一种中置电机的多传感数据融合控制方法与流程

本发明涉及数据处理，具体为一种中置电机的多传感数据融合控制方法。

背景技术：

1、随着人形机器人、协作机器人及其他具身智能设备向高自由度、轻量化和高集成方向发展，关节模组、灵巧手驱动单元及微型电缸通常需要在有限安装空间内完成位置感知、电流采集、输出载荷检测、温度监测和控制数据交换。各类传感器在采样频率、接口时延、数据格式和处理周期方面存在差异，嵌入式控制器需要对多个数据流执行接收、缓存、校验、同步、融合和发布等数字数据处理操作。随着传感数据数量及处理任务并发程度增加，控制数据的来源版本、处理时序和共享访问一致性逐渐成为影响关节数据处理可靠性的关键因素。

2、现有的中置电机多传感数据处理方法通常按照数据到达顺序读取各传感器的最新数值，或者分别对各数据流执行滤波后直接写入公共控制变量。由于各采集源的源序号、采样时钟和通信延迟并不完全一致，处于不同实际采样时刻的数据可能被组合为同一处理输入，造成相电流变化、转子位置变化和输出载荷变化的先后关系失真。单独依据某一传感器的量程阈值或滤波偏差识别异常时，也难以区分真实载荷突变、报文缺失、旧版本混入和跨源时序错位。与此同时，一致性处理、异常修复、状态生成及记录发布等任务具有不同的数据时效和计算负荷，采用固定执行顺序容易使新版本数据积压。多个任务直接覆盖共享变量时，还可能出现向量元素来自不同输入版本、读取方获得部分更新记录或者发布失败后旧记录无法稳定保留的问题。因此，需要从电数字数据处理、版本管理、任务调度和共享存储一致性的角度改进中置电机多传感数据的处理过程。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：现有的中置电机多传感数据处理方法存在异源数据采样时刻难以一致，异常数据缺少跨源关系验证依据，异步处理任务及共享数据发布容易发生版本混合，以及如何生成具有明确源版本、可信程度和完整发布边界的控制数据记录的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种中置电机的多传感数据融合控制方法，包括获取转子位置、相电流、输出载荷和温度数据流，根据源序号和采样时标构建版本化一致性快照。

4、依据版本化一致性快照构建传感依赖图，按节点可信度修复异常数据并生成融合状态记录。

5、根据融合状态记录调度数据处理任务，生成版本化控制数据记录并发布至共享存储区。

6、作为本发明所述的中置电机的多传感数据融合控制方法的一种优选方案，其中：所述获取转子位置、相电流、输出载荷和温度数据流包括，读取各数据流中数据报文的源标识、源序号、采样时标、接收时标和数据载荷。按照源标识聚合源序号连续的数据报文，形成传感数据块。根据源标识及源序号区间生成数据块版本标识。

7、作为本发明所述的中置电机的多传感数据融合控制方法的一种优选方案，其中：所述根据源序号和采样时标构建版本化一致性快照包括，按照源标识分别建立数据块队列，根据采样时标与接收时标的差值计算各传感数据块的时标偏移量。从相电流、转子位置和输出载荷的数据变化中，按照相电流变化、转子位置变化和输出载荷变化的时间顺序确定跨源关联事件，并利用跨源关联事件校正对应数据块队列的时标偏移量。按照校正后的采样时标划分逻辑时段，从各数据块队列中选取处于同一逻辑时段的传感数据块，将数据载荷、数据龄期和数据块版本标识分别写入快照载荷矩阵、新鲜度向量和源版本向量，得到版本化一致性快照。

8、作为本发明所述的中置电机的多传感数据融合控制方法的一种优选方案，其中：所述依据版本化一致性快照构建传感依赖图包括，以快照载荷矩阵中的转子位置数据、相电流数据、输出载荷数据和温度数据分别建立数据节点。在相邻版本化一致性快照的同源数据节点之间建立时序依赖边。在相电流数据节点、转子位置数据节点和输出载荷数据节点之间建立变化顺序依赖边。在温度数据节点与相电流数据节点之间建立基线漂移依赖边。根据依赖边两端的数据变化量生成关系残差，并将关系残差、新鲜度向量中的数据龄期及源版本向量中的版本兼容结果写入对应依赖边，形成传感依赖图。

9、作为本发明所述的中置电机的多传感数据融合控制方法的一种优选方案，其中：所述按节点可信度修复异常数据并生成融合状态记录包括，根据数据节点的源序号连续状态、数据龄期、版本兼容结果和所连接依赖边的关系残差，生成节点可信度。将源序号不连续或版本不兼容并且节点可信度低于同源节点可信度中位值的数据节点确定为异常节点。沿时序依赖边生成同源修复候选值，沿变化顺序依赖边或基线漂移依赖边生成跨源修复候选值。分别将修复候选值代入异常节点，选择使所连接依赖边的关系残差最接近对应关系残差中位值的修复候选值。根据修复后的数据载荷、节点可信度和源版本向量生成包含融合状态向量、可信度向量和源版本向量的融合状态记录。

10、作为本发明所述的中置电机的多传感数据融合控制方法的一种优选方案，其中：所述根据融合状态记录调度数据处理任务包括，建立包含一致性快照更新、传感依赖图更新、异常数据修复、融合状态记录生成和控制数据记录发布的数据处理任务图。根据各任务的发布截止时刻、输入版本变化数量、异常节点数量和输入数据龄期确定任务优先级。从前置任务完成的数据处理任务中选择任务优先级排序在前的数据处理任务，并分配处理器时间片和缓存空间。

11、作为本发明所述的中置电机的多传感数据融合控制方法的一种优选方案，其中：所述生成版本化控制数据记录并发布至共享存储区包括，将融合状态向量、可信度向量、源版本向量和生成时标封装为版本化控制数据记录。将版本化控制数据记录写入共享存储区的非活动缓存区。在源版本向量与对应版本化一致性快照的源版本向量一致且完整性校验通过时，以原子操作将有效记录指针切换至非活动缓存区。在源版本向量不一致或完整性校验未通过时，撤销对应版本化控制数据记录，并重新调度控制数据记录发布任务。

12、作为本发明所述的中置电机的多传感数据融合控制系统的一种优选方案，其中：包括版本快照构建模块，依赖图修复模块，任务调度发布模块。

13、所述版本快照构建模块用于获取转子位置、相电流、输出载荷和温度数据流，根据源序号和采样时标构建版本化一致性快照。

14、所述依赖图修复模块用于依据版本化一致性快照构建传感依赖图，按节点可信度修复异常数据并生成融合状态记录。

15、所述任务调度发布模块用于根据融合状态记录调度数据处理任务，生成版本化控制数据记录并发布至共享存储区。

16、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序是实现中置电机的多传感数据融合控制方法的步骤。

17、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现中置电机的多传感数据融合控制方法的步骤。

18、本发明的有益效果：

19、通过读取各数据报文的源标识、源序号及双时标，形成具有明确源序号区间的数据块版本，并利用跨源关联事件校正数据块队列的时标偏移量，实现了异构采样数据在统一逻辑时段内的版本化组织，使快照载荷矩阵、新鲜度向量和源版本向量能够保持对应关系，从而减少旧版本混入、采样时序倒置及数据龄期不可判断造成的输入不一致。

20、通过建立包含时序依赖边、变化顺序依赖边和基线漂移依赖边的传感依赖图，并综合源序号连续度、数据龄期、版本兼容结果和关系残差生成节点可信度，实现了异常节点的来源约束和跨源验证，使修复候选值能够依据关联边残差进行选择，从而在保留真实载荷变化的同时降低缺失报文、错误版本或时序错位对融合状态记录的影响。

21、通过按照发布截止时刻、输入版本变化数量、异常节点数量及输入数据龄期调度数据处理任务，并采用非活动缓存区写入、完整性校验和原子指针切换发布版本化控制数据记录，实现了计算任务资源与数据时效的对应分配，使读取方只能观察到源版本一致且字段完整的记录，从而避免并发处理过程中的新旧向量混合、部分写入可见和发布失败覆盖有效记录。