提高动态汽车衡称重精度的算法设计分析

何鹏辉 高峰 申江伟

(洛阳市质量技术监督检验测试中心，河南洛阳 471000）

提高动态汽车衡称重精度的算法设计分析

何鹏辉 高峰 申江伟

(洛阳市质量技术监督检验测试中心，河南洛阳 471000）

提高动态汽车衡称重精度的算法，能有效减少车辆动态称重过程中产生的干扰噪音，因此本文主要分析一种常见的称重计算方法，即FIR数字滤波计算方法，并且阐述了这种计算方法的优越性，对基本算法进行改进与优化，最终实现提高动态汽车衡称重精度的目的。

动态汽车衡；称重精度；算法设计；方法

车辆超重超载是造成我国公路损坏的重要原因，也是引发交通事故的重要因素。目前，经相关技术人员研究得出一种车辆管理规范要求的CW公路车辆超限动态检测与计重收费系统，及动态汽车衡，成为目前控制车辆超重超载的重要技术手段。

1 动态汽车衡基本构成

动态汽车衡是公路车辆超载超重测量的一种先进的重要技术手段，而影响该系统计算设计的关键就是称重精度和其稳定性，因此，要进一步提高FIR称重算法的精准度和稳定性，就必须要全面掌握和分析系统结构。

CW动态汽车衡主要是由动态轴重衡、轮轴识别器、车辆分离器、上位机以及称重控制仪表构成。其中动态轴重衡以称重轴载的方式对车辆的各轴或轴组依次进行称重。车辆在行驶过程中，只要轮胎经过称重轴，CW系统会将压力信号转换为轮胎数量信号，然后利用红外光对车辆进行扫描，系统会自动将称重数量与车辆相对应，并且能自动化处理数据。其中数据处理主要是利用系统中称重控制仪表检测设备的工作状态，采集各种传感器上的信号，处理数据；上位机的主要作用就是管理视频、音频以及智能的开关路闸、声光报警器以及大屏幕显示器等设备，接收和处理仪表上传的车辆信息，能根据系统中提供的车辆重量数值，超重情况下，控制路闸开关。其智能化程度比较高，能生成和打印各种报表，并且与控制中心直接对接，远程通讯，具体构成如下图所示：

2 系统功能

系统中主要功能就是动态称重信号采集、整理以及分析，还有数字滤波FIR计算，这两个方面是重要系统组成部分。其中动态称重信号采集与分析主要是指收集传感器上的信号，当车辆经过动态汽车衡时，车辆前轴经过汽车衡时，就会引起载荷。而在实际应用中，影响动态载荷的因素有很多，如车辆自身的各种因素引起的振动、路面不平造成的振动、车辆与地表耦合而产生的振动等。信息采集是系统中一个重要的方面，此外，还有数字滤波的功能，数字滤波是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对采样数据进行数字化处理达到频域滤波，CW动态汽车衡中使用的是一种高效的有限冲击响应FIR数字滤波方法，其稳定性非常强，并且对信号干扰处理法效果也比一般的数字滤波方法要好。

3 系统运行难点

动态汽车衡采用动态称重技术，即在车辆行驶状态下进行称重，与静态称重相比，其主要特点就是节省时间、效率高，并且不会影响正常交通环境。这种系统对技术设备要求比较高，且对使用环境有一定的要求，由于安装在外面，工作环境比较恶劣、称重时间短、冲击力度大、干扰因素多，这都会影响动态称重精度。因此，技术人员必须要深入研究和分析，寻找克服外界随机干扰的影响，准确称量车辆的重量。

4 提高动态汽车衡称重精度的算法设计措施

提高动态汽车衡称重精度，是为了避免车辆超载超过，造成严重的道路破坏或交通事故，下面针对CW称重算法设计系统进行优化和改进，取得了比较理想的效果。

当信号的干扰较小时，系统中FIR滤波基本算法的精度会提高，但是由于动态汽车衡是安装在室外，经过风吹雨洒之后，电磁干扰以及温度影响，对滤波的冲击与振动影响都比较严重，称重信号会变得不稳定，甚至无法发射信号，这就必然导致FIR基本算法无法剔除外界噪音干扰。而技术人员在实践和多次研究之后，找到改造和优化的方法，极大地改善滤波性能，使动态汽车衡的技术指标设计达到要求。首先，在FIR滤波之前对采样数据进行一次过滤，针对异常点进行处理。选取两个采样点，比较这两点的异常之处，重复采样比较，发现异常点变化规律。即两个数之差的绝对值超过第一个数的绝对值的10%，就说明这个样点存在异常，进而能通过反复验证和计算，剔除汽车高速通过CE称重时噪音对信号的干扰，提升信号的精准度，进而能提高计算的准确性。

滤波器的各种重要指标都是由窗函数决定，为了改善滤波器的性能，窗函数的主瓣直径应该减小，旁瓣峰值应该要尽量增大，以使滤波器形成一个比较陡的过渡带，减少肩峰的振动情况。在实际应用中应该取两者的折中处理方法，兼顾各项指标。一般滤波在使用过程中，告诉车道上的噪音会达到0.1，而经过改进后的噪音高峰值为0.15左右，说明经过调整后，滤波器噪音控制性能明显得到改善，降低了信号干扰程度，将信号控制在一定的范围内，为称重提供稳定而精确的信号，提高了整个动态称重精度。

5 结束语

综上所述，动态汽车衡称重精度计算设计系统，主要是利用可编程控制器模块的组合特点以及其独特的开入和开出二次逻辑编程特点，能确保实现系统设计功能，并且减少系统主控制平台在车辆开入开出功能检测资源开销，提升整个系统的稳定性和可靠性。未来，随着计算机技术水平不断提高，尤其是可编程控制器的核心模块CPU运算速度的提升，最终必定能将可编程控制期在其他领域推广开来。

[1]樊旺日.提高动态汽车衡称重精度的算法设计与实现[J].自动化技术与应用,2010(07).

TH715

A

1003-5168(2014)04-0096-01