測(cè)繪儀器計(jì)量檢定自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郭晨晨,陳晗

（浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院國(guó)家兒童健康與疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，浙江杭州 310003）

1 引言

測(cè)繪儀器廣泛運(yùn)用于生產(chǎn)、科研及人類(lèi)生活的方方面面，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有關(guān)鍵地位[1]。國(guó)家建設(shè)與社會(huì)發(fā)展離不開(kāi)地理信息測(cè)繪，對(duì)地理信息擁有正確認(rèn)知，可以為經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國(guó)防建設(shè)打下扎實(shí)根基。測(cè)繪是一種兼顧先行性和基礎(chǔ)性的工作，在測(cè)繪過(guò)程中，假如測(cè)繪結(jié)果中的某個(gè)數(shù)字或信息出現(xiàn)錯(cuò)誤，會(huì)引發(fā)不可想象的嚴(yán)重后果，同時(shí)測(cè)繪計(jì)量檢定是一個(gè)對(duì)技術(shù)性要求很高的工作，包含測(cè)量學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)等多種學(xué)科。

測(cè)繪結(jié)果是經(jīng)過(guò)測(cè)繪儀器完成的，保證測(cè)繪儀器精度是確保安全生產(chǎn)的必要條件。相關(guān)人員對(duì)此進(jìn)行大量研究，國(guó)外學(xué)者研究起步較早，對(duì)測(cè)繪儀器計(jì)量檢定自動(dòng)校準(zhǔn)重視程度較高。保證測(cè)繪儀器計(jì)量檢定校準(zhǔn)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的順利進(jìn)行，在一定程度上不僅可以減輕測(cè)量?jī)x器的工作負(fù)擔(dān)，而且可以提高測(cè)量?jī)x器的檢測(cè)效率和精度。隨著地質(zhì)勘查事業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)地質(zhì)勘探也逐漸重視起來(lái)，勘查精度和范圍有了很大提高。袁鑫等人提出激光投射式位移計(jì)在線校準(zhǔn)方法，在共源隨機(jī)激勵(lì)條件下，以經(jīng)溯源的位移傳感器作為依據(jù)，同步采集RS和待校準(zhǔn)激光位移計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)；然后采用基于特征點(diǎn)的分段匹配算法對(duì)兩個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行匹配，解決激勵(lì)源變化引起的誤差以及傳感器響應(yīng)特性的差異造成的誤差，得到兩個(gè)傳感器對(duì)相同輸入量的對(duì)應(yīng)測(cè)量結(jié)果；最后對(duì)匹配的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，輸出校準(zhǔn)結(jié)果。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，設(shè)計(jì)構(gòu)建了在線校準(zhǔn)模擬系統(tǒng)，并在系統(tǒng)中引入激光干涉作為參考數(shù)據(jù)源，以驗(yàn)證上述方法的有效性[2]。韓超等人提出直流電流傳感器高精度校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，DCCT 在0～400A 范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)高精度標(biāo)定，整個(gè)標(biāo)定范圍內(nèi)系統(tǒng)測(cè)量的相對(duì)不確定度優(yōu)于1.1ppm。DCCT的正確性和線性度都得到實(shí)驗(yàn)測(cè)試，驗(yàn)證了整個(gè)標(biāo)定系統(tǒng)的精度，為進(jìn)一步提高磁鐵電源的電流精度提供了保證[3]?，F(xiàn)階段，對(duì)測(cè)繪儀器的校準(zhǔn)多半是以手動(dòng)或半自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)為主。手動(dòng)校準(zhǔn)時(shí)，測(cè)試人員按照校準(zhǔn)規(guī)范手動(dòng)操作儀器，人工記載數(shù)據(jù)并計(jì)算偏差，手動(dòng)制作校準(zhǔn)報(bào)告；半自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)可自動(dòng)處理數(shù)據(jù)和計(jì)算誤差，但依舊需要手動(dòng)操作儀器，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，且容易因人為錯(cuò)誤降低校準(zhǔn)正確性?；诖耍疚难邪l(fā)一種測(cè)繪儀器計(jì)量檢定自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，利用反向傳播(Back Propagation，BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化校準(zhǔn)結(jié)果精度，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)接口技術(shù)完成數(shù)據(jù)高效對(duì)接，通過(guò)接件、任務(wù)分配、錄入等板塊完成系統(tǒng)構(gòu)建全過(guò)程。

2 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)繪儀器計(jì)量校準(zhǔn)方法

影響測(cè)繪儀器計(jì)量精度有許多因素，主要分為如下三點(diǎn)：機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)計(jì)和工作環(huán)境[4]。測(cè)繪儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)定型設(shè)計(jì)十分重要，若機(jī)械結(jié)構(gòu)剛性不夠，遭受外界細(xì)微影響就會(huì)影響儀器運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。此外諸多測(cè)繪設(shè)備均使用可變可調(diào)結(jié)構(gòu)，這樣也會(huì)降低計(jì)量精度。電路的全局設(shè)計(jì)應(yīng)該全方位考慮精度問(wèn)題，在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，電路元件的挑選會(huì)受到外界元素影響，譬如溫度變化影響等。在測(cè)繪儀器運(yùn)行過(guò)程中，工作環(huán)境也會(huì)給計(jì)量檢定帶來(lái)無(wú)法避免的干擾，工作溫度與濕度等都是干擾源。

總結(jié)上述內(nèi)容，為進(jìn)一步提升測(cè)繪儀器計(jì)量準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)繪儀器計(jì)量校準(zhǔn)方法，并將其代入所建系統(tǒng)內(nèi)，完善系統(tǒng)全局性能[5]。下面為具體計(jì)算過(guò)程。

設(shè)定測(cè)繪儀器功率輸入輸出特性是：

式中，t為一個(gè)向量，代表影響儀器測(cè)量的因素。雖然期望儀器功率輸入和輸出是線性關(guān)系，但式(1)里的f 為非線性函數(shù)，為對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，將測(cè)繪儀器的測(cè)量輸出當(dāng)作下列函數(shù)的輸入：

通過(guò)式(3)得到：

因此，只要明確測(cè)繪儀器數(shù)學(xué)模型f(x，t)，獲得f-1(y，t)就能去除儀器非線性，將非線性校準(zhǔn)原理表示為圖1。

圖1 非線性校準(zhǔn)原理

事實(shí)上，測(cè)繪儀器計(jì)量在無(wú)法獲得f-1(y，t)情況下，可以使用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)得到輸入輸出數(shù)據(jù)隱含規(guī)律，讓校準(zhǔn)結(jié)果更為可信。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)構(gòu)成單元是神經(jīng)元，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中x1，x2，…，xn是神經(jīng)元的輸入信號(hào)，各個(gè)信號(hào)乘以表示它和此神經(jīng)元連接親密水準(zhǔn)的權(quán)系數(shù)ω1，然后相加，并與臨界值θ對(duì)比，獲得此神經(jīng)元的凈輸入IN：

圖2 神經(jīng)元結(jié)構(gòu)示意圖

再通過(guò)一個(gè)非線性激發(fā)函數(shù)F作用后，就變成此神經(jīng)元的輸出值OUT。通常激發(fā)函數(shù)包含階躍函數(shù)、雙曲正切函數(shù)和S形函數(shù)，本文使用S形函數(shù)[6]，將輸出值計(jì)算公式記作：

把如上描述的神經(jīng)元分層排序，就構(gòu)成一個(gè)BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種使用廣泛的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，其學(xué)習(xí)算法構(gòu)建在誤差梯度下降前提下的權(quán)值優(yōu)化過(guò)程，由正向傳播與反向傳播構(gòu)成[7]。正向傳播時(shí)，輸入信號(hào)從輸出層利用作用函數(shù)向隱含層與輸出層進(jìn)行傳播。各層神經(jīng)元形態(tài)僅影響下一層狀態(tài)。假如在輸出層無(wú)法獲得期望輸出，轉(zhuǎn)入反向傳播，把誤差順原路折回，修改每個(gè)神經(jīng)元的連接權(quán)值，再進(jìn)行正向傳播，直至輸出誤差符合精度需求為止。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示，該結(jié)構(gòu)包含輸入層、隱含層與輸出層[8-9]，圖3中的隱含層僅有一層。通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)原理，將每一層的輸出值依次描述成：

圖3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

式中，Xi表示輸入層第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸入值，Yj是中間層第j個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出值，Zk為輸入層第k個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出值，ωij是輸入層第i個(gè)節(jié)點(diǎn)至中間層第j個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)系數(shù)，ωjk是中間層第j個(gè)節(jié)點(diǎn)至輸出層第k個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)系數(shù)，θj表示中間層第j個(gè)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部臨界值，θk是輸出層第k個(gè)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部臨界值。

倘若輸出層第k個(gè)節(jié)點(diǎn)輸出期望值是dk，那么網(wǎng)絡(luò)誤差為：

使用若干訓(xùn)練樣本來(lái)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，每訓(xùn)練一次，權(quán)系數(shù)都會(huì)產(chǎn)生不同程度變化，中間層至輸出層權(quán)系數(shù)修正公式為：

其中，η 代表學(xué)習(xí)率，它決定了每次循環(huán)訓(xùn)練獲得的權(quán)值變化量，過(guò)高的學(xué)習(xí)率不利于網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，過(guò)小的學(xué)習(xí)率會(huì)增多訓(xùn)練時(shí)間。設(shè)計(jì)一種自適應(yīng)學(xué)習(xí)率，查看權(quán)值修正值來(lái)明確學(xué)習(xí)率高低。自適應(yīng)學(xué)習(xí)率調(diào)節(jié)公式為：

自適應(yīng)學(xué)習(xí)率調(diào)節(jié)可以讓網(wǎng)絡(luò)權(quán)系數(shù)合理改變，BP 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法需要進(jìn)行多次運(yùn)算，才能滿(mǎn)足最終校準(zhǔn)精度需求，計(jì)算過(guò)程如圖4所示。

圖4 BP網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法計(jì)算過(guò)程

3 測(cè)繪儀器計(jì)量檢定自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3.1 標(biāo)準(zhǔn)接口技術(shù)分析

在所建系統(tǒng)內(nèi)使用標(biāo)準(zhǔn)接口技術(shù)，讓自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的校準(zhǔn)原始記錄和現(xiàn)有計(jì)量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)高效對(duì)接，自動(dòng)生成證書(shū)報(bào)告，減少校準(zhǔn)差錯(cuò)。測(cè)繪儀器計(jì)量檢定自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)接口共分為兩部分：原始記錄板塊與數(shù)據(jù)處理中間件系統(tǒng)。本文探究并完成現(xiàn)有計(jì)量業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和自動(dòng)化校準(zhǔn)系統(tǒng)內(nèi)被檢儀器基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與原始記錄數(shù)據(jù)間的數(shù)據(jù)互傳，具體流程如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)交互流程

3.1.1 原始記錄板塊設(shè)計(jì)思路

原始記錄板塊使用Excel 格式運(yùn)用于計(jì)量業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，內(nèi)容包含記錄板塊管理、出證界面數(shù)據(jù)集自動(dòng)化計(jì)量軟件參數(shù)。記錄板塊管理是設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的部分，可以設(shè)定原始記錄數(shù)據(jù)參數(shù)，提供傳輸數(shù)據(jù)依據(jù)。出證界面數(shù)據(jù)是提供被檢測(cè)儀器信息的憑據(jù)，而軟件參數(shù)是回傳原始記錄數(shù)據(jù)參數(shù)的依據(jù)，按照原始記錄板塊設(shè)計(jì)提供的參數(shù)，組裝數(shù)據(jù)回傳。

3.1.2 數(shù)據(jù)處理中間件

數(shù)據(jù)處理中間件是一種完成不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)互傳，處理跨平臺(tái)調(diào)用、跨語(yǔ)言調(diào)用和遠(yuǎn)程調(diào)用的部件。中間件可以完成如下操作任務(wù)：

(1)測(cè)試軟件列表管理。該板塊能夠管理與維護(hù)現(xiàn)存自動(dòng)化計(jì)量校準(zhǔn)軟件信息，儲(chǔ)存測(cè)試軟件ID、軟件名稱(chēng)等。

(2)后臺(tái)交互。管理與維護(hù)數(shù)據(jù)通道控制，起到用戶(hù)連接、數(shù)據(jù)傳送與接收、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等作用。

3.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)要求

測(cè)繪儀器計(jì)量檢定自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)的研發(fā)要和真實(shí)系統(tǒng)應(yīng)用需要密切融合，展現(xiàn)出系統(tǒng)積極作用。在開(kāi)發(fā)時(shí)需要注意的是，系統(tǒng)研發(fā)和應(yīng)用需要應(yīng)當(dāng)符合測(cè)繪儀器接件和任務(wù)分配等功能需求，為系統(tǒng)合理運(yùn)用提供可靠基礎(chǔ)。在技術(shù)研發(fā)層面，校準(zhǔn)系統(tǒng)采用基于瀏覽器/服務(wù)器(Browser/Server，BS)架構(gòu)和服務(wù)器/客戶(hù)機(jī)(Client-Server，CS)架構(gòu)相結(jié)合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，利用Visual C#語(yǔ)言、ASP.NET 技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)接口技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，運(yùn)用模型、視圖和控制器三層架構(gòu)模式，這樣的開(kāi)發(fā)環(huán)境對(duì)后期系統(tǒng)維護(hù)提供很多便利。運(yùn)行平臺(tái)是Windows2003+IIS6.0+.NET3.5及以上系統(tǒng)。

系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需要考慮如下方面：短信功能與系統(tǒng)安全性及可靠性。測(cè)繪儀器計(jì)量檢定自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)功能豐富，以短信功能為例，測(cè)繪儀器在計(jì)量檢定時(shí)，從接件、檢測(cè)完畢、證書(shū)有效期限到期等時(shí)段，應(yīng)當(dāng)迅速利用系統(tǒng)服務(wù)器通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以短信形式發(fā)送給用戶(hù)，給用戶(hù)提供細(xì)致周全的服務(wù)。短信功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，關(guān)鍵利用系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生短信內(nèi)容與發(fā)送目標(biāo)手機(jī)號(hào)碼，使用Socket連接手機(jī)客戶(hù)端，系統(tǒng)再自動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)于手機(jī)端，同時(shí)返回給系統(tǒng)結(jié)果信息。短信功能部署情況如圖6所示。

圖6 短信功能部署示意圖

測(cè)繪儀器計(jì)量檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)要著重注意系統(tǒng)可靠性與安全性，這樣才能充分發(fā)揮系統(tǒng)使用價(jià)值。從硬件運(yùn)行環(huán)境來(lái)看，要確保系統(tǒng)全天運(yùn)轉(zhuǎn)，完成高性能運(yùn)行。系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全性表示賬戶(hù)管理和操作日志等數(shù)據(jù)是真實(shí)可信的。使用兩種方式保證系統(tǒng)可靠性和安全性：一是讓外網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)互相獨(dú)立，使用局域網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生Web數(shù)據(jù)，給用戶(hù)提供只用于查詢(xún)功能的數(shù)據(jù)庫(kù)；二是針對(duì)可以進(jìn)入內(nèi)網(wǎng)管理的工作人員進(jìn)行嚴(yán)格分級(jí)權(quán)限控制，按照崗位劃分使用權(quán)限，按照權(quán)限操作范圍進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3 自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)

通常情況下，測(cè)繪儀器計(jì)量檢定校準(zhǔn)過(guò)程如圖7所示。本文系統(tǒng)在考慮校準(zhǔn)工作的規(guī)范性與復(fù)雜性基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)條件，建立數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器與Web應(yīng)用服務(wù)器，完成儀器計(jì)量的準(zhǔn)確校準(zhǔn)。Web 應(yīng)用服務(wù)器內(nèi)包含接件、任務(wù)分配、錄入、查詢(xún)儀器、統(tǒng)計(jì)分析、取件幾個(gè)板塊。系統(tǒng)全局結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖7 校準(zhǔn)過(guò)程示意圖

圖8 系統(tǒng)架構(gòu)圖

接件板塊可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)儀器接收任務(wù)，將工作內(nèi)容細(xì)化為以下部分：錄入送檢單位名稱(chēng)、具體地址、送檢人姓名和電話、挑選儀器類(lèi)別、儀器型號(hào)、生產(chǎn)廠家、記錄儀器號(hào)碼、檢定費(fèi)用、附件等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)根據(jù)送檢儀器的前后次序自主產(chǎn)生接件單編碼、儀器送檢序號(hào)，預(yù)測(cè)取件時(shí)間并打印取件單，利用短信模式把收件信息轉(zhuǎn)發(fā)給送檢人。接件單送檢人簽字確定后，測(cè)繪儀器接件工作結(jié)束。生成接件單之后，假如接件單內(nèi)容填寫(xiě)錯(cuò)誤，有權(quán)限的操作人員對(duì)其進(jìn)行修改。

任務(wù)分配板塊對(duì)接收的送檢測(cè)繪儀器實(shí)施任務(wù)分配，管理人員按照儀器與檢定員的具體狀況完成任務(wù)分發(fā)。

數(shù)據(jù)錄入板塊按照儀器檢測(cè)項(xiàng)目記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)錄入完畢后，系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生檢定證書(shū)號(hào)碼、檢定時(shí)間和檢定證書(shū)，并打印出檢定證書(shū)。若相同接件單內(nèi)最后一臺(tái)儀器的檢測(cè)數(shù)據(jù)輸入結(jié)束，系統(tǒng)自動(dòng)給送檢用戶(hù)轉(zhuǎn)發(fā)儀器檢定完成的提醒消息。

查詢(xún)板塊可確保自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，安置兩個(gè)查詢(xún)板塊：一是局域網(wǎng)內(nèi)的運(yùn)行板塊，僅為站內(nèi)人員運(yùn)用，擔(dān)任用戶(hù)查詢(xún)電話服務(wù)；二是在互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的板塊，為用戶(hù)提供查詢(xún)服務(wù)。

統(tǒng)計(jì)模塊是通過(guò)管理員對(duì)固定時(shí)段中的儀器檢修狀況實(shí)施統(tǒng)計(jì)匯合，能對(duì)所有人員或某個(gè)人員的工作量采取實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。

取件板塊按照接件單編碼抽調(diào)取件儀器列表，對(duì)接件單內(nèi)的儀器隨機(jī)提取或批量提取，確定取件后，系統(tǒng)自主產(chǎn)生接件預(yù)估的收費(fèi)金額，如果儀器有故障或收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)有變動(dòng)，調(diào)整真實(shí)收費(fèi)金額，打印繳費(fèi)清單。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為驗(yàn)證所建系統(tǒng)優(yōu)良性能，對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)校準(zhǔn)殘差進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。殘差就是系統(tǒng)校準(zhǔn)過(guò)程中的誤差值與真實(shí)值的差，用于表示校準(zhǔn)結(jié)果正確性，在MATLAB仿真平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)去噪和數(shù)據(jù)校準(zhǔn)識(shí)別測(cè)試。實(shí)驗(yàn)環(huán)境為：Windows7×64位操作系統(tǒng)，硬盤(pán)內(nèi)存容量為1T，Intel Core-i5處理器，由此設(shè)計(jì)一個(gè)完整的測(cè)繪儀器計(jì)量檢定自動(dòng)校準(zhǔn)體系。通過(guò)仿真平臺(tái)獲取的150 個(gè)測(cè)試樣本作為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)樣本。仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖9所示。

圖9 測(cè)繪儀器計(jì)量仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

設(shè)定測(cè)繪儀器需要計(jì)量檢定的校準(zhǔn)點(diǎn)共有8個(gè)，系統(tǒng)對(duì)8 個(gè)點(diǎn)的校準(zhǔn)殘差如圖10 所示，其中σ代表系統(tǒng)誤差計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)差。

從圖10可知，96%以上點(diǎn)的殘差均落在±2σ的置信區(qū)間內(nèi)，證明本文系統(tǒng)具備良好的實(shí)用性。為了讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具可靠性，以線性誤差為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)與手動(dòng)校準(zhǔn)兩種方法測(cè)距進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證，驗(yàn)證結(jié)果如表1和表2所示。

表1 自動(dòng)校準(zhǔn)結(jié)果

表2 手動(dòng)校準(zhǔn)結(jié)果

圖10 系統(tǒng)校準(zhǔn)殘差示意圖

從表1和表2中內(nèi)容可以看出，兩種校準(zhǔn)方法均可以很好地完成校準(zhǔn)任務(wù)，數(shù)據(jù)偏差都很小，但自動(dòng)校準(zhǔn)比手動(dòng)校準(zhǔn)可以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的校準(zhǔn)精度，且校準(zhǔn)速率也具備顯著提升，由此證明了所建系統(tǒng)優(yōu)越性。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證測(cè)繪儀器計(jì)量檢定自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)效果及可行性，利用人機(jī)交互的形式采集測(cè)繪儀器計(jì)量檢定數(shù)據(jù)，并對(duì)其中的噪聲信號(hào)進(jìn)行抑制與清除，為自動(dòng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)屬性識(shí)別復(fù)雜度提供了有利依據(jù)。該系統(tǒng)采用了標(biāo)準(zhǔn)接口技術(shù)，使校驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的校驗(yàn)原始記錄與現(xiàn)有計(jì)量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)有效對(duì)接，自動(dòng)生成驗(yàn)證報(bào)告，減少校驗(yàn)誤差。其中校準(zhǔn)精度是指用精度表示觀測(cè)值與真值的接近程度，它與誤差大小相對(duì)應(yīng)，即誤差大，精度低；誤差小，精度高。具體結(jié)果如圖11所示。

圖11 測(cè)繪儀器計(jì)量檢定自動(dòng)校準(zhǔn)精度結(jié)果

由圖11 可知，所設(shè)計(jì)測(cè)繪儀器計(jì)量檢定自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)呈現(xiàn)出了較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，平均校準(zhǔn)精度較高，采用滑動(dòng)窗口進(jìn)行界面數(shù)據(jù)屬性校準(zhǔn)，通過(guò)一個(gè)動(dòng)態(tài)性可調(diào)整的窗口對(duì)所有工況樣本進(jìn)行控制，不僅能夠反映出工況產(chǎn)生的變化，還能夠控制樣本集合的大小，有效提高了測(cè)繪儀器計(jì)量檢定自動(dòng)校準(zhǔn)精度。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)目前測(cè)繪儀器計(jì)量校準(zhǔn)程序繁瑣，精度不高等問(wèn)題，設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)繪儀器計(jì)量檢定自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，細(xì)化了校準(zhǔn)服務(wù)內(nèi)容，有效提升校準(zhǔn)工作效率，平均校準(zhǔn)精度較高，并減少報(bào)告數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率，為各類(lèi)建設(shè)項(xiàng)目的效益及質(zhì)量提供充分保障。