[发明专利]一种消除倾角传感器信号基线漂移的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种倾角传感器信号的处理方法，尤其是涉及一种消除倾角传感器信号基线漂移的方法。

背景技术

随着桥梁健康监测技术的快速发展和推广，桥梁健康监测系统的监测内容和应用技术也日益丰富，倾角传感器被广泛的应用于测量桥梁的主梁挠度和桥塔的倾斜，倾角数据测量的是所测结构的倾斜角度，理论上所测结构在不受外界荷载的作用下，倾角数据在0附近，所测结构在受到外界荷载的作用下，倾角值会发生显著的变化，反映出结构的倾斜角度，在外界荷载去除后，倾角数据会回到0附近。一段时间内，倾角数据在零荷载状态下的变化曲线即为倾角的基线，理论上应该是位于0附近的一条线。但是实际情况中倾角传感器受到外界环境的影响，所测倾角数据会受温度和其他因素的影响发生基线漂移现象，即基线不再位于0附近，而是一条偏离0位置的曲线。基线漂移直接影响真实倾角的正确性，应该将其去除。

目前，常用小波分析法消除基线漂移，小波分析的方法通过对倾角信号进行小波分解，得到信号的低频系数与高频系数，基线漂移为信号的低频成分，在小波重构的过程中，将低频系数置零，就可以得到去除基线漂移的信号。但是由于小波分析的非因果性及不具备平移不变性，很难实现递推计算，从而影响了小波分析法的在线实时应用，因此通常用于离线去除基线漂移，不满足工程实际的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实时性强、耗时短且稳定性高的消除倾角传感器信号基线漂移的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种消除倾角传感器信号基线漂移的方法，包括对倾角传感器采集的原始数据进行低通滤波和重采样处理，然后进行消除基线漂移处理，消除基线漂移处理的具体步骤如下：

A1．构造一个固定宽度为N的滑动数据窗口，数据窗口包含以当前时刻为截止点的过去N个时刻的数据，令当前时刻数据点为                                               ，由点开始向前推移N点的数据构成当前的数据窗口，即该窗口包含数据，随着下一时刻数据的到来，采用作为下一时刻的数据窗口，其中数据窗口长度N的选取要保证数据窗口有1～1.5分钟的数据量；

A2．定义：在一个数据窗口内，某个数据点的相邻后一个数据点上的数据减去该数据点上的数据的值为这两个数据的差分值；在一个数据窗口内，当连续为同号的差分值数量超过数据窗口总数据量的10%～15%或者正号差分值数量与负号差分值数量之差大于等于数据窗口总数据量的15%—20%，该数据窗口为有车段数据窗口；在一个数据窗口内，当连续为同号的差分值数量小于数据窗口总数据量的10%～15%并且正号差分值数量与负号差分值数量之差小于数据窗口总数据量的15%～20%，该数据窗口为无车段数据窗口；根据步骤A1得到的当前时刻滑动数据窗口的数据为，当该数据窗口为无车段数据窗口时，计算该数据窗口中所有数据的均值，当该数据窗口为有车段数据窗口时， 等于0；

 A3．构造一个个数为L的偏移缓存空间；当数据窗口未达到连续滑动N次的时刻，将步骤A2计算出来的存入；….. ，，中的数据不变；当数据窗口每连续滑动N次的时刻，将中的数据存入…..，中的数据存入，中的数据存入，步骤A2计算出来的存入中；其中L的取值范围为10～20；

 A4．选取偏移缓存空间中所有不为0的数据，计算其平均值，作为当前数据窗口中最后一个数据的基线偏移量，判断数据窗口中所有数据的均值与差值的绝对值是否大于设定阈值，取=0.005，如果均值与差值的绝对值小于，直接进入步骤A5，如果均值与差值的绝对值大于，则修正偏移缓存空间： 0存入，再次计算基线偏移量，直到均值与差值的绝对值小于； 

A5．用当前时刻数据点的数据减去基线偏移量，即得到消除漂移以后的数据点的数据；

A6．随着下一时刻，到来新的数据点，重复循环A1～A5步骤，实时得到消除基线漂移以后的数据；

所述的低通滤波处理如下：

将倾角传感器实时采集的原始倾角数据分成彼此衔接的若干段，将实时分段原始数据信号不断输入到一个具有线性相位的FIR低通滤波器进行低通滤波处理，不断输出滤波后的实时分段数据信号，其中FIR低通滤波器截止频率为0.4～0.6Hz；

重采样处理如下：对低通滤波处理后的数据信号进行采样频率为1Hz的重采样。