中文引用格式：吕应明，袁文平. 基于SCA-PSO的支持向量回归车辆尾气传感器温湿度补偿方法研究[J]. 电子技术应用，2025，51(5)：38-43.
英文引用格式：Lv Yingming，Yuan Wenping. Research on temperature and humidity compensation method of vehicle gas sensor based on SCA-PSO support vector regression[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(5)：38-43.
引言
近些年，随着我国经济快速发展，各类车辆的保有量迅速增加，车辆尾气是城市空气污染的重要来源之一[1]。尾气中存在大量的一氧化碳、氮氧化物以及颗粒物和粉尘[2]。其中氮氧化物（Nitrogen Oxide, NOx）和颗粒物（Particulate Matter, PM）是对人体危害较大的两种污染物。氮氧化物会对人的眼、鼻、喉以及支气管造成较大的损伤[3]。颗粒物主要是指PM10（可吸入颗粒物），经人体吸入后容易沉积在肺泡内并可能致癌[4]。
在上述两种污染物的主要排放源中柴油机车占了总量的80%~90%[5]。在这样的情况下，2020年我国开始实施柴油车的第四阶段管理标准[6]。从上述各方面来看，柴油车尾气污染物排放的控制与监管对控制环境污染与提升大气质量来说至关重要。针对这个问题，本文将设计并搭建一款车载式尾气检测平台，利用单片机与传感器模块，实时在线检测车辆尾气中NOx气体和PM的浓度，并利用物联网数据传输模块实时将检测数据上传至云端平台。
检测平台中的NOx传感器原理基于电化学反应，利用催化电极将氮氧化物气体分解成氮气和氧气，之后利用氧气的浓度与分解前氮氧化物气体浓度成比例的特点，检测出氮氧化物气体浓度。而上述反应一般会受到温度、湿度等因素影响[7]。在检测平台中，除温湿度两者会随使用环境或检测设备变化外，其余影响因素均已确定。因此可以利用温湿度补偿方法来降低其对输出结果的影响。在NOx气体传感器内部没有集成温度和湿度补偿器的情况下，只能选用软件温湿度补偿的方式来进行。
软件补偿是传感器补偿的一种方式，整体思路是用检测数据对模型进行训练后得到补偿模型，之后利用该模型对检测结果进行数据补偿。一般来说，支持向量机训练的模型在存储与识别过程中仅需要依赖支持向量，即识别方法具有更高的响应速度，具有较好的实时性，十分适合用于车载式尾气检测。基于上述优点，本文提出了一种基于支持向量回归（Support Vector Regression, SVR）以及正余弦优化算法（Sine Cosine Algorithm, SCA）改进式粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization, PSO）的传感器温湿度补偿方法，用于补偿NOx气体传感器由于温湿度引起的误差。
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作者信息：
吕应明，袁文平
（北京市科学技术研究院智能装备研究所，北京 100061）
