CN102571032B - 用滚动平滑滤波对测量数据进行后处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种用滚动平滑滤波对测量数据进行后处理的方法，利用本方法不依赖硬件、滤波特性更改方便，可靠性高。本发明通过下述技术方案予以实现：设置一个对燃油油量信号进行后处理的滚动平滑数字软件滤波器，在所述数字软件滤波器中，设置滤波队列地址(1)、滤波队列长度设定单元(2)、滤波极限(3)、滤波上限(4)、滤波下限(5)、采样值(6)和滤波输出值(7)；首先利用Δ_limit将明显的虚假数据拒之门外；然后利用Δ_upper和Δ_lower对采样数据进行可信度分析；最后进行队列填充和K次平均。本发明用软件算法实现对燃油油量信号进行后处理的滚动平滑滤波器，采用数字滤波方法对油量信号平滑处理，消除油面波动误差，克服了机动飞行带来油量测量的误差。

Description

用滚动平滑滤波对测量数据进行后处理的方法

技术领域

本发明关于主要应用于飞机燃油油量信号进行后处理的方法。

背景技术

目前基于计算机技术的数字式燃油测量系统，大大提高了油量测量的精度，却带来了测量稳定性不好的问题。实际应用中输出的油量数据会频繁跳动，甚至输出和实际情况相去甚远的油量数据，这已严重影响到飞行员对飞机工作状态的正确判断。现有技术通常采用硬件滤波器的方法，在测量部件前端对模拟式的燃油油量数据测量信号进行前端处理。硬件滤波器的不足之处是滤波参数不易更改，不能对频率很高或很低的信号进行滤波，且存在阻抗匹配问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有燃油测量数据的不足之处，提供一种不依赖硬件、可靠性高、滤波特性更改方便，使用滚动平滑滤波的数据处理方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用滚动平滑滤波对测量数据进行后处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：

设置一个对燃油油量信号进行后处理的滚动平滑数字软件滤波器，在所述数字软件滤波器中，设置滤波队列地址1、滤波队列长度设定单元2、滤波极限3、滤波上限4、滤波下限5、采样值6和滤波输出值7；首先利用Δ_limit将明显的虚假数据拒之门外；然后利用Δ_upper和Δ_lower对采样数据进行可信度分析；最后进行队列填充和K次平均，其中Δ_limit为油量采样值S_i的有效范围，为正值，Δ_upper和Δ_lower分别是增量上下限，k为队列长度。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

本发明采用软件滤波器的方法对测量数据进行后处理，而不是采用硬件滤波器的方法，在测量部件前端对模拟式的测量信号进行前端处理。能够对频率很高或很低的信号进行滤波，同时，滤波参数非常容易更改。用数字滤波方法消除油面波动误差，对油量信号进行必要的平滑处理，保证了采集的数据尽可能向真实靠近，克服飞机机动飞行带来油量测量的误差。

本发明采用软件算法来实现数字滤波滤波器，数字滤波器无需硬件，只是一个计算过程，因此可靠性高，不存在阻抗匹配问题。该数字滤波可以对频率很高或很低的信号进行滤波，这是模拟式硬件滤波器所不及的；用软件算法实现，可以使多个输入通道共用一个软件滤波器，减低硬件成本；只要适当改变软件滤波器的滤波程序和运算参数，即可改变滤波特性，且便于更改。

附图说明

本发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

图1是本发明滚动平滑数字软件滤波器虚拟层叠示意图。

图2是本发明滚动平滑算法的程序流程图。

具体实施方式

参见图1。在所述数字软件滤波器中，设置有滤波队列地址1、滤波队列长度设定单元2、滤波极限3、滤波上限4、滤波下限5、采样值6和滤波输出值7。滤波队列地址1定义了采样数据的存放起始位置，滤波队列长度设定单元2定义了滤波的响应速度，滤波极限3定义了粗大误差的值，滤波上限4和滤波下限5定义了滤波的响应速度，采样值6定义了采样数据的输入接口，滤波输出值7定义了滤波的输出接口。其工作原理是首先利用Δ_limit将明显的虚假数据去除；然后利用Δ_upper和Δ_lower对采样数据进行可信度分析；最后进行队列填充和K次平均，其中Δ_limit为油量采样值S_i的有效范围，为正值，Δ_upper和Δ_lower分别是增量的上限、下限。

参阅图2。由于飞机的实际油量是按一个比较稳定的耗油速度减少的，所以这里引入油量可信采样值的概念：可信采样值Vi在一定的范围内变化，当它是往下变化时，可信采样值Vi相对基准油量最大不超过Δ_lower，也是可以往上变化的，但最大不能超过Δ_upper。因为油量的总体趋势是往下变化的，所以|Δ_lower|＞|Δ_upper|  (1)。

数字软件滤波器开始运行后，得到的采样值Vi，必须经过K个测量周期将数据队列填满，以取平均值的方法得到一个基准油量值，作为后续比较的基础。在队列填满的基础上，数字软件滤波器的新采样值Vi与基准油量值的差值即为Δ，首先将Δ与Δ_limit比较可将明显的虚假数据拒之门外；如果Δ小于Δ_limit且又在|Δ_lower|～|Δ_upper|区间，就认为它是可信的进入数据队列，然后取这K个数据的平均值(同时要将最早的数据从队列中推出，为新的数据进入留出空间)；这个平均值就是一个新的经过软件滤波后的油量值，同时作为下一个滤波周期的基准油量。这样就能在保证测量的跟随性的前提下提高测量的稳定性，比较好的反映出油量的真实变化情况。

数字软件滤波器的可信采样值V_i的数学表达式为：

$V_i=\left\{\begin{array}{ccc}{U}_{i-1}& ............& {\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{limit}}\&le;\mathrm{\&Delta;}\\ U_{i-1}+{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{upper}}& ............& 0<{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{upper}}\&le;\mathrm{\&Delta;}\\ S_i& ............& {\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{lower}}<\mathrm{\&Delta;}<{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{upper}}\\ U_{i-1}+{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{lower}}& ............& \mathrm{\&Delta;}\&le;{\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{lower}}<0\\ U_{i-1}& ............& {\mathrm{\&Delta;}}_{\mathrm{limit}}\&le;\left|\mathrm{\&Delta;}\right|\end{array}\right....\left(2\right)$

其中：U_i-1——第i-1个测量周期的油量实际输出数据；

      Δ＝S_i-U_i-1；

      Δ_limit——油量采样值S_i的有效范围，为正值。

选择参数：公式(1)和(2)中的各个参数对测量系统的跟随性和稳定性有直接的影响，恰当的选择参数是系统能否成功的关键。

在所有的参数中，队列长度k和增量上下限Δ_upper、Δ_lower对系统的跟随性和稳定性影响最为明显，必须在满足规定的滤波响应时间的基础上，经过详细的分析试飞数据和理论推理才能得到合适的值。

Claims (1)

1.一种用滚动平滑滤波对测量数据进行后处理的方法，其特征在于，包括如下步骤： 

设置一个对燃油油量信号进行后处理的滚动平滑数字软件滤波器，在所述数字软件滤波器中，设置滤波队列地址(1)、滤波队列长度设定单元(2)、滤波极限(3)、滤波上限(4)、滤波下限(5)、采样值(6)和滤波输出值(7)，其中，滤波极限(3) 定义了粗大误差的值；首先利用Δ_limit将明显的虚假数据拒之门外；然后利用Δ_upper和Δ_lower对采样数据进行可信度分析；最后进行队列填充和k次平均，其中Δ_limit为油量采样值S_i的有效范围，为正值，Δ_upper和Δ_lower分别是增量上下限，k为队列长度，数字软件滤波器的可信采样值V_i的数学表达式为：

其中：U_i-1表示第i-1个测量周期的油量实际输出数据；

Δ＝S_i-U_i-1 ，其中Δ表示油量采样值S_i和第i-1个测量周期的油量实际输出数据U_i-1的差值；

当数字软件滤波器得到的可信采样值V_i落在|Δ_lower|～|Δ_upper|区间，就认为它是可信的；当采样到一个极端大值，则认为它是无效的，并将其剔除。