[发明专利]一种基于Kalman滤波的气体超声波流量计融合方法和系统

摘要

提出采用Kalman滤波对各个声道的流量结果进行融合，充分合理地利用多个声道的流量信息，有效地判断并剔除异常值，使得输出流量更稳定，提高了气体超声波流量计测量的准确性和实时性。基于Kalman滤波的气体超声流量计融合方法步骤为求各声道的流量值，既求A声道的流量结果QA和B声道的流量结果QB；求各声道权重系数ωi；对各声道流量结果进行Kalman滤波融合，依次进行状态预测、协方差预测、误差增益更新、状态更新、协方差更新五个步骤，将各个声道计算的流量结果融合成一个流量结果；将融合后的结果乘以流场修正系数K，得到最终输出的流量结果Q。

主权项

一种基于Kalma滤波的气体超声波流量计融合方法和系统，包括换能器单元、电源管理模块、发射/接收声道切换选通电路、激励产生和放大电路、回波调理和采样电路、FPGA最小系统、DSP最小系统和基于Kalman滤波的气体超声波流量计融合方法的处理软件；通过DSP向FPGA发送激励起始信号，并且切换选通声道；当DSP收到转存起始信号后，开始读取FPGA中存储的采样回波信号；对得到的回波信号进行信号处理，求得回波信号在顺流、逆流中的传播时间；然后，根据已拆分的声道，求两个单声道的流量值QA和QB；求各声道的权重系数ωi；结合QA和QB以及权重系数ωi，对各声道的流量值进行Kalman滤波融合处理；最终输出融合后的流量值Q；其特征在于：基于Kalman滤波的气体超声波流量计融合方法，不针对回波信号进行Kalman滤波处理，而是针对每个单声道的流量结果进行Kalman滤波融合；它包括第一步：求各声道流量值；第二步：求各声道权重系数ωi；第三步：对流量结果进行Kalman滤波融合；第四步：融合后的流量结果乘以流场修正系数K，得到最终输出的流量结果Q；采用Kalman滤波对各个声道的流量结果进行融合，充分利用多个声道的流量信息，有效地判断和剔除异常值，提高测量的准确性，使得流量结果的输出更稳定，同时，也利用了Kalman滤波的存储优势，提高系统的实时性，达到更佳的测量效果。