[发明专利]外部空气温度测量设备和方法

权利要求书

1.一种用于测量外部空气温度的方法，包括以下步骤：

在传感器处随时间测量温度值；

实时确定所测量的温度值的一阶指数衰减，其中，所述确定所测量的温度值的一阶指数衰减包括：

将温度值绘制为温度-时间的坐标系上的数据点；

确定连接所述数据点中的给定数据点与所述数据点中的另一数据点的线与平行于独立变量轴的水平线之间形成的角，所述给定数据点与所述另一数据点以逝去时间隔开；以及

基于所述角、所估计的初始角和所述给定数据点与所述另一数据点之间的逝去时间的值来确定所述一阶指数衰减；

使用指数数据序列的数学模型预测一阶指数衰减序列的最终值；以及

辨别存在于温度值中的热噪声成分，以得到最终温度值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定所测量的温度值的一阶指数衰减的步骤还包括通过公式τ＝-t_(k)/In(θ_t(k)/θ₀)来计算一阶指数衰减，其中，τ是指数衰减的时间常数，t_(k)是从时间零以来的时间值；θ_t(k)是在t_(k)处计算的角，并且θ₀是所估计的初始角。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述使用指数数据序列的数学模型预测一阶指数衰减序列的最终值的步骤还包括以下步骤：

通过计算指数衰减数据序列下的面积来确定给定面积；

通过计算所述另一数据点与测量的初始温度值之间的差乘以所述另一数据点与时间零之间的逝去时间的乘积来确定另一面积；

通过获得给定面积与所述另一面积之间的差的一半并将其增加到所述另一面积来确定数据分割；

基于所述数据分割、所述一阶指数衰减和初始数据值，根据以下公式来预测瞬态响应步长：

步长＝((data₀＊t_(k))-(2＊GDS_t(k)))/((τ＊exp(-t_(k)/τ)-τ+(t_(k)＊exp(-t_(k)/τ))，

其中，data₀为所测量的初始温度值，t_(k)为所述另一数据点与时间零之间的逝去时间，GDS_t(k)为所述数据分割，τ是指数衰减的时间常数；

基于所测量的初始温度值和步长来预测最终值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述使用指数数据序列的数学模型预测一阶指数衰减序列的最终值的步骤还包括通过计算多个数据估计组，以稳定数据的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定所测量的温度值的一阶指数衰减的步骤还包括用所测量的温度值实时参照经验数据来确定一阶指数衰减的步骤。

6.一种用于测量外部空气温度的系统，包括：

用于随时间测量温度值的多个传感器；

与所述多个传感器通信的控制器，所述控制器被配置为：

分析所测量的温度值；

实时确定所测量的温度值的一阶指数衰减，其中，所述确定所测量的温度值的一阶指数衰减包括：

将温度值绘制为温度-时间的坐标系上的数据点；

确定连接所述数据点中的给定数据点与所述数据点中的另一数据点的线与平行于独立变量轴的水平线之间形成的角，所述给定数据点与所述另一数据点以逝去时间隔开；以及

基于所述角、所估计的初始角和所述给定数据点与所述另一数据点之间的逝去时间的值来确定所述一阶指数衰减；

通过基于所分析的温度值的应用最小二乘逼近来稳定指数时间衰减；

使用指数数据序列的数学模型预测指数衰减序列的最终值；以及

基于经稳定的指数时间衰减常数从预测的最终值过滤掉存在于温度值中的热噪声成分以得到最终温度值。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器通过丢弃所测量的温度值的上升值来产生良态的指数衰减波形，以进行所述分析。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器通过用所测量的温度值参照经验数据来实时确定所测量的温度值的一阶指数衰减。