基于周期滑动平均卡尔曼滤波的船载式称重传感器误差抑制算法

来源：电子测量技术杂志2023年第17期北京时间：

作者：程雪聪，张益鹏，董奇峰，纪晓宇

单位：1.中交第二航务工程局有限公司 武汉 430040; 2.长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室 武汉 430040; 3.交通运输行业交通基础设置智能制造技术研发中心 武汉 430040; 4.中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司 武汉 430040

摘要：随着基础设施建设工程走向海洋，船载式混凝土搅拌站得到了大量的应用，但其在波浪激励下会产生升沉、横摇、纵摇、横荡、纵荡的复合运动，从而会导致计量系统产生偏差。基于此给出一种基于周期滑动平均卡尔曼滤波的船载式称重传感器误差抑制算法。首先，通过传统卡尔曼滤波对原始数据进行处理，消除其中的随机误差；然后，通过短时傅里叶变换对数据进行频谱分析，获取周期性误差的频率特征；最后通过滑动窗口均值滤波来消除系统中的周期性误差。通过6自由度实验平台模拟存在波浪激励时船舶的运动情况并通过三点秤进行计量称重，分别记录不同算法处理后的称重数据。实验结果表明，原始称重数据最大误差为96%；卡尔曼滤波处理的称重数据最大误差为21%；本文给出算法处理的称重数据最大误差为03%，该算法能够有效消除由于周期性波浪激励所造成的周期性误差和传感器本身所产生的随机误差，提高船载式混凝土搅拌站的计量精度。

关键词：船载式混凝土搅拌船;周期性误差;称重传感器;短时傅里叶变换;卡尔曼滤波