專利名稱：確定填充高度回波和錯誤回波的期望范圍的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種改善填充高度包絡(luò)曲線中的填充高度回波和錯誤回波的識別的方法，該包絡(luò)曲線例如是在填充高度測量中用于確定填充高度測量設(shè)備的當(dāng)前填充高度。更具體地說，涉及一種利用特定的數(shù)學(xué)算法為特定的未來時間窗口預(yù)測其中可能會出現(xiàn)未來填充高度回波或錯誤回波的期望范圍，其中特定的數(shù)學(xué)算法考慮了對在過去時間窗中填充高度測量設(shè)備接收到的回波進行求和，該回波的和通常是指一種回波包絡(luò)曲線或填充高度包絡(luò)曲線。
本發(fā)明還涉及一種執(zhí)行上述方法的評估裝置，尤其是一種分析過去接收的填充高度包絡(luò)曲線，并為回波預(yù)測未來可能的期望范圍。這里，根據(jù)脈沖回波原理工作的超聲波或雷達填充高度測量設(shè)備受到特別的關(guān)注。
本發(fā)明還涉及一種計算機程序，用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明在填充高度測量設(shè)備或根據(jù)本發(fā)明的評估裝置中的方法，以及一種相應(yīng)的計算機程序產(chǎn)品。根據(jù)這樣的計算機程序產(chǎn)品，任何理想的計算機可讀介質(zhì)都可理解，如CDROM，軟盤或可移動硬盤，而且計算機程序也可從服務(wù)器上下載。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，圍繞一個填充高度包絡(luò)曲線的一個局部最大值的范圍通常理解為一個回波，其范圍超出了一個可靈活選擇的閾值。回波數(shù)據(jù)可被理解為由一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過對填充高度包絡(luò)曲線進行采樣而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)例如包括代表在離散時間點的填充高度包絡(luò)曲線的維度位置、時間和幅度。
根據(jù)脈沖回波原理工作的填充高度測量設(shè)備，對一個反射的回波信號進行采樣，對出現(xiàn)在填充高度包絡(luò)曲線中的每一回波根據(jù)這些采樣的回波信號產(chǎn)生一系列信息。根據(jù)接收的回波信號產(chǎn)生一個包絡(luò)曲線是已知的。因此該技術(shù)不需要進一步的解釋(例如DE4407369C2；M.Skolnik，“雷達系統(tǒng)的介紹”，1980年第2版，McGraw.Hill；標(biāo)題，“雷達高度測量-用戶指南”，VEGA控制有限公司，2000，ISBN0-9538920-0-X)。
背景技術(shù)：
在根據(jù)脈沖回波原理工作的雷達或超聲波填充高度傳感器中，填充高度是根據(jù)一個特定的回波確定的，該回波可從代表填充高度的填充高度包絡(luò)曲線中檢測。從而，該由各個回波構(gòu)成的填充高度包絡(luò)曲線被模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣，從而接收到的填充高度包絡(luò)曲線能被微處理器或微控制器進一步處理。然而接收到的填充高度包絡(luò)曲線并不僅僅包括代表當(dāng)前填充高度的填充高度回波，還包括不想要的或錯誤的回波，例如由安裝在容器中的部件的多次反射或反射造成的回波。
為了在這樣的填充高度包絡(luò)曲線中僅識別真實的填充高度回波并濾除不希望的反射，必須對填充高度包絡(luò)曲線進行預(yù)處理。在該填充高度包絡(luò)曲線的預(yù)處理期間，利用圖像處理方法如濾波、平均、邊緣識別、選擇和分類對回波進行處理。這樣處理的填充高度包絡(luò)曲線然后進行代表填充材料的回波和不希望的回波的檢驗和分析。通過這樣處理的回波，例如包括如回波的位置、幅度和寬度的數(shù)據(jù)的回波，則可以進行判決，哪個回波是代表當(dāng)前的填充高度及哪個回波不是。當(dāng)檢測到一個代表當(dāng)前填充高度的回波時，則所分析的回波的位置對應(yīng)于所搜索的填充高度值。
由于接收到的填充高度包絡(luò)曲線可能總是包括錯誤的回波，正如已經(jīng)解釋的，這些回波必須被安全地識別以防止根據(jù)這樣不希望的回波確定一個錯誤的填充高度。已知的一種評估是否一種回波是填充高度回波或是不希望的回波的標(biāo)準(zhǔn)是填充高度回波總是具有最大的幅度。然而該標(biāo)準(zhǔn)肯定是不確定的，因為存在于一個信號傳播路徑中并距離填充高度測量設(shè)備距離比當(dāng)前填充高度近的干擾對象通常會產(chǎn)生一個比填充高度本身更強的回波。因此，該標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)該被單獨使用而應(yīng)該結(jié)合其他條件。
例如從DE4223346A1可知一種通過脈沖回波信號進行無接觸距離測量裝置和方法。對于更精確的信號發(fā)送時間的確定，該裝置比較一個脈沖回波信號和一個存儲于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中的信號模式。盡管當(dāng)脈沖回波信號被疊加了大量的干擾回波信號的時候，信號發(fā)送時間也能認為是精確確定的。通過并行數(shù)據(jù)處理技術(shù)并結(jié)合接收信號與獲得的存儲于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中模式的比較，比最新的重建隱藏信息更可能以良好的準(zhǔn)確性確定填充高度數(shù)據(jù)。該結(jié)合神經(jīng)元的信號處理的應(yīng)用使得復(fù)雜的脈沖回波輪廓的整體評估成為可能。藉此，距離測量本身也可用作一個固有的參考要素，因為補償量是從現(xiàn)有的不希望的回波中提取的。
從DE4234300A1可知一種填充高度測量方法，其中由于容器填充或清空處理期間發(fā)生的信號發(fā)送時間的改變引起的有用回波的時間漂移被檢測到，并且該標(biāo)準(zhǔn)被評估以能夠區(qū)別有用回波和不希望的回波。因此檢驗表現(xiàn)出連續(xù)的時間移位的回波脈沖是否包含在隨后的信號進展中。當(dāng)檢測到這樣的回波脈沖時，將它們分類為有用的回波。該已知的過程的基本思想是信號發(fā)送時間在容器內(nèi)壁發(fā)生反射時關(guān)于時間是穩(wěn)定的，這樣的干擾脈沖的位置就是不變的，即使在接收到的指令內(nèi)的重復(fù)測量中。該接收輪廓線內(nèi)的時間位置穩(wěn)定性通常也適用于直接從填充材料表面反射的有用回波。
其它填充高度回波識別方法參考過去接收到的回波率，并依次將這些回波率與當(dāng)前接收到的填充高度包絡(luò)曲線的回波進行比較。在這些方法中，已經(jīng)接收到的填充高度包絡(luò)曲線的接收回波存儲在存儲器中，以使得能夠順序及獨立地將它們與來自下一填充高度包絡(luò)曲線的數(shù)據(jù)進行比較。從EP0689679B1可知一種根據(jù)差值信息使當(dāng)前接收的回波與過去接收的回波相關(guān)，并利用一個模糊評估單元，根據(jù)該相關(guān)計算該回波作為填充高度回波的可能性的方法。該方法的問題是，一方面，該方法僅適用于濾除多個回波。畢竟，EP0689679B1披露的方法只能進行兩次回波間的比較。觀察填充高度回波的趨勢和預(yù)測該趨勢以及指定趨勢范圍均是不可能的。
在經(jīng)常發(fā)生剛接收的回波和已經(jīng)存儲的填充高度包絡(luò)曲線的回波間的比較中存在的另一個問題就是經(jīng)常出現(xiàn)指定的問題，由于當(dāng)前接收的回波會隨時間變化，盡管在每種情況下總是被作為反射器的同一填充高度表面反射。這類問題的出現(xiàn)，例如是由于填充過程中產(chǎn)生灰塵或粒狀貨物清空過程中填充材料過期產(chǎn)生的。
為了確保一種安全的填充高度測量，填充高度一旦被識別，必須通過當(dāng)前接收的回波被重復(fù)識別，這樣，例如干擾反射才不會被錯誤評估為表示填充高度。如果，填充高度回波不能被臨時檢測，必須識別以使得不會進行錯誤回波被識別為填充高度回波的指定。這種經(jīng)常性的根據(jù)過去的填充高度包絡(luò)曲線的回波錯誤的指定給當(dāng)前填充高度包絡(luò)曲線數(shù)據(jù)的發(fā)生是因為，正如之前所描述的，當(dāng)前的回波數(shù)據(jù)與已經(jīng)接收的回波數(shù)據(jù)進行比較。如果在這樣的比較中，例如通過一個閾值曲線或一個最大搜索，當(dāng)前的回波對應(yīng)于一個已經(jīng)接收的回波，則假定這些回波彼此對應(yīng)，從而新的回波被識別為一個正確的回波。
如果包含在一個已經(jīng)接收的填充高度包絡(luò)曲線中的回波數(shù)量與當(dāng)前回波的數(shù)量不同，則可能發(fā)生指定錯誤。同樣的，當(dāng)在一個窄范圍中出現(xiàn)幾個回波時也可能出現(xiàn)錯誤的指定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)問題是提供了一種簡少上述指定問題的方法，尤其是，提供了一種可以確保在填充或清空處理期間更安全的檢測和測量的方法。尤其是，提供了一種可能，根據(jù)脈沖回波原理工作的雷達或超聲波填充高度測量設(shè)備能夠識別一個已經(jīng)被識別為是填充高度回波或是錯誤回波的回波也將以預(yù)定的概率出現(xiàn)在未來的填充高度曲線中。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，該技術(shù)問題是通過一種由一個超聲波或雷達填充高度測量設(shè)備產(chǎn)生的一個填充高度回波或一個錯誤回波確定至少一個期望范圍的方法解決的。該至少一個期望范圍的確定考慮了至少兩個過去的填充高度回波或錯誤回波的時間特性。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明所基于的問題是通過一種填充高度測量設(shè)備解決的，該設(shè)備包括一個評估單元，用于為填充高度測量設(shè)備產(chǎn)生的填充高度回波或錯誤回波確定至少一個期望范圍，該至少一個期望范圍的確定考慮了至少兩個過去的填充高度回波或錯誤回波的時間特性。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明所基于的問題同樣是通過一種用于為填充高度測量設(shè)備的填充高度回波和錯誤回波確定至一個期望范圍的評估單元解決的，該至少一個期望范圍的確定考慮了至少兩個過去的填充高度回波或錯誤回波的時間特性。
另外，用于為填充高度測量設(shè)備產(chǎn)生的填充高度回波或錯誤回波確定至少一個期望范圍的計算機程序，及相應(yīng)的計算機程序產(chǎn)品也解決了本發(fā)明所基于的問題，其中該計算機程序包括多個指令，通過這些指令，在考慮到至少兩個過去的填充高度回波或錯誤回波的時間特性后能夠確定至少一個期望范圍。
本發(fā)明例如是基于以下的思想，即回波處理過程中第一次參考數(shù)學(xué)算法，通過考慮填充高度包絡(luò)曲線和過去接收到的回波的方式，才能在填充或清空處理過程中，作出關(guān)于未來所期望的填充高度包絡(luò)曲線的回波的報告。通過這樣的一個過程，例如，第一次可以通過預(yù)定的概率報告當(dāng)前接收的填充高度包絡(luò)曲線內(nèi)的回波是一個填充高度回波還是一個錯誤回波。
本發(fā)明的出發(fā)點例如是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換進行采樣的填充高度包絡(luò)曲線。根據(jù)該第一處理步驟，接收到的填充高度包絡(luò)曲線可以是通過數(shù)字形式提供的，例如包括將由微處理器或微處理器處理的維度位置、時間和幅度。模數(shù)轉(zhuǎn)換之后，該填充高度包絡(luò)曲線回波的幅度根據(jù)位置和時間被存儲在一個兩維數(shù)組或矩陣中。當(dāng)檢測到三個維度位置s，幅度A和時間t時，特定的幅度A被分配給每一時間t和每一位置s，即A(t，s)。當(dāng)通過檢測的回波檢測到一個或多個其它的維度時，例如壓力或一個其它的特征物理參數(shù)，該回波數(shù)據(jù)相應(yīng)地存儲在一個四維或多維數(shù)組或一個張量中。從具有位置、幅度、時間、壓力等參數(shù)的回波開始，這將意味著每一時間t和每一位置s已分配了一個特定的幅度A和一個特定的壓力pt，s→A，p在該方法中，回波數(shù)據(jù)被寫入的該數(shù)組的大小根據(jù)本發(fā)明的一個實施例是可變的，并可由該方法動態(tài)適用于各種參數(shù)如填充速度或時間窗口大小。該時間窗口的大小從而對應(yīng)于過去的填充高度包絡(luò)曲線，用于被考慮來預(yù)測未來回波的時間。
現(xiàn)在，將通過在回波中檢測到的維度位置、幅度和時間，對進一步的方法進行描述，由此，正如已經(jīng)解釋過的那樣，根據(jù)本發(fā)明的方法也可以類似地應(yīng)用于第四和其它的維度。
在該方法中，由填充高度測量設(shè)備以等時間間隔記錄的每個填充高度包絡(luò)曲線，被根據(jù)時間和位置以行和列方式寫入數(shù)組。每一填充高度包絡(luò)曲線因此對應(yīng)于一行或一列。這樣，填充高度包絡(luò)曲線的幅度被根據(jù)位置和時間以行或列的方式寫在數(shù)組中，直到該具有預(yù)定大小的數(shù)組被填充高度包絡(luò)曲線回波填滿。
替代將由一個填充高度測量設(shè)備記錄的每一填充高度曲線寫入數(shù)組的方式，同樣也可以在數(shù)組中僅包括每第二、第三或非常一般的僅每第n個填充高度包絡(luò)曲線，n∈IN*。這將非常有利，尤其是以非常低的高度變化時，因為根據(jù)本發(fā)明的方法中將節(jié)省存儲器和計算機容量。
當(dāng)在容器的填充或清空過程中填充高度發(fā)生了變化，接收回波的位置的尺寸將不可避免地同時發(fā)生變化，該尺寸反過來成為該回波信號發(fā)送時間的函數(shù)。這意味著在數(shù)組的位置-時間平面上，其中存儲有填充高度包絡(luò)曲線或回波的回波數(shù)據(jù)，回波幅度的位置將隨時間變化。如果詳細分析這樣相關(guān)性，則可以注意到在容器的連續(xù)填充或清空過程中，其中該容器具有相對容器高度的恒定的橫截面，該相關(guān)是線性的。另一方面，當(dāng)容器的橫截面相對容器高度不是恒定的時，則將產(chǎn)生其他的數(shù)學(xué)相關(guān)，然而，也可用數(shù)學(xué)函數(shù)來描述。但是當(dāng)時間窗口被選擇得足夠小時，并且產(chǎn)生填充高度包絡(luò)曲線的回波脈沖另外以足夠小的時間間隔出現(xiàn)，則以第一及充分精確的逼近度，填充高度的進展將形成直線，然而實際識別的回波將輕微發(fā)散。
一旦數(shù)組被過去接收的填充高度包絡(luò)曲線或相應(yīng)的回波填滿，其中填充高度回波或錯誤回波將在下一時間窗口出現(xiàn)的期望范圍則能夠確定。為此，通過各種基于數(shù)學(xué)算法如濾波、平均或選擇等圖像處理方法檢驗接收回波的位置和時間之間的現(xiàn)有相關(guān)。通過這些方法，出現(xiàn)在每一填充高度包絡(luò)曲線中的每一回波的最大值在每一填充高度包絡(luò)曲線中被確定。在進一步的步驟中，利用邊緣識別算法，這些最大值用于在時間連續(xù)的填充高度包絡(luò)曲線中檢測每一回波的時間進展。通過利用這樣的一個邊緣識別算法，“邊緣”例如可被識別為顯示每一回波隨時間變化的數(shù)組的可視化表示。
在這樣一個可視化數(shù)組表示中，回波幅度根據(jù)它們的位置和各自的時間記錄在數(shù)組中，這意味著在數(shù)組中將為每一回波形成相關(guān)的直線。如果數(shù)組中的一個回波不隨時間變化或僅僅輕微的變化，即各直線的斜率大約為零，則這將或者是一個由一個靜止的容器部件反射的錯誤的回波，或者是一個填充高度回波但其填充高度沒有變化的回波。另一方面，當(dāng)一條直線表現(xiàn)出正的或負的斜率，則可假定該直線對應(yīng)于填充高度或該直線對應(yīng)于多個填充高度回波。該多個回波被產(chǎn)生，其中在填充高度測量設(shè)備重新接收之前一個脈沖可能在填充高度表面和容器蓋之間反射多次，從而該多個回波具有一個更長的發(fā)送時間并錯誤性地偽造一個低的填充高度。
由于對于進一步的處理只有代表真正的高度的直線才受到關(guān)注，因此多個回波的直線必須被濾除。這例如在進一步的處理步驟中執(zhí)行，通過模糊邏輯搜索，如采用在EP0689679B1中所描述的方法，選擇出這些直線。選擇出之后，數(shù)組中僅包括恰好代表填充高度的直線的軌跡。然而，多個回波的這種濾波并不是必要的，因為根據(jù)本發(fā)明的這種方法使得期望在未來出現(xiàn)的多個回波的指定對應(yīng)于預(yù)計的期望范圍，這樣才不會發(fā)生誤指定。另外，多個回波具有數(shù)值上比填充高度回波更高的斜率。
為了能夠得出關(guān)于在未來預(yù)期的回波的結(jié)論，已經(jīng)接收到的被存儲在數(shù)組中的在過去的時間窗口中出現(xiàn)的回波必須以一種能從中得出未來預(yù)期的回波的結(jié)論的方式被評估。由于可以假定未來的回波取向于過去的回波的行為本身，這通過在數(shù)組中發(fā)現(xiàn)的直線的末端確定期望范圍來執(zhí)行，其中填充高度回波或錯誤的回波可以在將來被預(yù)測。
對未來時間窗口的預(yù)測可以采用特定的數(shù)學(xué)逼近方法和算法如回歸分析來實現(xiàn)。如果如前所述的假定預(yù)測期間的線性率，則該問題定義歸納為線性回歸。不采用線性回歸，也可以采用任意其他的數(shù)學(xué)逼近方法如多項式插值方法或樣條內(nèi)插方法。為了預(yù)測未來時間窗口中的期望范圍，采用這些或類似的方法來確定直線的時間進展以推測當(dāng)條件不變時該直線將在未來的時間窗口中繼續(xù)。當(dāng)填充高度條件保持不變時，填充高度回波或錯誤的回波也可能會關(guān)于如此預(yù)測的這些直線發(fā)散。為了能夠定量地確定是否在未來關(guān)于一個預(yù)測的直線發(fā)散的回波實際上可以歸于該直線或歸于根據(jù)過去可知的相關(guān)的回波，在進一步的處理步驟中計算偏差度量，如存儲在當(dāng)前數(shù)組中的回波相對于所確定的修正直線的標(biāo)準(zhǔn)偏差度量。計算多個偏差度量然后用于確定未來時間窗口中關(guān)于直線的發(fā)散范圍，落入具有預(yù)定的期望值的范圍的回波可實際指定給這樣產(chǎn)生的期望范圍。
從當(dāng)前評估的數(shù)組中可以看到的這樣計算的期望范圍存在于未來，并定義了未來時間窗口中的回波可以以預(yù)定的概率歸于一個在過去識別的回波的范圍。由于標(biāo)準(zhǔn)偏差或多個標(biāo)準(zhǔn)偏差用作該回波范圍的寬帶，因此可以以預(yù)定的概率假定停留在這樣定義的期望范圍內(nèi)的回波實際上對應(yīng)于在過去被識別為填充高度回波或錯誤回波的回波。
當(dāng)然，可以假定任何其他寬度作為預(yù)測直線的發(fā)散范圍，但這時候，得出的結(jié)論不再是回波以該概率停留在一個期望范圍內(nèi)，實際上的概率可能相同也可能不同。
根據(jù)本發(fā)明至此所描述的方法，其目的不在于根據(jù)每一新記錄的填充高度包絡(luò)曲線重新確定期望范圍，而是只在數(shù)組已經(jīng)重新被未來的填充高度包絡(luò)曲線即或?qū)?yīng)的回波數(shù)據(jù)填滿時重新確定期望范圍。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例提供在每一新記錄的填充高度包絡(luò)曲線之后確定一個新的期望范圍?；蛘撸部稍诿康趎(n∈IN*)個新記錄的填充高度包絡(luò)曲線之后確定一個新的期望范圍。為此，必須將填充高度包絡(luò)曲線重新存儲在數(shù)組中，其中“最老”的填充高度包絡(luò)曲線被擦除，剩余的填充高度包絡(luò)曲線移動n列，從而清空這些列，新記錄的n個填充高度包絡(luò)曲線被寫入。該實施例被認為是特別有利的，因為在期望范圍的確定過程中最新的填充高度進展可以非常精確地被參考。
總的說來，本發(fā)明將是特別有利的，因為根據(jù)本發(fā)明的方法不再執(zhí)行當(dāng)前接收的回波和過去已經(jīng)接收的回波間的單獨比較，而是為當(dāng)前接收的回波指定一個特定的期望范圍，回波被假定在未來以預(yù)定的概率出現(xiàn)在該范圍內(nèi)。因此很大程度上排除了錯誤的測量結(jié)果。
本發(fā)明的另一優(yōu)點是不僅可以根據(jù)所描述的方法定義填充高度回波可能出現(xiàn)的期望范圍，類似地也可定義錯誤回波將以某一特定概率出現(xiàn)的期望范圍。為了以最高的可能性這樣來識別錯誤回波，除了錯誤回波出現(xiàn)在筆直的水平線上的判別條件，其他的判別條件即特定的錯誤回波只能出現(xiàn)在特定的范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)也可采用。
如果出現(xiàn)在未來時間窗口中的回波可以被指定到填充高度回波的期望范圍中，則當(dāng)前的填充高度利用這些回波進行確定。另一方面，如果不能指定到填充高度回波或錯誤回波的任一期望范圍中，則這樣的回波被丟棄，并因此不被包括在未來進一步存在的期望范圍的預(yù)測中。如果在未來的時間窗口中填充高度上升或下降的速度快于當(dāng)前時間窗口，則該填充速度的變化將通過適應(yīng)下一期望范圍的斜率來適應(yīng)，這樣當(dāng)前的變化總是能被當(dāng)前的方法考慮到。
正如已經(jīng)描述過的，回波以其維度位置、幅度和時間存儲在兩維數(shù)組或矩陣中。然而，在到目前為止所進行的考慮中，回波的分析原則上僅簡化為維度位置和時間。由于每一位置和每一時間均具有特定的回波幅度，因此可以根據(jù)它們的幅度對回波進一步分類。在圖形化表示中，這將意味著填充高度回波的可視化圖形進展將假定一個三維坐標(biāo)系統(tǒng)中的一個特定位置，這樣每一回波將在一個特定的時間和特定的位置處被指定一個期望的幅度。
由于每一幅度由一特定值所表示，因此才可能在平面中將回波可視的表示為一條直線，該直線的幅度與特定的時間和特定的位置相關(guān)，并由一該幅度值所確定的顏色或灰度級值表示。
相應(yīng)的填充高度測量設(shè)備，以及用于確定未來時間窗口中的期望范圍的獨立的評估裝置，該裝置可被指定未來回波，包括一個評估單元，該評估單元包括一個存儲器，預(yù)定數(shù)量的填充高度回波以其維度位置、時間和幅度被存儲在一個二維數(shù)組或矩陣中。另外，該填充高度測量設(shè)備或評估裝置的評估單元包括一個信號處理單元，該單元通過特定的數(shù)學(xué)算法，如回歸分析或多項式內(nèi)插來確定存儲在數(shù)組中的回波的直線的進展。該信號處理單元另外還用于根據(jù)所計算的逼近直線確定各個回波的偏差度量，根據(jù)該偏差度量確定未來時間窗口中的期望范圍的寬度，其產(chǎn)生預(yù)測的逼近直線。
一個相應(yīng)的計算機程序用于執(zhí)行本發(fā)明的方法，確定未來填充高度回波的期望范圍，并且例如可作為子程序在一個評估程序中執(zhí)行以評估所產(chǎn)生的包絡(luò)曲線。這樣的評估程序例如已知有德國VEGAGrieshaber KG公司的商標(biāo)“Echofox”。本發(fā)明的方法及相應(yīng)的操作計算機程序可在一個獨立的評估裝置中實施，或者，如果需要也可直接集成在一個填充高度測量設(shè)備中。這里所關(guān)注的填充高度測量設(shè)備均為已知的填充高度測量設(shè)備，對反射的回波信號采樣，產(chǎn)生一個填充高度包絡(luò)曲線。這樣的填充高度測量設(shè)備例如是超聲波填充高度測量設(shè)備或雷達填充高度測量設(shè)備，特別是被稱為脈沖雷達填充高度測量設(shè)備。


為了進一步的解釋和更好的理解，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例進行詳細的描述。其中圖1是安裝在一個容器的頂蓋區(qū)域的一個填充高度測量設(shè)備的側(cè)視圖；圖2是一個填充高度測量設(shè)備的側(cè)視圖；圖3是一個評估裝置的側(cè)視圖；圖4是模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣的填充高度包絡(luò)曲線；圖5是具有存儲的填充高度包絡(luò)曲線數(shù)據(jù)的數(shù)組的提?。粓D6是示出期望范圍確定步驟的流程圖；圖7是其中存儲有填充高度包絡(luò)曲線的一個數(shù)組；圖8是已經(jīng)應(yīng)用了各種圖像處理方法的圖7的數(shù)組；圖9是其中存儲有回波幅度的一個數(shù)組；圖10是邊緣識別后的圖9的數(shù)組；圖11是具有回波數(shù)據(jù)的一個數(shù)組的圖像的灰度值；圖12是應(yīng)用了圖像處理方法之后的圖11的數(shù)組的圖像的灰度值；圖13圖示了幾個相繼以時間順序交錯的具有對未來預(yù)計的期望范圍的幾個數(shù)組。
在所有的附圖中，相同的裝置和單元標(biāo)以相同的附圖標(biāo)記。
具體實施例方式
從圖1的示意圖中，可以看到在容器15的頂蓋區(qū)域安裝有一個填充高度測量設(shè)備10。在容器15內(nèi)部，裝有粒狀或液體填充材料16，形成了一個填充材料表面17。
該安裝在容器15中的填充高度測量設(shè)備10包括一個殼體12和一個天線13。通過電纜14，尤其是一種稱作4-20mA二線回路，連接至電源和這里未示出的通信裝置。
在圖2的極端示意圖中，該填充高度測量設(shè)備10包括一個評估裝置20、發(fā)送單元21和一個接收單元22。通過該發(fā)送單元21，短雷達脈沖或超聲波脈沖通過天線13向填充材料表面17發(fā)射。這些信號在填充材料表面17發(fā)生發(fā)射，并通過同一天線13被接收。然后根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在接收裝置22中被進一步處理，并在評估裝置20中被評估。為此，根據(jù)各個回波信號采用已知的方式形成填充高度包絡(luò)曲線。該填充高度包絡(luò)曲線然后反過來采用數(shù)學(xué)方法在評估裝置20中進行更進一步的檢驗。為此，評估裝置20包括一個存儲器26，一個圖像處理單元27，一個數(shù)字信號處理單元28。重要的是，該填充高度包絡(luò)曲線利用本發(fā)明的方法進行評估，尤其是如下所述的方法。
作為在填充高度測量設(shè)備10的評估單元20中評估信號的替代，類似地也可以利用圖3示出的評估單元30進行評估。圖3示出了一個應(yīng)用了本發(fā)明的方法的評估單元30的示意圖，該評估單元對圖1中的填充高度測量設(shè)備10接收的信號進行評估。為此，該評估單元30包括一個存儲器36，一個圖像處理單元37，一個信號處理單元38。與圖2的填充高度測量設(shè)備相反，該評估單元30可以另一位置，而不是直接位于容器上，并從而適于同時評估多個填充高度測量設(shè)備的填充高度包絡(luò)曲線。
由模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣的填充高度包絡(luò)曲線用作填充高度計量中信號處理的基礎(chǔ)。圖4示出了一種以恒定時間間隔采樣的填充高度包絡(luò)曲線。整體上，圖4中圖示的填充高度包絡(luò)曲線中存在三個回波，這樣僅僅觀察該填充高度包絡(luò)曲線不能判斷三個回波中的哪個代表實際的填充高度回波。原則上，三個回波中的每一個均可代表填充高度回波或是錯誤的回波。但是，一旦一個回波被識別為一個填充高度回波或是一個錯誤的回波，則可以采用本發(fā)明的方法以非常高的概率對未來預(yù)測一個回波是填充高度回波還是一個錯誤回波。
為此，例如，如圖4所示，以恒定時間間隔產(chǎn)生的填充高度包絡(luò)曲線根據(jù)位置和時間被相繼存儲在一個兩維數(shù)組或矩陣的每一列或行中。以記錄的幾個填充高度包絡(luò)曲線形成了一個包括維度位置和時間的數(shù)組，如圖5所示。在圖5示出的一個數(shù)組的細節(jié)中，各列代表以不同時間記錄的填充高度包絡(luò)曲線，不同的行代表各個回波的不同位置。在圖5的數(shù)組中，回波幅度A取決于時間t(列)和位置s(行)
A(t，s)數(shù)組的最大列號可在運行一次本方法之后確定，但也可以對應(yīng)于一個固定的預(yù)定值。該數(shù)組被用新近記錄的填充高度包絡(luò)曲線填充，直到達到最大列號。一旦達到，則本方法的進一步的處理過程開始，借此可以計算出下一數(shù)組或下一時間窗的期望范圍。每個數(shù)組中的列號的數(shù)目對應(yīng)于一個時間窗，在此時間窗內(nèi)可以對回波率進行一定時間的跟蹤。最大行號由模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號采樣點的間距和傳感器的最大測量范圍決定。在下文中，將簡要描述在根據(jù)本發(fā)明的方法的框架中如何確定列的數(shù)目。但是此過程不是強制的，因為在列號為固定常量的一般條件下也可以獲得很好的結(jié)果。
但是，如果希望動態(tài)確定最大列數(shù)目，這將取決于填充速率和各個填充高度包絡(luò)曲線間的時間間隔(周期時間)。從而，必須找出數(shù)組大小和下列算法的函數(shù)間的折衷。例如，當(dāng)假定填充速率V為大約2.3m/h，并且最后半米的級數(shù)(該值在任何情況下應(yīng)該大于回波寬度)足夠用于跟蹤填充高度時，那么根據(jù)下式的數(shù)組應(yīng)該包括一個大約13分鐘的時間窗。
Δt=ΔsΔv]]>現(xiàn)在列的數(shù)目z由要存儲的時間范圍(13分鐘)和傳感器的周期時間得到。在周期時間為11/s時，根據(jù)下式將得到列數(shù)目z為780[-]。
z＝Δt·f因為在該填充速率下，填充高度回波僅在包絡(luò)曲線到包絡(luò)曲線間移動0.64mm，這里使用主時間間隔來跟蹤回波是可能的。這樣，例如僅在6.4cm的間隔將包絡(luò)曲線存儲在本例中是足夠的，其中列的最大數(shù)目z將減小至78。
因為在根據(jù)本發(fā)明的方法運行一次后，其中填充速率為已知結(jié)果，以此確定數(shù)組大小。這種對數(shù)組大小的調(diào)整顯然是希望的，因為它節(jié)省了存儲空間和計算時間，當(dāng)另一方面，它不是強制的，因為在固定數(shù)組大小的情況下，當(dāng)填充處理不特殊時也可以獲得等效的好結(jié)果。
在圖6中，在流程圖中說明了用于根據(jù)本發(fā)明的方法的可能過程。該方法在步驟100中開始后，步驟110啟動由模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣的填充高度包絡(luò)曲線的數(shù)組中的存儲。該步驟已經(jīng)參考圖5進行了詳細描述。在下面的步驟120中，判決根據(jù)數(shù)組是否已經(jīng)完全被寫入過去的回波數(shù)據(jù)的邏輯查詢來做出。如果不是此情況，那么步驟110被循環(huán)執(zhí)行，直到數(shù)組用填充高度包絡(luò)曲線填滿。
一旦數(shù)組被完全寫入z個填充高度包絡(luò)曲線，下一處理步驟啟動對不希望的信號部分如噪聲的濾波，藉此可以減小要處理的數(shù)據(jù)量。該濾波通過本身已知的圖像處理方法進行。
如在開始已經(jīng)描述的那樣，在每一個第n個(n∈IN*，n＜z)新近記錄的填充高度包絡(luò)曲線之后盡早執(zhí)行期望范圍的確定的情況下，對數(shù)組中的填充高度包絡(luò)曲線域或相應(yīng)的回波數(shù)據(jù)進行恢復(fù)在步驟110中成為必要。例如，這可以這樣來實現(xiàn)因為最老的n個填充高度包絡(luò)曲線被刪除了，剩余的z-n個填充高度包絡(luò)曲線被移位n列，這樣清空的n列在步驟110中被循環(huán)填充，直到數(shù)組再次被填充高度包絡(luò)曲線完全占據(jù)。
在圖7和8中，步驟130中描述的圖像處理算法以數(shù)字方式進行說明。由此圖7是在步驟110中被填充高度包絡(luò)曲線填滿的數(shù)組的示例性細節(jié)。如這里可以看到的，具有幅度25的回波根據(jù)時間改變它的位置。在步驟130中，通過圖像處理方法如選擇方法確定每個回波的參數(shù)。例如，在圖7中，在每個填充高度包絡(luò)曲線的回波中，兩個數(shù)字“9”間的位置單位的數(shù)目被假設(shè)為回波寬度。同樣，如同回波的結(jié)束一樣，回波的開始也通過這兩個數(shù)字來確定。最大值采用最大值確定算法從每個回波中濾除(同樣見步驟140)。在圖7中，每種情況下的包絡(luò)曲線的級數(shù)中的最大值為25。這樣，找到的參數(shù)與數(shù)組無關(guān)地被存儲，因此僅留下顯示在圖8中的數(shù)組，其中僅最大值被標(biāo)以數(shù)字。然后圖8中示出的數(shù)組在步驟180中進一步處理。
在步驟140，每個單個填充高度包絡(luò)曲線被檢查最大值，也就是單個回波的幅度。為此，使用其它已知的圖像處理方法，例如用于最大值搜索的算法。由此檢測到的回波被通過它們的相關(guān)參數(shù)，例如位置、幅度、開始和結(jié)束，更精確地量化了。
在步驟150中查詢步驟140中檢測到的回波可以被指定的期望范圍是否已經(jīng)在過去被確定出來。如果期望范圍仍不可得，那么必須跳過步驟160，填充高度必須在步驟170中在沒有過去信息的情況下被確定。然后，例如，具有最大幅度的回波被參考用于確定填充高度。
但是，如果已經(jīng)確定出當(dāng)前時間窗的期望范圍，則在步驟140中通過它們的參數(shù)先前檢測到的回波被指定至該期望范圍及與此相關(guān)的先前回波。此向期望范圍的指定發(fā)生在步驟160中。如果在此步驟中一個回波可以被指定至一個期望范圍，則可以假定它具有一個此回波未被錯誤地指定至此期望范圍的預(yù)定概率。例如，如果在上一個時間窗內(nèi)，期望范圍未被指定回波6倍標(biāo)準(zhǔn)差寬度的范圍，則假定在當(dāng)前時間窗內(nèi)被指定至期望范圍的回波沒有被錯誤地指定至該范圍的概率為99.7％，并且在步驟170中，可以確定填充高度。
如果在當(dāng)前時間窗內(nèi)，各個回聲不能指定至一個期望范圍，則不必考慮這些回聲，在下一個時間窗內(nèi)考慮預(yù)期范圍，必須丟棄這些回波。一個回波不能被指定至填充高度的預(yù)期范圍同樣是可能的。這里，例如由于開始填充處理，回波可能消失。在此情況下，填充高度回波的丟失位置和時間應(yīng)該被存儲下來以便可以在將來的期望范圍的確定中參考。
接下來，在步驟180，190和200中，計算下一未來時間窗口的期望范圍。為此，數(shù)組中回波的進展首先在步驟180中邊緣識別算法的幫助下進行識別，即搜索涉及一個特定回波的幅度。
在圖9和10中，舉例說明了一個可能用于此目的的方法。其中表示的數(shù)組對應(yīng)于根據(jù)圖8的具有維度位置、時間和幅度的填充包絡(luò)曲線數(shù)組的典型細節(jié)。如果現(xiàn)在在圖9中從第一列的第一行開始，向下，可以到達第二行中的第一回波。此回波被給予數(shù)字1，此數(shù)字被輸入到圖10中所示的數(shù)組的相應(yīng)單元中。從該起始點，最近的環(huán)繞點被連續(xù)按點的方式分析，以達到具有最高鄰近值的列和行。該鄰近值被給與相應(yīng)的數(shù)字，在此情況下是數(shù)字1，它也被輸入到圖10中所示的數(shù)組的相應(yīng)單元中。此過程被持續(xù)，直到到達數(shù)組的結(jié)尾，或直到回波的“跟蹤”丟失。其后，搜索下一回波的開始值，照此繼續(xù)此方法。通過此方法，最終得到圖10中所示的數(shù)組，其中圖9的兩個回波的級數(shù)被通過它們的號碼抵消。以此方法，屬于每個回波的邊緣都是相同的。
從檢測到的邊緣形狀，在步驟190中可以通過適當(dāng)?shù)那€逼近法，如對在步驟180中檢測到的邊緣形狀進行逼近的多項式插值、樣條插值、回歸分析或相關(guān)分析，來確定方程。通過回歸計算，例如，確定出逼近邊緣形狀的直線或多項式的參數(shù)。在各個時間窗不超過特定大小，并且單填充高度包絡(luò)曲線的周期時間未被選的過長的情況下，通過線性回歸一次逼近中的邊緣形狀的逼近可以被認為足夠好。應(yīng)用于圖10中所示數(shù)組的參考數(shù)字為1的邊緣形狀，從而保證了一個如下的直線當(dāng)圖3b中的數(shù)組的列被標(biāo)記為x，相關(guān)的行為y，直線的參數(shù)a、b，y＝a·x+b得到b=ΣyiΣxi2-Σxi·Σxi·yin·Σxi2-(Σxi)2]]>a=n·Σxiyi-Σyi·Σxin·Σxi2-(Σxi)2]]>應(yīng)用于圖10中所示數(shù)組的參考數(shù)字為1的邊緣形狀，得到∑yi＝7+7+6+5+6+5+4+5＝45Σxi2=1+4+9+16+25+36+29+64=204]]>∑xi＝1+2+3+4+5+6+7+8＝36∑xiyi＝7·1+7·2+6·3+5·4+6·5+5·6+4·7+5·8＝187因此得到b=45.204-36.1878.204-36.36≈7]]>a=8.187-45.368.204-36.36≈-0.4]]>
因此得到的直線方程為y＝-0.4·x+7。
在回波參考數(shù)字1是填充高度回波的情況下，計算得到的該直線的斜率對應(yīng)于填充速率。如已經(jīng)描述的那樣，可以利用此值執(zhí)行下一時間窗的數(shù)組大小的調(diào)整。
如果假定實際進展的方差是在由檢測到的直線表示的趨勢周圍的靜態(tài)分布，那么根據(jù)步驟200特定參數(shù)從這些方差中確定。本質(zhì)上，可以假定回波是在由檢測到的直線表示的趨勢周圍的正態(tài)分布。但是，其它分布函數(shù)也可以作為用于計算特定分布參數(shù)的基礎(chǔ)，例如指數(shù)分布、對數(shù)正態(tài)分布、Weibull分布或伽馬分布。但是在本情況下，處理各個回波是正態(tài)分布的形式。
從逼近直線和實際值中，可以計算出方差σ2或標(biāo)準(zhǔn)差σ的估計值σ2≈1n-1·Σ(yi-a·xi+b)2]]>因此，在本情況下，σ2≈17·(7-6.6)2+(7-6.2)2+(6-5.8)2+(5-5.4)2+(6-5)2+(5-4.6)2+(4-4.2)2+(5-3.8)2=0.429]]>為了能夠聲明落入期望范圍的特定回波沒有錯誤的指定至該期望范圍的概率為99.7％，必須容許在表示趨勢的直線兩側(cè)3σ的值。因此得到限定期望范圍的直線yupper limit＝a·x+b+3σ＝-0.4x+8.96，ylower limit＝a·x+b-3σ＝-0.4x+5.03當(dāng)在下一個時間窗內(nèi)僅有一個回波時，那么此回波與上一周期內(nèi)的相同的概率為99.7％，所以在步驟110中，該方法可以在檢測到的此回波上再次執(zhí)行。
圖11和12示出了其中存儲了填充高度包絡(luò)曲線的數(shù)組的灰度值圖像。圖11將處理前的填充高度包絡(luò)曲線的回波顯示為亮，但是較寬的范圍。圖12本質(zhì)上顯示了與圖11中相同的填充高度包絡(luò)曲線的回波，但是圖12的表示與圖11的不同在于，由于圖像處理方法，例如邊緣濾波，人眼可以感到灰度值圖像充分地清楚和銳利。作為灰度值圖像的填充高度包絡(luò)曲線或數(shù)組的這種視覺表示，例如，對操作員識別根據(jù)本發(fā)明的算法是否工作正確，并且如果不正確，他應(yīng)該以什么方式干預(yù)很有用處。在這些灰度值圖像的幫助下，例如，他可以判斷當(dāng)前數(shù)組大小是否可能是選擇的過小，或者周期時間是否必須從一個填充高度包絡(luò)曲線調(diào)整到另一個填充高度包絡(luò)曲線。
在圖13中，又描述了本發(fā)明的方法。那里顯示的每個時間窗包括八個回波，具有一個用于每八個回波之后被計算的下面八個回波的新的期望范圍。在圖13中，描述了五個時間上連續(xù)的時間窗。如果假定時間窗0位于過去，那么時間窗1中顯示在虛線中的期望范圍可以從時間窗0中的回波中確定。時間窗1的期望范圍跟著發(fā)生，因為在時間窗0中首先計算補償直線，由此其中可見的回波可以被逼近。該逼近直線對應(yīng)于時間窗1中的實線。隨后，從關(guān)于該直線的時間窗0中的回波方差中計算標(biāo)準(zhǔn)差。用該標(biāo)準(zhǔn)差，確定出時間窗1中計算出的趨勢直線兩側(cè)的期望范圍的寬度。如果在時間窗1中趨勢線兩側(cè)的期望范圍的寬度，例如，是標(biāo)準(zhǔn)差σ的三倍，那么可以為時間窗1做出概率為99.7％的聲明，表示在這里并且落入該期望范圍內(nèi)的回波是否對應(yīng)于時間窗0中的回波。
因為在此情況下，可以假定時間窗1中落入期望范圍內(nèi)的所有回波，實際上可以被指定至相同的期望范圍，時間窗2的趨勢直線，如同周圍的期望范圍可以以類似的方式從這些回波中確定。在時間窗2中，所有回波又處于虛線期望范圍內(nèi)。此時同樣，可以假定所有回波屬于此回波級數(shù)，因此第三時間窗的趨勢線，以及周圍的期望范圍可以再次被從這些回波中計算。但是，如果時間窗2中的補償線畫過了單個回波，那么與時間窗2的期望范圍的斜率相比，更陡的上升趨勢線保證時間窗3。因為此外時間窗2中的單個回波數(shù)據(jù)關(guān)于補償線分散得很小，因此時間窗3的期望范圍的寬度也變窄。
在時間窗3中可以看出，第三和第四回波處于預(yù)測的期望范圍之外。但是，剩余回波精確地位于第三時間窗的趨勢線上。為了預(yù)測第四時間窗，因此要考慮第三和第四回波，因為這些位于時間窗3的期望范圍之外，否則可能錯誤地影響時間窗4的期望范圍，使得與顯示的相比，相同的期望范圍將增加陡峭程度。因為在時間窗3中，剩余回波精確地位于期望線上，因此時間窗4的期望范圍減小為期望線本身。但是，這只是一種理論方法，實際上一般并不會出現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種為由超聲波或雷達填充高度測量設(shè)備(10)生成的填充高度回波或錯誤回波確定至少一個期望范圍的方法，其中考慮至少兩個先前的填充高度回波或錯誤回波的時間特性來確定該至少一個期望范圍。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中考慮至少兩個先前的填充高度回波或錯誤回波的時間特性來周期性地確定該至少一個期望范圍。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在每個填充高度包絡(luò)曲線被填充高度測量設(shè)備(10)新近接收后，確定一個新的期望范圍。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在n個填充高度包絡(luò)曲線被填充高度測量設(shè)備(10)新近接收后，確定一個新的期望范圍，其中使用n∈IN*。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法還包括下列步驟-通過一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器對由填充高度測量設(shè)備(10)當(dāng)前接收的一個填充高度包絡(luò)曲線進行采樣；-將包括其回波數(shù)據(jù)的采樣后的填充高度包絡(luò)曲線的回波存儲在一個預(yù)定大小的數(shù)組中；-用圖像處理方法處理存儲在數(shù)組中的回波數(shù)據(jù)；-在當(dāng)前的填充高度包絡(luò)曲線中搜索單個回波；-將檢側(cè)到的回波指定至先前為填充高度回波或錯誤回波確定的期望范圍；-在將回波指定至填充高度期望范圍的情況下，使用所述回波確定填充高度；-當(dāng)數(shù)組被回波數(shù)據(jù)填滿后，為將來預(yù)計回波確定一個新的期望范圍。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，當(dāng)數(shù)組被回波數(shù)據(jù)填滿后，考慮先前存儲在數(shù)組中表示填充高度包絡(luò)曲線的回波數(shù)據(jù)，為填充高度和錯誤回波確定期望范圍，該回波數(shù)據(jù)可以被指定至一個先前的期望范圍。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中回波數(shù)據(jù)被存儲在一個包括維度位置、時間和幅度的數(shù)組中。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中期望范圍通過下述方式被確定可以被指定至先前期望范圍的回波數(shù)據(jù)以函數(shù)級數(shù)逼近，偏差量度通過與所述確定的函數(shù)級數(shù)相比較而確定，從中可以為要確定的期望范圍建立范圍寬度。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其中通過回歸法、多項式插值法或逼近法來確定函數(shù)級數(shù)。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中作為偏差度量，回波數(shù)據(jù)的多個標(biāo)準(zhǔn)偏差通過與函數(shù)級數(shù)相比較而確定。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中通過所述多個標(biāo)準(zhǔn)偏差建立概率，出現(xiàn)在將來期望范圍內(nèi)的回波以該概率實際被指定至該期望范圍。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中從填充高度回波的期望范圍的函數(shù)級數(shù)的斜率中，確定填充高度的當(dāng)前變化。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中存儲有當(dāng)前接收的填充高度包絡(luò)曲線的數(shù)組的大小適應(yīng)于填充高度的當(dāng)前變化。
14.一種為由超聲波或雷達填充高度測量設(shè)備(10)生成的填充高度回波或錯誤回波確定至少一個期望范圍的評估裝置(20)，其中考慮至少兩個先前的填充高度回波或錯誤回波的時間特性來確定該至少一個期望范圍。
15.如權(quán)利要求14所述的評估裝置，其中考慮至少兩個先前的可以被指定至先前期望范圍的填充高度回波或錯誤回波的時間特性來周期性地確定該至少一個期望范圍。
16.如權(quán)利要求14或15所述的評估裝置，其中評估裝置(20)配備有一個存儲器(26)，在模數(shù)變換之后，每個當(dāng)前接收的填充高度包絡(luò)曲線及其回波數(shù)據(jù)，包括維度位置、時間和幅度，被存儲在存儲器(26)中的預(yù)定大小的數(shù)組中。
17.如權(quán)利要求14-16之一所述的評估裝置，其中評估裝置(20)還包括一個圖像處理單元，處理存儲在數(shù)組中的填充高度包絡(luò)曲線的回波數(shù)據(jù)，并搜索其中存在的單個回波。
18.如權(quán)利要求14-17之一所述的評估裝置，其中評估裝置用于將檢側(cè)到的回波指定至先前為填充高度回波或錯誤回波確定的期望范圍，并且根據(jù)一個被指定至該填充高度的期望范圍的回波中確定填充高度。
19.如權(quán)利要求18所述的評估裝置，其中評估裝置(20)還用于以當(dāng)數(shù)組被回波數(shù)據(jù)填滿后，為將來預(yù)計的回波確定一個新的期望范圍
20.如權(quán)利要求14-19之一所述的評估裝置，其中評估裝置(20)被配置為考慮到表示填充高度包絡(luò)曲線的先前存儲在數(shù)組中的回波數(shù)據(jù)，為填充高度和錯誤回波確定期望范圍，該回波數(shù)據(jù)可以被指定至一個先前的期望范圍。
21.如權(quán)利要求20所述的評估裝置，其中評估裝置(20)包括一個確定期望范圍的信號處理單元(28)，其中所述信號處理單元用函數(shù)級數(shù)逼近回波數(shù)據(jù)，該回波數(shù)據(jù)已被指定至先前的期望范圍，并通過與確定的函數(shù)級數(shù)進行比較來確定回波數(shù)據(jù)的偏差度量。
22.如權(quán)利要求21所述的評估裝置，其中信號處理單元(28)通過回歸法、多項式插值法或逼近法來確定函數(shù)級數(shù)。
23.如權(quán)利要求21所述的評估裝置，其中信號處理單元(28)通過與函數(shù)級數(shù)相比較而確定回波數(shù)據(jù)的多個標(biāo)準(zhǔn)偏差，作為偏差度量。
24.如權(quán)利要求21所述的評估裝置，其中存儲在評估單元(20)的存儲器(32)中的數(shù)組的大小可以隨填充高度的當(dāng)前變化而動態(tài)調(diào)整，該變化由函數(shù)級數(shù)的斜率來表示，所述數(shù)組中存儲了當(dāng)前接收的填充高度包絡(luò)曲線。
25.如權(quán)利要求14-24之一所述的評估裝置，其中評估裝置(20)被集成在一個填充高度測量設(shè)備(10)中。
26.如權(quán)利要求14-24之一所述的評估裝置，其中評估裝置(20)與填充高度測量設(shè)備(10)相互隔開，并通過數(shù)據(jù)鏈路與填充高度測量設(shè)備(10)相連。
27.一種為由超聲波或雷達填充高度測量設(shè)備(10)生成的填充高度回波或錯誤回波確定至少一個的期望范圍的計算機程序，該計算機程序包括用于考慮可以被指定至先前期望范圍的至少兩個先前填充高度回波或錯誤回波的時間特性來周期性地確定該至少一個期望范圍的指令。
28.如權(quán)利要求27所述的計算機程序，其中該指令執(zhí)行下列處理步驟-通過一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器對由填充高度測量設(shè)備當(dāng)前接收的一個填充高度包絡(luò)曲線進行采樣；-將包括其回波數(shù)據(jù)的采樣后的填充高度包絡(luò)曲線的回波存儲在一個預(yù)定大小的數(shù)組中；-用圖像處理方法處理存儲在數(shù)組中的回波數(shù)據(jù)；-在當(dāng)前的填充高度包絡(luò)曲線中搜索單個回波；-將檢側(cè)到的回波指定至先前為填充高度回波或錯誤回波確定的期望范圍中；-在將回波指定至填充高度的期望范圍的情況下，使用所述回波確定填充高度；-當(dāng)數(shù)組被回波數(shù)據(jù)填滿后，為將來預(yù)計的回波確定一個新的期望范圍。
29.一種計算機程序產(chǎn)品，可以直接加載入計算機存儲器，并包含當(dāng)該產(chǎn)品被加載到計算機上時執(zhí)行下列步驟的指令-通過一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器對由填充高度測量設(shè)備當(dāng)前接收的一個填充高度包絡(luò)曲線進行采樣；-將包括其回波數(shù)據(jù)的采樣后的填充高度包絡(luò)曲線的回波存儲在一個預(yù)定大小的數(shù)組中；-用圖像處理方法處理存儲在數(shù)組中的回波數(shù)據(jù)；-在當(dāng)前的填充高度包絡(luò)曲線中搜索單個回波；-將檢側(cè)到的回波指定至先前為填充高度回波或錯誤回波確定的期望范圍；-在將回波指定至填充高度的期望范圍的情況下，使用所述回波確定填充高度；-當(dāng)數(shù)組被回波數(shù)據(jù)填滿后，為將來預(yù)計的回波確定一個新的期望范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種根據(jù)填充高度包絡(luò)曲線確定回波被指定至的期望范圍的方法，該曲線由一個填充高度測量設(shè)備(10)生成。該期望范圍的確定考慮了先前回波數(shù)據(jù)的時間特性。因為這些期望范圍具有一個預(yù)定的寬度，所以可以通過一個預(yù)定概率做出報告，該概率是被指定至這樣一個范圍的一個回波—填充高度回波或錯誤回波，還是被錯誤地指定至該范圍的概率。例如，當(dāng)為填充高度回波預(yù)測出一個期望范圍時，可以假定以預(yù)定概率落入該期望范圍的回波實際上是填充高度回波。本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行該方法的估計裝置(20)。另外，本發(fā)明涉及包括用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的指令的一種計算機程序和一種計算機程序產(chǎn)品。
文檔編號G01F23/296GK1668898SQ03817095
公開日2005年9月14日 申請日期2003年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月19日
發(fā)明者羅伯特·勞恩 申請人:Vega格里沙貝兩合公司