CN109725188A - 一种电流测量方法和装置 - Google Patents

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本发明提供了一种电流测量方法和装置。所述方法包括：分别通过第一传感器和第二传感器采集同一节点的电流值，得到第一电流值和第二电流值；根据所述第一电流值和预设模型确定预测电流值；根据所述第二电流值和所述预设模型对所述预测电流值进行修正，得到目标电流值。通过本发明实施例，可以使用低成本、低性能的传感器采集电流值，通过预设模型计算得到高性能的目标电流值。进一步地，采用卡尔曼滤波模型，可以较好的处理传感器噪声，提高目标电流值的估算可靠性。

Description

一种电流测量方法和装置
技术领域
本发明涉及电流测量技术领域，特别涉及一种电流测量方法和装置。
背景技术
现有技术，为了提高电流测量的准确性，通常会采用提高传感器精度的方式。但是，提高传感器精度，会增加成本，并且，传感器精度也只能在有限范围内提高，可能达不到用户的实际需求。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种电流测量方法，以解决现有技术中为提高电流测量准确性，提高传感器精度，导致增加成本的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电流测量方法，所述方法包括：
分别通过第一传感器和第二传感器采集同一节点的电流值，得到第一电流值和第二电流值；
根据所述第一电流值和预设模型确定预测电流值；
根据所述第二电流值和所述预设模型对所述预测电流值进行修正，得到目标电流值。
进一步的，所述预设模型为卡尔曼滤波模型，所述卡尔曼滤波模型包括时间更新方程和测量更新方程。
进一步的，所述根据所述第一电流值和预设模型确定预测电流值，包括：
将所述第一电流值代入所述时间更新方程，得到所述预测电流值和先验错误协方差。
进一步的，所述根据所述第二电流值和所述预设模型对所述预测电流值进行修正，得到目标电流值，包括：
根据所述先验错误协方差和所述测量更新方程确定卡尔曼滤波增益；
根据所述第二电流值、所述卡尔曼滤波增益和所述测量更新方程，得到所述目标电流值和后验错误协方差。
进一步的，在所述根据所述第一电流值和预设模型得到电流预测值之前，所述方法还包括：
对所述第一电流值和所述第二电流值进行低通滤波处理。
相对于现有技术，本发明所述的电流测量方法具有以下优势：
本发明中，可以使用低成本、低性能的传感器采集电流值，通过预设模型计算得到高性能的目标电流值。进一步地，采用卡尔曼滤波模型，可以较好的处理传感器噪声，提高目标电流值的估算可靠性。
本发明的另一目的在于提出一种电流测量装置，以解决现有技术中为提高电流测量准确性，提高传感器精度，导致增加成本的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电流测量装置，所述装置包括：
电流值采集模块，用于分别通过第一传感器和第二传感器采集同一节点的电流值，得到第一电流值和第二电流值；
预测电流值确定模块，用于根据所述第一电流值和预设模型确定预测电流值；
目标电流值确定模块，用于根据所述第二电流值和所述预设模型对所述预测电流值进行修正，得到目标电流值。
进一步的，所述预设模型为卡尔曼滤波模型，所述卡尔曼滤波模型包括时间更新方程和测量更新方程。
进一步的，所述根预测电流值确定模块，具体用于将所述第一电流值代入所述时间更新方程，得到所述预测电流值和先验错误协方差。
进一步的，所述目标电流值确定模块包括：
滤波增益确定子模块，用于根据所述先验错误协方差和所述测量更新方程确定卡尔曼滤波增益；
目标电流值确定子模块，用于根据所述第二电流值、所述卡尔曼滤波增益和所述测量更新方程，得到所述目标电流值和后验错误协方差。
进一步的，在所预测电流值确定模块之前，所述装置还包括：
低通滤波处理模块，用于对所述第一电流值和所述第二电流值进行低通滤波处理。
所述电流测量装置与上述电流测量方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种电流测量方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例所述的一种电流测量方法的结构示意图之一；
图3为本发明实施例所述的一种电流测量装置的结构示意图之二。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1，示出了本发明实施例提供的一种电流测量方法的步骤流程图。所述方法包括：
步骤101，分别通过第一传感器和第二传感器采集同一节点的电流值，得到第一电流值和第二电流值。
本实施例中，在测量电流时，可以在同一节点设置两个精度不同的传感器，也可以设置两个精度相同的传感器，两个传感器可以采用低成本、低性能的传感器。本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。分别通过第一传感器和第二传感器采集该节点的电流值，得到第一电流值和第二电流值。
步骤102，根据所述第一电流值和预设模型确定预测电流值。
本实施例中，将第一电流值代入预设模型中，计算出预测电流值。可选地，所述预设模型为卡尔曼滤波模型，所述卡尔曼滤波模型包括时间更新方程和测量更新方程。具体地，参照图2所示，将所述第一电流值代入所述时间更新方程，得到所述预测电流值和先验错误协方差。例如，根据公式(1.1)可以计算出预测电流值：
其中，为预测电流值；In-1为第n-1个计算的电流值，首次计算时In-1为第一电流值；G是传感器的分辨率；Vo是传感器的偏正电压；V1是第一传感器的输出电压；wn是过程噪声协方差。过程噪声协方差与第一电流值不相关。A是模型因子，可以简化计算公式。
根据公式(1.2)可以计算出先验错误协方差：
其中，为先验错误协方差，可以确定预测电流值的预测误差；Pk-1为k-1时刻的错误协方差，Pk为后验错误协方差；Qk为处理噪声协方差，步长为k；AT为A的转置矩阵。处理噪声协方差协方差与过程噪声协方差和第一电流值不相关。
实际中，过程噪声协方差和处理噪声协方差可能随着每次迭代结算而变化，但是为了简化计算，可以将过程噪声协方差和处理噪声协方差作为常数值处理。
可选地，对所述第一电流值和所述第二电流值进行低通滤波处理。
本实施例中，在根据第一电流值和卡尔曼滤波模型确定预测电流值之前，还可以对第一电流值和第二电流值进行低通滤波处理，从而滤除频率较高的噪声，参照图2所示。
步骤103，根据所述第二电流值和所述预设模型对所述预测电流值进行修正，得到目标电流值。
本实施例中，卡尔曼滤波模型还包括测量更新方程，可以将进行低通滤波处理过的第二电流值代入测量更新方程，对预测电流进行修正，得到目标电流值。具体地，根据所述先验错误协方差和所述测量更新方程确定卡尔曼滤波增益；根据所述第二电流值、所述卡尔曼滤波增益和所述测量更新方程，得到所述目标电流值和后验错误协方差。例如，根据公式(1.3)计算卡尔曼滤波增益；
其中，Kk为卡尔曼滤波增益；H为系统增益；R为测量噪声协方差，步长为k。测量噪声协方差可以通过传感器测量得到。
根据公式(1.4)对预测电流值进行修正，得到目标电流值：
其中，Iz(n)为第二传感器测量的第二电流值，Vmeasurement为传感器输出电压测量值；zk为目标电流值。
如果先验错误很小，则卡尔曼滤波增益相应地比较小，修正也很小。如果测量噪声协方差很大，卡尔曼滤波增益很小，则忽略测量值，而是依靠预测电流值。
根据公式(1.5)更新后验错误协方差：
其中，更新得到的后验错误协方差，可以在下一次的迭代计算中作为先验错误协方差，参照图2所示。下一次迭代计算可以是下一时刻第一传感器和第二传感器测量得到第一电流值和第二电流值。
综上所述，本发明实施例中，分别通过第一传感器和第二传感器采集同一节点的电流值，得到第一电流值和第二电流值；根据第一电流值和预设模型确定预测电流值；根据第二电流值和预设模型对预测电流值进行修正，得到目标电流值。通过本发明实施例，可以使用低成本、低性能的传感器采集电流值，通过预设模型计算得到高性能的目标电流值。进一步地，采用卡尔曼滤波模型，可以较好的处理传感器噪声，提高目标电流值的估算可靠性。
参照图3，示出了本发明实施例提供的一种电流测量装置的结构示意图。所述装置包括：
电流值采集模块201，用于分别通过第一传感器和第二传感器采集同一节点的电流值，得到第一电流值和第二电流值；
预测电流值确定模块202，用于根据所述第一电流值和预设模型确定预测电流值；
目标电流值确定模块203，用于根据所述第二电流值和所述预设模型对所述预测电流值进行修正，得到目标电流值。
可选地，所述预设模型为卡尔曼滤波模型，所述卡尔曼滤波模型包括时间更新方程和测量更新方程。
可选地，所述根预测电流值确定模块，具体用于将所述第一电流值代入所述时间更新方程，得到所述预测电流值和先验错误协方差。
可选地，所述目标电流值确定模块包括：
滤波增益确定子模块，用于根据所述先验错误协方差和所述测量更新方程确定卡尔曼滤波增益；
目标电流值确定子模块，用于根据所述第二电流值、所述卡尔曼滤波增益和所述测量更新方程，得到所述目标电流值和后验错误协方差。
可选地，在所预测电流值确定模块之前，所述装置还包括：
低通滤波处理模块，用于对所述第一电流值和所述第二电流值进行低通滤波处理。
综上所述，本发明实施例中，分别通过第一传感器和第二传感器采集同一节点的电流值，得到第一电流值和第二电流值；根据第一电流值和预设模型确定预测电流值；根据第二电流值和预设模型对预测电流值进行修正，得到目标电流值。通过本发明实施例，可以使用低成本、低性能的传感器采集电流值，通过预设模型计算得到高性能的目标电流值。进一步地，采用卡尔曼滤波模型，可以较好的处理传感器噪声，提高目标电流值的估算可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电流测量方法，其特征在于，所述方法包括：
分别通过第一传感器和第二传感器采集同一节点的电流值，得到第一电流值和第二电流值；
根据所述第一电流值和预设模型确定预测电流值；
根据所述第二电流值和所述预设模型对所述预测电流值进行修正，得到目标电流值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设模型为卡尔曼滤波模型，所述卡尔曼滤波模型包括时间更新方程和测量更新方程。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一电流值和预设模型确定预测电流值，包括：
将所述第一电流值代入所述时间更新方程，得到所述预测电流值和先验错误协方差。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二电流值和所述预设模型对所述预测电流值进行修正，得到目标电流值，包括：
根据所述先验错误协方差和所述测量更新方程确定卡尔曼滤波增益；
根据所述第二电流值、所述卡尔曼滤波增益和所述测量更新方程，得到所述目标电流值和后验错误协方差。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述第一电流值和预设模型得到电流预测值之前，所述方法还包括：
对所述第一电流值和所述第二电流值进行低通滤波处理。
6.一种电流测量装置，其特征在于，所述装置包括：
电流值采集模块，用于分别通过第一传感器和第二传感器采集同一节点的电流值，得到第一电流值和第二电流值；
预测电流值确定模块，用于根据所述第一电流值和预设模型确定预测电流值；
目标电流值确定模块，用于根据所述第二电流值和所述预设模型对所述预测电流值进行修正，得到目标电流值。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设模型为卡尔曼滤波模型，所述卡尔曼滤波模型包括时间更新方程和测量更新方程。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述根预测电流值确定模块，具体用于将所述第一电流值代入所述时间更新方程，得到所述预测电流值和先验错误协方差。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述目标电流值确定模块包括：
滤波增益确定子模块，用于根据所述先验错误协方差和所述测量更新方程确定卡尔曼滤波增益；
目标电流值确定子模块，用于根据所述第二电流值、所述卡尔曼滤波增益和所述测量更新方程，得到所述目标电流值和后验错误协方差。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所预测电流值确定模块之前，所述装置还包括：
低通滤波处理模块，用于对所述第一电流值和所述第二电流值进行低通滤波处理。
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