计算有效数据的平均值是否满足平均值限幅的要求；如果满足平均值限幅要求，则执行步骤S400；否则跳过步骤S400直接执行步骤S500；

S400：满足平均值限幅要求时，计算多路位置检测传感器数据的平均值；

S500：位置数据处理系统判断其中一路位置检测传感器采集的数据是否正常；如果数据正常，则采用传感器数据加权算法计算最终位置值；否则将其他路中正常的位置检测传感器数据作为最终位置值。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤S200判断各路独立设置的位置检测传感器数据是否异常的方法是：如果该路位置检测传感器数据正常，则计算选择位置检测传感器的有效数据平均值；如果该路位置检测传感器数据异常且发生异常的位置检测传感器的数量大于等于2个，则认为该路位置检测传感器采集系统整体故障，则保持位置数据0输出，并发出系统故障报警；如果该路位置检测传感器数据异常且发生异常的位置检测传感器的数量小于2个，则剔除异常数据，采集和处理正常的位置检测传感器数据。

更进一步优选的，所述步骤S200中，计算各路传感器有效数据的平均值，包括如下步骤：

S201：多路传感器采集系统分别获取各个位置检测传感器的多个位置的历史数据；

S202：分别选取各个位置检测传感器的历史数据中的最大值和最小值；

S203：消除异常的历史数据，计算各传感器有效数据的平均值；