CN105067097A - 可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法 - Google Patents

可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法，其包括，步骤一、在所述测量平台的上侧，与各所述称重传感器位置相对应之处，设置n个测量区域；步骤二、将预知重量的砝码放置在所述测量区域内，每次将砝码放置在一个测量区域内，并采集各次各称重传感器感测到的电压值，直到采集n次；步骤三、根据步骤二中采集到的电压值和预知的砝码重量，推算各称重传感器的电压值转换成重量值所需乘积系数；步骤四、根据步骤三中得到的乘积系数实现了对测量平台下侧每一个称重传感器的测量校准，从而实现该测量台的在线标定。本发明提供无人机质量测量台在线标定方法，本方法具有操作简单、标定精度高和通用性强的优点。

Description

可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法
技术领域
本发明属于质量测量台领域，特别涉及一种可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法。
背景技术
无人机质量测量台是利用设置在测量平台下部的多个称重传感器的空间位置信息、每个称重传感器测量的重量值和测量平台测量的总重量来判断无人机的质量。对于无人机质量测量台而言，每个称重传感器的空间位置信息是已知的，因此准确确定每个称重传感器测量的重量值和总重量值是无人机质量测量台测量能否准确测量的决定因素。
每个称重传感器根据其承受的重量值输出一电压值U，并且该电压值U与称重传感器承受的重量值G满足线性模型，该线性模型为：
G＝Uμ
式中，μ——称重传感器的输出线性比例系数。
对于向无人机、汽车衡、轨道衡、皮带秤等测量装置上，经常采用多个称重传感器共同感知一个负载重量的方法，而多个称重传感器输出的电压值U与其承受的无人机、汽车或轨道等的重量G也呈线性关系，其模型为：
μ1U1+μ2U2+μ3U3+....+μnUn＝G
式中，其中，U1、U2...Un表是每个所述称重传感器最终输出的电压值；μ1、μ2...μn表示每个所述称重传感器输出的电压值与其承受重量的线性比例系数；G表示无人机质或汽车或轨道测量的重量。
因此，对于无人机质量测量台其准确确定每个称重传感器测量的重量值和测量台测量总重量的关键点是确定每个所述称重传感器输出的电压值与其承受重量的线性比例系数μ。
综合上述分析，为了保证无人机质量测量台测量的准确度，对无人机质量测量台进行标定就是对无人机每个称重传感器输出的电压值与其承受的重量值的线性关系系数的标定。
在现有技术中，上述线性关系系数的标定主要包括如下两种方法：一种是单称重传感器离线标定，第二种是多称重传感器在线标定。单称重传感器离线标定是利用测力计或者标准力传感器标定，以图1所示的装置为例，将标准力传感器与待标定的力传感器串连，然后利用电机、丝杠、液压缸等传动机构对传感器施加一系列压力，压力大小可以直接通过标准测力计得到，再根据待标定传感器的输出信号就能得到其线性比例系数，这种方法需要专业的标定设备，每次标定需要在有实验条件的部门或单位进行，标定完毕后再将传感器安装至测量设备上，不但步骤繁琐，而且传感器在标定状态和测量状态不一致，可能导致实际应用是产生较大测量误差。
因此，在多传感器的工程应用上一般采用数字量求和法(DPA——DigitalParametersAddition)进行标定。该方法是一种多称重传感器标定方法，就是将各个称重传感器的输出信号进行信号调理、A/D转换，最后再由计算机采集各路数字信号，最后对数据进行累加，得到带有传感器输出线性比例系数的方程组，最后解算标定方程组得到各个传感器的线性比例系数。因此可将多称重传感器在线标定问题看作是一个线性回归问题。
现以三个称重传感器组成的测量系统为例，对数字量求和标定法的步骤进行简要说明，如图2所示：
第一步，测量工装空载时的重量，即系统皮重G0：
μ 1 U 1 0 + μ 2 U 2 0 + μ 3 U 3 0 = G 0 - - - ( 1 )
式中，μi——第i个称重传感器输出的线性比例系数；
Ui0——工装空载时，第i个称重传感器输出的电压值。
第二步，依次在托盘上放置总重质量为G1、G2……Gn的砝码，n≥3，得到下式：
式中，Uij——加载质量为Gj的砝码时，第i个称重传感器输出的电压值。
第三步，根据式(1)和(2)得到如下方程组：
(3)可写为如下线性方程组的形式：
Uμ＝G(4)
最后采用最小二乘估计进行解算，得到参数估计值：
μ＝(UTU)-1UTG(5)
传统的数字量求和法在一定程度上解决了单称重传感器标定的问题，但是在实验过程中，经过多次标定后发现，传统数字量求和法的标定精度很不稳定，具有很强的随机性。这是因为根据数字量求和标定法建立标定方程组G＝Uμ可知，实际标定过程中不可避免的会存在误差ΔU和误差ΔG，因此导致Δμ的产生。因此标定方程组可写成如下形式：
(U+ΔU)(μ+Δμ)＝G+ΔG(6)
为方便推导，假定(U+ΔU)非奇异，所以：
Δμ＝-U-1ΔU(μ+Δμ)+U-1ΔG(7)
等号两端取范数，并利用向量范数的三角不等式及矩阵和向量范数的相容条件得：
| | Δ μ | | ≤ | | U - 1 | | | | Δ U | | ( | | μ | | + | | Δ μ | | ) + | | U - 1 | | | | Δ G | | ⇒ ( 1 - | | U | | | | U - 1 | | | | Δ U | | | | U | | ) | | Δ μ | | | | μ | | ≤ | | U | | | | U - 1 | | ( | | Δ U | | | | U | | + | | Δ G | | | | G | | ) - - - ( 8 )
式中||U||||U-1||即为矩阵U的条件数，用cond(U)表示，因此式(8)整理为：
|| Δ μ || || μ || ≤ c o n d ( U ) 1 - c o n d ( U ) || Δ U || || U || ( || Δ U || || U || + || Δ G || || G || ) - - - ( 9 )
可进一步表示为：
| | Δ μ | | | | μ | | ≤ c o n d ( U ) ( | | Δ U | | | | U | | + | | Δ G | | | | G | | ) - - - ( 10 )
通过上式可以看出，方程组解的相对误差不但与ΔU和ΔG有关，还与矩阵U的条件数cond(U)＝||U||||U-1||有关。而传统的数字量求和标定法建立的标定方程，很容易导致cond(U)非常大，因此导致了标定误差的增大。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种多称重传感器在线标定的方法，本方法保证多称重传感器的线程方程中，称重传感器输出的电压值的条件数最小化，准确、高效地对多称重传感器进行在线标定，。
本发明还有一个目的是提供一种无人机质量测量台在线标定的方法，利用多个已知重量的砝码并将其放置在测量平台与每个称重传感器相对应的位置上，保证称重传感器输出的电压值的条件数约等于1，从而保证无人机质量测量台在线标定的准确性。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种无人机质量测量台在线标定方法，所述无人机质量测量台包括一测量平台和支撑在所述测量平台下侧的n个称重传感器，该无人机质量测量台在线标定方法包括一下步骤：
步骤一、在所述测量平台的上侧，与各所述称重传感器位置相对应之处，设置n个测量区域；
步骤二、将预知重量的砝码放置在所述测量区域内，每次将砝码放置在一个测量区域内，并采集各次各称重传感器感测到的电压值，直到采集n次；
步骤三、根据步骤二中采集到的电压值和预知的砝码重量，推算各称重传感器的电压值转换成重量值所需乘积系数；
步骤四、根据步骤三中得到的乘积系数实现了对测量平台下侧每一个称重传感器的测量校准，从而实现该测量台的在线标定。
优选的是，所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法中，每个所述测量区域为一圆形区域，所述圆形区域的中心位于每个所述称重传感器中心的竖直线上，且所述圆形区域以10-30厘米为半径。
优选的是，所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法中，每个所述砝码放置在每个所述称重传感器的正上方。
优选的是，所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法中，所述步骤三中，各称重传感器的电压值转换成重量值的公式为：
μU＝G
其中，U表示每个所述称重传感器输出的电压值；G表示砝码的重量值；μ表示每个所述称重传感器输出的电压值转换为重量值所需乘积的系数。
优选的是，所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法中，所述测量平台下每个称重传感器输出的电压值与所述测量平台上测量的重量值的公式为：
μ1U1+μ2U2+μ3U3+....+μnUn＝G
其中，U1、U2...Un表是每个所述称重传感器最终输出的电压值；μ1、μ2...μn表示每个所述称重传感器输出的电压值与其承受重量的线性比例系数；G表示所述无人机质量测量台测量的重量。
优选的是，所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法中，所述步骤二中还包括测量所述测量平台重量G0，其方程式为：
μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0
其中，U1 0、U2 0...Un 0表示每个所述称重传感器输出的电压值。
优选的是，所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法中，所述步骤三中推算各称重传感器的电压值转换成重量值所需乘积系数的具体过程为，利用采集到的电压值和预知的砝码重量构建所述电压值与所述测量平台上测量的重量值的线性方程组，所述线性方程组为：
μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0
μ1(U1 0+U1 1)+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+G1
μ1U1 0+μ2(U2 0+U2 1)+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+G1
.
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.
μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μn(Un 0+Un 1)＝G0+G1
μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0
μ1(U1 0+U1 2)+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+G2
μ1U1 0+μ2(U2 0+U2 2)+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+G2
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μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μn(Un 0+Un 2)＝G0+G2
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μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0
μ1(U1 0+U1 n)+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+Gn
μ1U1 0+μ2(U2 0+U2 n)+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+Gn
.
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μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μn(Un 0+Un n)＝G0+Gn
其中，G1、G2...Gn表示已知重量的n个砝码的重量值，Ui n中i表示第i个称重传感器，n表示测量平台上测量的砝码的重量值为Gn。
本发明的有益效果如下：
1、所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法中，保证了标定方程设计阵的条件数能够最大限度的接近最小值，能够减小外界误差对于标定结果的干扰，提高标定精度。
2、所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法中，该方法通用性强，对于多称重传感器组成的测量系统都可使用该方法对称重传感器进行标定。
3、所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法中，本方法操作过程简单，重复性好、准确度高。
附图说明
图1为本发明所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法的流程图；
图2为本发明其中一个实施例所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明公开了一种可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法，所述无人机质量测量台包括一测量平台和支撑在所述测量平台下侧的n个称重传感器，如图1所示，该方法至少包括：
步骤一、在所述测量平台的上侧，与各所述称重传感器位置相对应之处，设置n个测量区域；每个所述测量区域为一圆形区域，所述圆形区域的中心位于每个所述称重传感器中心的竖直线上，且所述圆形区域以10-30厘米为半径。
步骤二、将预知重量的砝码放置在所述测量区域内，每次将砝码放置在一个测量区域内，并采集各次各称重传感器感测到的电压值，直到采集n次；
步骤三、根据步骤二中采集到的电压值和预知的砝码重量，推算各称重传感器的电压值转换成重量值所需乘积系数；
所述测量平台下每个称重传感器输出的电压值与所述测量平台上测量的重量值的公式为：
μ1U1+μ2U2+μ3U3+....+μnUn＝G(1)
其中，U1、U2...Un表是每个所述称重传感器最终输出的电压值；μ1、μ2...μn表示每个所述称重传感器输出的电压值与其承受重量的线性比例系数；G表示所述无人机质量测量台测量的重量。
步骤3.1、测量所述测量平台重量G0，其方程式为：
μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0(2)
其中，U1 0、U2 0...Un 0表示每个所述称重传感器输出的电压值；
步骤3.2、将已知重量的n个砝码放置在分别所述测量平台的每个测量区域中，的利用采集到的电压值和预知的砝码重量构建所述电压值与所述测量平台上测量的重量值的线性方程组，并确定线程方程组系数，所述线性方程组为：
μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0
μ1(U1 0+U1 1)+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+G1
μ1U1 0+μ2(U2 0+U2 1)+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+G1
.
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μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μn(Un 0+Un 1)＝G0+G1
μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0
μ1(U1 0+U1 2)+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+G2
μ1U1 0+μ2(U2 0+U2 2)+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+G2
.
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μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μn(Un 0+Un 2)＝G0+G2
.
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μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0
μ1(U1 0+U1 n)+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+Gn
μ1U1 0+μ2(U2 0+U2 n)+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+Gn
.(3)
.
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μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μn(Un 0+Un n)＝G0+Gn
其中，G1、G2...Gn表示已知重量的n个砝码的重量值，Ui n中i表示第i个称重传感器，n表示测量平台上测量的砝码的重量值为Gn。
步骤四、根据步骤三中得到的乘积系数实现了对测量平台下侧每一个称重传感器的测量校准，从而实现该测量台的在线标定。
上述方案中，各称重传感器的电压值转换成重量值的公式为：
μU＝G(4)
其中，U表示每个所述称重传感器输出的电压值；G表示砝码的重量值；μ表示每个所述称重传感器输出的电压值转换为重量值所需乘积的系数。
在另一个实施方式中，
步骤一、将每个已知重量的砝码在测量平台上放置在每个称重传感器的正上方，每个砝码放置在每个所述称重传感器中心的竖直线上；
步骤二、将预知重量的砝码放置在所述测量区域内，每次将砝码放置在一个测量区域内，并采集各次各称重传感器感测到的电压值，直到采集n次；
步骤三、根据步骤二中采集到的电压值和预知的砝码重量，推算各称重传感器的电压值转换成重量值所需乘积系数；
所述测量平台下每个称重传感器输出的电压值与所述测量平台上测量的重量值的公式为：
μ1U1+μ2U2+μ3U3+....+μnUn＝G(1)
其中，U1、U2...Un表是每个所述称重传感器最终输出的电压值；μ1、μ2...μn表示每个所述称重传感器输出的电压值与其承受重量的线性比例系数；G表示所述无人机质量测量台测量的重量。
步骤3.1、测量所述测量平台重量G0，其方程式为：
μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0(2)
其中，U1 0、U2 0...Un 0表示每个所述称重传感器输出的电压值；
步骤3.2、将已知重量的n个砝码放置在分别所述测量平台的每个测量区域中，的利用采集到的电压值和预知的砝码重量构建所述电压值与所述测量平台上测量的重量值的线性方程组，并确定线程方程组系数，所述线性方程组为：
μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0
μ1(U1 0+U1 1)+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+G1
μ1U1 0+μ2(U2 0+U2 1)+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+G1
.
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μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+...+.μn(Un 0+Un 1)＝G0+G1
μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0
μ1(U1 0+U1 2)+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+G2
μ1U1 0+μ2(U2 0+U2 2)+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+G2
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μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μn(Un 0+Un 2)＝G0+G2
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μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0
μ1(U1 0+U1 n)+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+Gn
μ1U1 0+μ2(U2 0+U2 n)+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+Gn
.(3)
.
.
μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μn(Un 0+Un n)＝G0+Gn
其中，G1、G2...Gn表示已知重量的n个砝码的重量值，Ui n中i表示第i个称重传感器，n表示测量平台上测量的砝码的重量值为Gn。
步骤四、根据步骤三中得到的乘积系数实现了对测量平台下侧每一个称重传感器的测量校准，从而实现该测量台的在线标定。
上述方案中，各称重传感器的电压值转换成重量值的公式为：
μU＝G(4)
其中，U表示每个所述称重传感器输出的电压值；G表示砝码的重量值；μ表示每个所述称重传感器输出的电压值转换为重量值所需乘积的系数。
采用本方法可以满足传感器输出的电压值U的条件数cond(U)≈1提高在线标定的准确性，下面以无人机质量测量台包括三个称重传感器为例，对上述方法进行验证：
首先，进行空载测量，设载物台自身质量为G0，三个传感器输出数据分别为U0、V0、W0，因此得下式：
μ1U0+μ2V0+μ3W0＝G0(5)
其次，将重量为G1的砝码放置在1号传感器的正上方，为方便分析，将砝码看作是一个理想质点，假设砝码的全部重量都由1号传感器承受，1号传感器输出数据为U1，得到：
μ1(U0+U1)+μ2V0+μ3W0＝G0+G1(6)
同理将该砝码放置到2号称重传感器的正上方，得到：
μ1U0+μ2(V0+V1)+μ3W0＝G0+G1(7)
再将该砝码放置到3号称重传感器的正上方，得：
μ1U0+μ2V0+μ3(W0+W1)＝G0+G1(8)
此时得到了方程组：
U 1 0 0 0 V 1 0 0 0 W 1 μ 1 μ 2 μ 3 = G 1 G 1 G 1 - - - ( 9 )
继续加载不同质量的砝码G2,G3,…,Gn，并重复步骤二至步骤四，得到式(10)，等式两边左乘设计阵的转置，经整理最后标定方程为式(11)，对其进行解算即得到最终的标定结果。
U 1 0 0 0 V 1 0 0 0 W 1 . . . . . . . . . U n 0 0 0 V n 0 0 0 W n μ 1 μ 2 μ 3 = G 1 G 1 G 1 . . . G n G n G n - - - ( 10 )
Σ i = 1 n U i 2 Σ i = 1 n V i 2 Σ i = 1 n W i 2 0 0 0 Σ i = 1 n U i 2 Σ i = 1 n V i 2 Σ i = 1 n W i 2 0 0 0 Σ i = 1 n U i 2 Σ i = 1 n V i 2 Σ i = 1 n W i 2 μ 1 μ 2 μ 3 = Σ i = 1 n ( G i U i ) Σ i = 1 n V i 2 Σ i = 1 n W i 2 Σ i = 1 n ( G i V i ) Σ i = 1 n U i 2 Σ i = 1 n W i 2 Σ i = 1 n ( G i W i ) Σ i = 1 n U i 2 Σ i = 1 n V i 2 - - - ( 11 )
根据谱范数的定义及其推论对各称重传感器的电压值转换成重量值的公式μU＝G进行推导可知，条件数的计算公式为：
c o n d ( U ) = | | U | | | | U - 1 | | = λ m a x λ min - - - ( 12 )
为了使得上述条件数对测量结果影响最小，当λmin＝λmax时，条件数取最小值1，此时方程抗干扰能力最强，得到的结果最为准确。
而得到最后的计算公式为式(11)，该式中设计阵为对角阵，
Σ i = 1 n U i 2 Σ i = 1 n V i 2 Σ i = 1 n W i 2 0 0 0 Σ i = 1 n U i 2 Σ i = 1 n V i 2 Σ i = 1 n W i 2 0 0 0 Σ i = 1 n U i 2 Σ i = 1 n V i 2 Σ i = 1 n W i 2
该矩阵的3个特征值相同，均为即
λ 1 = λ 2 = λ 3 = Σ i = 1 n U i 2 Σ i = 1 n V i 2 Σ i = 1 n W i 2 - - - ( 13 )
即cond(U)＝1，达到最小值，进而使得解算误差最小。
此外，为了更好地说明本方法的有效效果，发明人提供比较试验如下：
<比较例1>
按照现有技术对无人机质量测量台进行在线标定，其具体过程如下：
所述无人机质量测量台上至少包括三个称重传感器，本比较试验中在无人机质量测量台上设置三个称重传感器。
将9个已知质量的砝码放置在无人机质量测量台的测量平台上的某一位置处，记录每个称重传感器输出的电压值和称量的砝码的质量，记录数据如表1所示：
表1现有技术无人机质量测量台在线标定过程数据表
将表1中的电压值对应地代入上述方程式(3)中，得到标定方程Uμ＝G，其中：
U = 431.2 425.0 421.1 599.0 597.0 1056.3 1424.8 1471.9 1432.0 194.0 208.8 218.5 300.9 298.9 67.6 60.6 38.4 52.6 219.2 210.5 203.2 303.1 306.9 80.9 80.8 54.8 81.1 T
G＝[700700700100010001000130013001300]T
解析标定方程式，得到系数μ的值如下：
μ＝(μ1、μ2、μ3)T＝(0.83070.86010.8013)T
为了验证现有技术在线标定方法的准确性，计算系数矩阵的条件数，计算结果如下：
cond(U)≈138.3
由此可见，利用现有技术对无人机质量测量台进行在线标定其系数矩阵的条件数远远大于1，说明利用该方程组得到的解可能会导致较大的误差，从而严重导致无人机质量测量台在线标定的准确性。
<比较例2>
利用本发明方法对无人机质量测量台进行在线标定，如图2所示，现对图2进行简单说明，图2中包括9个矩形块，每个矩形块表示所述测量平台，矩形块中用虚线连接的三个圆表示三个称重传感器，位于称重传感器上方的矩形和三角形表示不同重量的砝码，其中矩形砝码的重量为500kg，三角形发明的重量为50kg。其具体过程如下：
将已知质量的砝码分别放置在测量平台上与每个称重传感器相对于的测量区域内，并且优选的是，将砝码放置在每个称重传感器的正上方，记录每个称重传感器输出电压值和称量砝码的质量，数据记录数据如表2所示：
表2、利用本发明无人机质量测量台在线标定过程数据表
将表2中的电压值对应地代入上述方程式(3)中，得到标定方程Uμ＝G，其中：
U = 739.3 121.7 113 1096 136.8 164.1 1442.3 167.6 182.8 47.4 770.7 - 53.3 46.6 1087.9 - 78 51.6 1341.7 74 56.6 - 49.4 783.8 62.1 - 20.4 1118.7 72.9 55.9 1309.1 T
G＝[700700700100010001000130013001300]T
解析标定方程式，得到系数μ的值如下：
μ＝(μ1、μ2、μ3)T＝(0.82980.83050.8301)T
为了验证现有技术在线标定方法的准确性，计算系数矩阵的条件数，计算结果如下：
cond(U)≈1.3
通过技术本发明无人机质量测量台的在线标定方程的设计阵的条件数cond(U)，且条件数接近最小值1，说明此时的方程组是一个良态方程组。
为了更好地比较对比例1和对比例2中得到的方程系数对无人机质量测量平台的多个称重传感器的标定的准确性，本分别构建对比例1的无人机质量测量平台的线性方程式(14)，和对比例2的无人机质量测量平台的线性方程式(15)如下：
0.8307U1+0.8601U2+0.8013U3＝G(14)
0.8298U1+0.8305U2+0.8301U3＝G(15)
在无人机质量测量台中存储对比例1的线性方程式(14)，然后测量一个质量为1000kg的标准样件，重复测量10次，记录无人机质量测量台称量标准样件的质量值；再在无人机质量测量台中存储对比例2的线性方程式(15)，然后测量一个质量为1000kg的标准样件，重复测量10次，记录无人机质量测量台称量标准样件的质量值；测量结果如表3所示：
表3，无人机质量测量台测量结果对比表
利用表3的测量结果，计算对比例1的相对不确定度U95约等于0.05％，计算对比例1的相对不确定度U95约等于2.07％。
结果表明，当选择本发明方法的对比例2对无人机质量测量台的多称重传感器进行在线标定得到的标定系数，质量测量系统的相对不确定度能够控制在0.1％以内，而利用现有技术的对比例1对对无人机质量测量台的多称重传感器进行在线标定得到的标定系数，质量测量系统的相对不确定度则远大于前者。通过无人机质量测量台的实际称量进一步证明本发明方法对无人机质量测量台的多称重传感器的在线标定更加准确、有效。
尽管本发明的实施例已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (7)

1.一种可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法，所述无人机质量测量台包括一测量平台和支撑在所述测量平台下侧的n个称重传感器，其特征在于，包括：
步骤一、在所述测量平台的上侧，与各所述称重传感器位置相对应之处，设置n个测量区域；
步骤二、将预知重量的砝码放置在所述测量区域内，每次将砝码放置在一个测量区域内，并采集各次各称重传感器感测到的电压值，直到采集n次；
步骤三、根据步骤二中采集到的电压值和预知的砝码重量，推算各称重传感器的电压值转换成重量值所需乘积系数；
步骤四、根据步骤三中得到的乘积系数实现了对测量平台下侧每一个称重传感器的测量校准，从而实现该测量台的在线标定。
2.如权利要求1所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法，其特征在于，每个所述测量区域为一圆形区域，所述圆形区域的中心位于每个所述称重传感器中心的竖直线上，且所述圆形区域以10-30厘米为半径。
3.如权利要求2所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法，其特征在于，每个所述砝码放置在每个所述称重传感器的正上方。
4.如权利要求1所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法，其特征在于，所述步骤三中，各称重传感器的电压值转换成重量值的公式为：
μU＝G
其中，U表示每个所述称重传感器输出的电压值；G表示砝码的重量值；μ表示每个所述称重传感器输出的电压值转换为重量值所需乘积的系数。
5.如权利要求4所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法，其特征在于，所述测量平台下每个称重传感器输出的电压值与所述测量平台上测量的重量值的公式为：
其中，U1、U2...Un表是每个所述称重传感器最终输出的电压值；μ1、μ2...μn表示每个所述称重传感器输出的电压值与其承受重量的线性比例系数；G表示所述无人机质量测量台测量的重量。
6.如权利要求5所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法，其特征在于，所述步骤二中还包括测量所述测量平台重量G0，其方程式为：
其中，U1 0、U2 0...Un 0表示每个所述称重传感器输出的电压值。
7.如权利要求6所述的可用于无人机质量测量台的多称重传感器在线标定方法，其特征在于，所述步骤三中推算各称重传感器的电压值转换成重量值所需乘积系数的具体过程为，利用采集到的电压值和预知的砝码重量构建所述电压值与所述测量平台上测量的重量值的线性方程组，所述线性方程组为：
μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0
μ1(U1 0+U1 2)+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+G2
μ1U1 0+μ2(U2 0+U2 2)+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+G2
·
·
·
μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μn(Un 0+Un 2)＝G0+G2
·
·
·
μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0
μ1(U1 0+U1 n)+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+Gn
μ1U1 0+μ2(U2 0+U2 n)+μ3U3 0+....+μnUn 0＝G0+Gn
·
·
·
μ1U1 0+μ2U2 0+μ3U3 0+....+μn(Un 0+Un n)＝G0+Gn
其中，G1、G2...Gn表示已知重量的n个砝码的重量值，Ui n中i表示第i个称重传感器，n表示测量平台上测量的砝码的重量值为Gn。
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