[发明专利]一种提高机动车燃油量估算精度的方法

权利要求书

1.一种提高机动车燃油量估算精度的方法，包括以下几个步骤：

步骤一：油量检测设备采集油量电压信号；

油量检测设备通过油量信号线采集原车油量传感器和仪表盘之间的油量电压信号；

步骤二：复合采样滤波；

每1ms采集一次油量电压信号，然后对其进行滤波，每100ms得到一条油量电压数据；

步骤三：通过GPRS向后台监控中心发送油量信息；

对同一时刻采集到的油量电压数据、位置、海拔、速度及里程信息进行整合，通过GPRS模块每隔30秒向监控中心发送一条数据；

步骤四：判断是否需要进行油量补偿，如果是，进入步骤五，否则，进入步骤六；

监控中心对相邻两条油量电压数据中的油量值作差；设ΔY_i＝Y_i+1-Y_i，Y_i表示油量值，如果从ΔY_i到ΔY_i+m的m+1个连续值都为0且m的值大于100，则从Y_i到Y_i+m的油量值保持不变，进行油量补偿，进入步骤五，否则不用补偿，进入步骤六；

步骤五：进行油量补偿；

根据该车最新的百公里油耗及待补偿油量区间段对应的里程值，进行油量补偿，得到修正油量；

步骤六：通过油量检测设备上传的油量电压信号，得出此时车辆油箱中的油量值。

2.根据权利要求1所述的一种提高机动车燃油量估算精度的方法，所述的步骤二复合采样滤波中，复合采样滤波方法包括如下步骤：

步骤1：采样

油量检测设备每1ms采集一次油量信号，然后对100ms内采集到的100条油量信号进行最大值采样；

步骤2：滤波，包括以下三个子步骤：

步骤2.1：限幅递推中位值平均滤波；

通过步骤1的采样，每100ms接收一条数据，把连续采集的10个数据设为一个队列，新接收的数据与上一条数据作差并取绝对值，如果结果大于等于0.2V，则认为新数据是噪声干扰，进行抛除；如果结果小于0.2V就放入队尾，同时抛除原来队首的数据；然后抛掉10个数据中的最大值和最小值，对剩下的八个数据求均值，最后用该平均值代替这条新接收的数据，通过上述滤波处理，得到油量数据组A；

步骤2.2：一阶滞后滤波

经过步骤2.1的滤波处理后，再对数据组A进行一阶滞后滤波，即采用本次采样值与上次滤波输出值进行加权，得到有效滤波值；一阶滞后滤波表达式为：

B_n＝α·A_n+(1-α)·B_n-1

式中，B_n表示本次滤波结果，B_n-1表示上次滤波结果，A_n表示对数据组A的新采样值，α为滤波系数，最后，通过一阶滞后滤波得到油量数据组B；

步骤2.3：卡尔曼滤波

经过步骤2.2的滤波处理后，再对数组B进行卡尔曼滤波；记数据组B中的第k条油量电压值为观测值z_k，由卡尔曼滤波计算得到的第k条油量电压值为xk；

状态方程为：

x_k＝x_k-1+ω_k-1

量测方程为：

z_k＝x_k+υ_k

式中，x_k为状态变量，z_k为观测变量，ω_k和υ_k分别为过程激励噪声和观测噪声，p(ω)～N(0,Q),p(υ)～N(0,R)，Q、R分别为过程激励噪声和观测噪声的方差；

设x_k^-为在已知第k步之前状态情况下第k步的先验状态估计，x_k为已知测量变量z_k时第k步的后验状态估计，其中^-代表先验,^代表估计，则先验估计误差和后验估计误差：

e_k^-=x_k-x_k^-

e_k＝x_k-x_k

先验估计误差的协方差：P_k^-＝E[e_k^-e_k^-T]；

后验估计误差的协方差：P_k＝E[e_ke_k^T]；

用K表示后验估计误差协方差的最小值，则根据卡尔曼滤波器的概率原型，先验估计x_k^-和加权的测量变量z_k及其预测Hx_k^-之差的线性组合便可构成后验状态估计x_k；即x_k＝x_k^-+K(z_k-Hx_k^-)；K为卡尔曼增益，

设油面的变化速度及变化加速度为0，时间更新方程为：

x_k^-＝x_k-1

P_k^-＝P_k-1+Q

测量更新方程为：

Kk=Pk-Pk-+R]]>

x_k＝x_k^-+K_k(z_k-x_k^-)

P_k＝(I-K_k)P_k^-

设油箱液位的真值为正态分布，其期望为油箱高度的一半，标准差为1；记油箱油量为油箱容积一半时所对应的油量电压信号值为U_h，滤波器的初始条件x₀＝U_h；令P₀＝1；过程激励噪声方差Q＝10^-5，观测噪声方差R取0.01；代入以上初始值，完成对油量电压数据的卡尔曼滤波处理，得到的x_k即为经过卡尔曼滤波后的第k条油量电压数据。

3.根据权利要求1所述的一种提高机动车燃油量估算精度的方法，所述的步骤五进行油量补偿方法，包括如下步骤：

步骤1：计算该车的百公里油耗K；

在里程-油量图中，每个点用(里程，油量)坐标进行唯一表示，用X_i表示第i条数据的里程，Y_i表示第i条数据的油量，其中X_i的单位为km，Y_i的单位为升；

记X_n＝X_i+m+1+100，Y_n为里程X_n下的平均油量，则该车的百公里油耗

步骤2：根据盲区内各点的里程及百公里油耗K进行油量修正；

在需要进行油量补偿的区间段内，第i条数据的修正油量第i+1条数据的修正油量……第i+m-1条数据的修正油量

yi+m-1=Yi+m-1+K*(Xi+m-Xi+m-1)100.]]>