基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度的區(qū)間模糊評(píng)判方法技術(shù)

本本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度的區(qū)間模糊評(píng)判方法，首先根據(jù)影響輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果因素建立模糊綜合評(píng)判指標(biāo)體系，并根據(jù)對(duì)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的要求，設(shè)定輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果評(píng)判等級(jí)；然后通過計(jì)算測(cè)量結(jié)果影響因素隸屬度與權(quán)向量的區(qū)間性，并分析模糊矩陣加權(quán)運(yùn)算的非線性特征，引入模糊數(shù)學(xué)理論及區(qū)間數(shù)向量矩陣的相對(duì)優(yōu)勢(shì)度，建立輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度二級(jí)模糊綜合評(píng)判計(jì)算模型；最后，根據(jù)優(yōu)勢(shì)度分析判斷輪對(duì)測(cè)量結(jié)果可信度等級(jí)。本發(fā)明專利技術(shù)能夠合理評(píng)判輪對(duì)測(cè)量結(jié)果的可信度，且具有較強(qiáng)的操作性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于鐵路車輪檢測(cè)
，特別是一種基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度的區(qū)間模糊評(píng)判方法。
技術(shù)介紹
輪對(duì)是城軌列車安全運(yùn)行的重要保障。基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量方法是目前城軌車輛輪對(duì)尺寸測(cè)量較為常用和先進(jìn)的技術(shù)，李兆新的《城軌車輛輪對(duì)尺寸在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)》及朱躍的《城軌車輛輪對(duì)尺寸在線測(cè)量系統(tǒng)的研制》中均有介紹。由于采用激光傳感器對(duì)輪對(duì)進(jìn)行掃描，因此輪對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)受到光照強(qiáng)度、激光傳感器采集幀數(shù)等的影響。因此有必要對(duì)測(cè)量結(jié)果可信度分級(jí)，以根據(jù)測(cè)量結(jié)果判斷輪對(duì)是否需要鏇修等維修保養(yǎng)。現(xiàn)有輪對(duì)測(cè)量結(jié)果可信度的評(píng)價(jià)方法一般是人工抽查部分測(cè)量結(jié)果，從而判斷測(cè)量結(jié)果的可信度。但人工抽查測(cè)量方法不僅耗費(fèi)大量人力、時(shí)間，而且抽查不具有普適性，并帶有誤差。，另外，在車輪測(cè)量結(jié)果可信度評(píng)價(jià)過程中，如何確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重和區(qū)間性也是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度的區(qū)間模糊評(píng)判方法。實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)目的的技術(shù)解決方案為：一種基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度的區(qū)間模糊評(píng)判方法，根據(jù)影響輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果因素建立模糊綜合評(píng)判指標(biāo)體系，并根據(jù)對(duì)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的要求，設(shè)定輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果評(píng)判等級(jí)；通過計(jì)算測(cè)量結(jié)果影響因素隸屬度與權(quán)向量的區(qū)間性，并分析模糊矩陣加權(quán)運(yùn)算的非線性特征，引入模糊數(shù)學(xué)理論及區(qū)間數(shù)向量矩陣的相對(duì)優(yōu)勢(shì)度，建立輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度二級(jí)模糊綜合評(píng)判計(jì)算模型；最后，根據(jù)優(yōu)勢(shì)度分析判斷輪對(duì)測(cè)量結(jié)果可信度等級(jí)。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：(1)實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輪測(cè)量結(jié)果可信度的客觀性評(píng)價(jià)；(2)全方面的考慮到影響測(cè)量結(jié)果的因素，使評(píng)斷等級(jí)有較高的可信度；(3)該方法適用于基于激光傳感器的輪對(duì)測(cè)量方法，能夠通過結(jié)果的可信度等級(jí)判斷測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，減少人工復(fù)查次數(shù)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)為鏇修決策進(jìn)行數(shù)據(jù)可信度支持。下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。附圖說明圖1是本專利技術(shù)基于激光位移傳感器的輪對(duì)測(cè)量結(jié)果可信度的區(qū)間模糊評(píng)判方法的二級(jí)模糊綜合評(píng)判指標(biāo)體系。具體實(shí)施方式結(jié)合圖1，本專利技術(shù)基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度的區(qū)間模糊評(píng)判方法，包括以下步驟：步驟1，建立基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果的二級(jí)模糊綜合評(píng)判指標(biāo)體系：全面分析影響基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度的因素，對(duì)所有影響因素進(jìn)行分類，然后根據(jù)影響因素建立二級(jí)模糊綜合評(píng)判指標(biāo)體系，即將影響測(cè)量結(jié)果的因素根據(jù)等級(jí)包含關(guān)系將該指標(biāo)體系分為兩層，包括3個(gè)二級(jí)影響因素和6個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素含義一致。所述步驟1中的建立基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果模糊綜合評(píng)判指標(biāo)體系的具體步驟如下：首先列出影響基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度的全部因素，這些因素包括：激光位移傳感器采集到的數(shù)據(jù)特性P1，計(jì)算輪對(duì)參數(shù)時(shí)所用到的計(jì)算特性P2以及輪對(duì)尺寸系統(tǒng)工作時(shí)的工程環(huán)境特性P3；激光位移傳感器接收到的有效幀數(shù)及每幀中采集到的有效點(diǎn)數(shù)決定了激光位移傳感器的性能，因此采集數(shù)據(jù)特性P1由激光位移傳感器每次采集到的總有效幀數(shù)P11和每幀中有效點(diǎn)個(gè)數(shù)P12決定；計(jì)算特性P2則包括計(jì)算輪對(duì)參數(shù)時(shí)選取的用于求算數(shù)平均的每組測(cè)量值個(gè)數(shù)P21以及每組測(cè)量值之間的最大誤差P22；工程環(huán)境特性P3包括光照強(qiáng)度P31和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度P32；然后對(duì)所有因素根據(jù)模糊性和層次性進(jìn)行分類，將采集數(shù)據(jù)特性P1、計(jì)算特性P2、工程環(huán)境特性P3作為二級(jí)影響因素；將總幀數(shù)P11、每幀中有效點(diǎn)個(gè)數(shù)P12、每組測(cè)量值個(gè)數(shù)P21、每組測(cè)量值之間的最大誤差P22、光照強(qiáng)度P31和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度P32作為一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)；最后，根據(jù)這3個(gè)二級(jí)影響因素和6個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合它們之間的組成及包含關(guān)系建立二級(jí)模糊綜合評(píng)判指標(biāo)體系。步驟2，設(shè)定測(cè)量結(jié)果評(píng)判等級(jí)：根據(jù)城軌車輛輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果要求，將輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可靠性的可信度等級(jí)k分為5級(jí)，分別為可信—Ⅰ類、較可信—Ⅱ類、一般—Ⅲ類、較不可信—Ⅳ類、不可信—Ⅴ類。步驟3，確定步驟1中所述的各評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度、一級(jí)影響因素權(quán)向量[W0]及各影響因素對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)向量[Wi],i＝1,2,3。所述步驟3的實(shí)現(xiàn)步驟如下：第一步，將影響基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度的6個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)pij分為定量型和定性型評(píng)價(jià)指標(biāo)，i＝1,2,3；j＝1,2，由于影響輪對(duì)參數(shù)測(cè)量結(jié)果的評(píng)價(jià)指標(biāo)并非定值，因此采用區(qū)間數(shù)表示評(píng)價(jià)指標(biāo)取值，其中P12、P21P22P32為定量型指標(biāo)，P11、P31為定性型指標(biāo)；第二步，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度區(qū)間：根據(jù)第一步內(nèi)容，評(píng)價(jià)指標(biāo)具有區(qū)間性，因此建立區(qū)間數(shù)隸屬度；對(duì)于定量型評(píng)價(jià)指標(biāo)，取各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)測(cè)量結(jié)果可信度等級(jí)k的隸屬度函數(shù)為高斯隸屬函數(shù)，評(píng)價(jià)指標(biāo)pij對(duì)應(yīng)的指標(biāo)值xij在可信度等級(jí)所屬取值區(qū)間，即故第i個(gè)影響因素所對(duì)應(yīng)的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度等級(jí)k的評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度uijk由式(1)確定 u i j k = u i j p i j = e - [ ( x i j - x i j k 0 ) / c i j k ] 2 - - - ( 1 ) ]]>其中，xij為評(píng)價(jià)指標(biāo)pij的指標(biāo)值，xijk為評(píng)價(jià)指標(biāo)pij對(duì)應(yīng)于可信度等級(jí)k所屬的取值區(qū)間，xij0表示評(píng)價(jià)指標(biāo)pij對(duì)應(yīng)的高斯隸屬度函數(shù)的高度且cijk表示評(píng)價(jià)指標(biāo)pij對(duì)應(yīng)的高斯隸屬度函數(shù)的中心，uij表示評(píng)價(jià)指標(biāo)pij的隸屬度，分別為指標(biāo)值xij所屬區(qū)間的下限和上限；本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度的區(qū)間模糊評(píng)判方法，其特征在于包括以下步驟：步驟1，建立基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果的二級(jí)模糊綜合評(píng)判指標(biāo)體系：全面分析影響基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度的因素，對(duì)所有影響因素進(jìn)行分類，然后根據(jù)影響因素建立二級(jí)模糊綜合評(píng)判指標(biāo)體系，即將影響測(cè)量結(jié)果的因素根據(jù)等級(jí)包含關(guān)系將該指標(biāo)體系分為兩層，包括3個(gè)二級(jí)影響因素和6個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素含義一致；步驟2，設(shè)定測(cè)量結(jié)果評(píng)判等級(jí)：根據(jù)城軌車輛輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果要求，將輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可靠性的可信度等級(jí)k分為5級(jí)，分別為可信—Ⅰ類、較可信—Ⅱ類、一般—Ⅲ類、較不可信—Ⅳ類、不可信—Ⅴ類；步驟3，確定步驟1中所述的各評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度、一級(jí)影響因素權(quán)向量[W0]及各影響因素對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)向量[Wi],i＝1,2,3；步驟4，建立輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度二級(jí)模糊綜合評(píng)判計(jì)算模型：在二級(jí)模糊綜合評(píng)判指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，根據(jù)步驟3確定的評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度區(qū)間性及影響因素權(quán)重向量，形成一級(jí)評(píng)價(jià)矩陣[Ui],i＝1,2,3，利用非線性模糊算子確定二級(jí)模糊綜合評(píng)判計(jì)算模型；步驟5，判斷輪對(duì)測(cè)量結(jié)果可信度等級(jí)：采用相對(duì)優(yōu)勢(shì)度分析方法確定區(qū)間數(shù)權(quán)重，然后利用最大權(quán)重原則確定步驟2中所述的基于激光位移傳感器的輪對(duì)測(cè)量結(jié)果可信度評(píng)判等級(jí)k。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度的區(qū)間模糊評(píng)判方法，其特征在于包括以下步驟：步驟1，建立基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果的二級(jí)模糊綜合評(píng)判指標(biāo)體系：全面分析影響基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度的因素，對(duì)所有影響因素進(jìn)行分類，然后根據(jù)影響因素建立二級(jí)模糊綜合評(píng)判指標(biāo)體系，即將影響測(cè)量結(jié)果的因素根據(jù)等級(jí)包含關(guān)系將該指標(biāo)體系分為兩層，包括3個(gè)二級(jí)影響因素和6個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素含義一致；步驟2，設(shè)定測(cè)量結(jié)果評(píng)判等級(jí)：根據(jù)城軌車輛輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果要求，將輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可靠性的可信度等級(jí)k分為5級(jí)，分別為可信—Ⅰ類、較可信—Ⅱ類、一般—Ⅲ類、較不可信—Ⅳ類、不可信—Ⅴ類；步驟3，確定步驟1中所述的各評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度、一級(jí)影響因素權(quán)向量[W0]及各影響因素對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)向量[Wi],i＝1,2,3；步驟4，建立輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度二級(jí)模糊綜合評(píng)判計(jì)算模型：在二級(jí)模糊綜合評(píng)判指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，根據(jù)步驟3確定的評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度區(qū)間性及影響因素權(quán)重向量，形成一級(jí)評(píng)價(jià)矩陣[Ui],i＝1,2,3，利用非線性模糊算子確定二級(jí)模糊綜合評(píng)判計(jì)算模型；步驟5，判斷輪對(duì)測(cè)量結(jié)果可信度等級(jí)：采用相對(duì)優(yōu)勢(shì)度分析方法確定區(qū)間數(shù)權(quán)重，然后利用最大權(quán)重原則確定步驟2中所述的基于激光位移傳感器的輪對(duì)測(cè)量結(jié)果可信度評(píng)判等級(jí)k。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟1中的建立基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果模糊綜合評(píng)判指標(biāo)體系的具體步驟如下：首先列出影響基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度的全部因素，這些因素包括：激光位移傳感器采集到的數(shù)據(jù)特性P1，計(jì)算輪對(duì)參數(shù)時(shí)所用到的計(jì)算特性P2以及輪對(duì)尺寸系統(tǒng)工作時(shí)的工程環(huán)境特性P3；激光位移傳感器接收到的有效幀數(shù)及每幀中采集到的有效點(diǎn)數(shù)決定了激光位移傳感器的性能，因此采集數(shù)據(jù)特性P1由激光位移傳感器每次采集到的總有效幀數(shù)P11和每幀中有效點(diǎn)個(gè)數(shù)P12決定；計(jì)算特性P2則包括計(jì)算輪對(duì)參數(shù)時(shí)選取的用于求算數(shù)平均的每組測(cè)量值個(gè)數(shù)P21以及每組測(cè)量值之間的最大誤差P22；工程環(huán)境特性P3包括光照強(qiáng)度P31和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度P32；然后對(duì)所有因素根據(jù)模糊性和層次性進(jìn)行分類，將采集數(shù)據(jù)特性P1、計(jì)算特性P2、工程環(huán)境特性P3作為二級(jí)影響因素；將總幀數(shù)P11、每幀中有效點(diǎn)個(gè)數(shù)P12、每組測(cè)量值個(gè)數(shù)P21、每組測(cè)量值之間的最大誤差P22、光照強(qiáng)度P31和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度P32作為一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)；最后，根據(jù)這3個(gè)二級(jí)影響因素和6個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合它們之間的組成及包含關(guān)系建立二級(jí)模糊綜合評(píng)判指標(biāo)體系。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟3的實(shí)現(xiàn)步驟如下：第一步，將影響基于激光位移傳感器的輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度的6個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)pij分為定量型和定性型評(píng)價(jià)指標(biāo)，i＝1,2,3；j＝1,2，由于影響輪對(duì)參數(shù)測(cè)量結(jié)果的評(píng)價(jià)指標(biāo)并非定值，因此采用區(qū)間數(shù)表示評(píng)價(jià)指標(biāo)取值，其中P12、P21P22P32為定量型指標(biāo)，P11、P31為定性型指標(biāo)；第二步，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度區(qū)間：根據(jù)第一步內(nèi)容，評(píng)價(jià)指標(biāo)具有區(qū)間性，因此建立區(qū)間數(shù)隸屬度；對(duì)于定量型評(píng)價(jià)指標(biāo)，取各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)測(cè)量結(jié)果可信度等級(jí)k的隸屬度函數(shù)為高斯隸屬函數(shù)，評(píng)價(jià)指標(biāo)pij對(duì)應(yīng)的指標(biāo)值xij在可信度等級(jí)所屬取值區(qū)間，即故第i個(gè)影響因素所對(duì)應(yīng)的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度等級(jí)k的評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度uijk由式(1)確定 u i j k = u i j p i j = e - [ ( x i j - x i j k 0 ) / c i j k ] 2 - - - ( 1 ) ]]>其中，xij為評(píng)價(jià)指標(biāo)pij的指標(biāo)值，xijk為評(píng)價(jià)指標(biāo)pij對(duì)應(yīng)于可信度等級(jí)k所屬的取值區(qū)間，xij0表示評(píng)價(jià)指標(biāo)pij對(duì)應(yīng)的高斯隸屬度函數(shù)的高度且cijk表示評(píng)價(jià)指標(biāo)pij對(duì)應(yīng)的高斯隸屬度函數(shù)的中心，uij表示評(píng)價(jià)指標(biāo)pij的隸屬度，分別為指標(biāo)值xij所屬區(qū)間的下限和上限；定性型評(píng)價(jià)指標(biāo)由描述性語言表示，將定性型評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí)程度同樣分為5級(jí)，每一評(píng)價(jià)等級(jí)程度與可信度等級(jí)k一一對(duì)應(yīng)，因此根據(jù)等級(jí)區(qū)間確定其隸屬度區(qū)間；將輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度等級(jí)取值總區(qū)間取為[c,d]，且各取值區(qū)間寬度均為則根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)描述語言結(jié)合可信度等級(jí)即可確定定性型評(píng)價(jià)指標(biāo)區(qū)間隸屬度第三步，利用層次分析法確定影響因素權(quán)向量[W0]和各影響因素對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)向量[Wi]。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟4中的建立輪對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果可信度二級(jí)模糊綜合評(píng)判計(jì)算模型的具體步驟如下：首次，確定一級(jí)評(píng)價(jià)矩陣[Ui]：一級(jí)評(píng)價(jià)矩陣[Ui]由影響因素所對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度uijk確定，[Ui]為評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度uijk的轉(zhuǎn)置，即[Ui]＝[uijk]T，且[uijk]T如式(2)所示：...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王露，陳雙，楊志，李婷，邢宗義，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32