光纤陀螺信号数字滤波算法研究

针对光纤陀螺信号漂移误差和噪声的影响及陀螺稳定平台系统的特点,研究了滑动滤波、FLP自适应滤波、小波变换阈值滤波3种直接对陀螺输出信号进行数字滤波处理的方案.最后对某陀螺惯性稳定跟踪转台中使用的光纤陀螺信号的测试和统计分析结果表明,采用小波变换阈值滤波可有选择地对陀螺信号的噪声成分进行抑制,其滤波去噪效果明显.     

小波阈值滤波在光纤陀螺信号处理中的应用

根据光纤陀螺信号的数学模型和小波多分辨率分析的特点,利用小波变换阈值滤波可有效地处理光纤陀螺信号的噪声.利用Allan方差法并通过最小二乘拟合得到光纤陀螺信号噪声中各误差源的幅度.对某型号光纤陀螺静态输出信号进行了小波阈值滤波,并定量地分析和比较了4种常用阈值下的滤波效果.通过实验结果分析,验证了小波变换阈值滤波在光纤陀螺信号处理中的可行性,并验证了针对某型号光纤陀螺静态输出信号,采用长度对数阈值滤波的优越性,对光纤陀螺信号处理具有参考价值.     

局域均值分解在MEMS陀螺随机误差消噪上的应用

针对标准Kalman滤波需要建立准确的系统模型、小波阈值降噪对小波基和阈值的选取依赖于经验的不足,将局域均值分解(LMD)方法引入MEMS陀螺的随机误差滤波.该方法可自适应地将随机误差信号分解为若干PF分量之和,且对各分量进行小波降噪处理,将处理后的各分量相加得到降噪信号.实验分析表明该滤波方法效果明显.     

光纤陀螺消噪方法研究

随着光纤陀螺(FOG)精度和可靠性的不断提高,光纤陀螺捷联惯导系统在导弹武器中得到越来越广泛的研究和应用。但是,在导弹的初始对准与导航过程中,光纤陀螺的输出噪声严重影响了对准与导航的精度。因此,有必要对光纤陀螺的输出信号进行消噪处理。在分析了光纤陀螺输出噪声的基础上,将小波阈值去噪理论应用到光纤陀螺信号处理中,并与基于ARIMA模型的强跟踪Kalman滤波去噪方法进行了比较。研究表明,基于小波的去噪方法能够更好地估计光纤陀螺的输出信号,具有更为理想的去噪效果,有效地解决了对准与导航过程中光纤陀螺噪声的影响,提高了对准与导航的精度。     

光纤陀螺随机漂移的建模与滤波研究

时间序列模型是对光纤陀螺(FOG)随机漂移进行建模的一种重要方法.传统的时间序列建模方法难以应用于实时建模,且模型精度较低.因此,提出了适用于高精度FOG随机漂移的改进自回归整合移动平均模型(ARIMA),并基于该模型建立了FOG随机漂移的实时Kalman滤波器.实验结果表明,该改进ARIMA模型能较准确地描述FOG的随机漂移;Allan方差分析结果表明,与基于传统自回归移动平均模型(ARMA)的Kalman滤波结果相比,基于该模型的Kalman滤波对减小光纤陀螺的5项主要随机误差更有效.     

MEMS陀螺随机误差建模与Kalman滤波方法

探讨了一种 MEMS 陀螺随机误差建模与滤波方法,对原始采集数据进行了预处理, 使之变成零均值、平稳、正态的随机时间序列,以此为基础建立时间序列模型,并对其进行 Kalman 滤波。结果表明,该方法能有效降低 MEMS 陀螺的随机误差,具有一定的工程实用性。     

光纤陀螺组合的信号频谱分析与滤波技术研究

对某惯导系统中使用的三轴向光纤陀螺(FOG)组合的输出信号做了基于FFT的频谱分析,设计并实现了中值滤波I、IR数字滤波器滤波、小波滤波三种不同方法对该信号的噪声滤除,分别给出了滤波后陀螺输出信号的幅频特性图。通过对试验数据的分析,肯定了三种方法在FOG组和输出信号滤波处理中的有效性,并分析了各自的优缺点。     

小波域中值滤波在激光陀螺信号处理中的应用

各种随机噪声是导致激光陀螺产生误差的主要因素，且其性质特殊，很难用传统的滤波方法去除。为了减小激光陀螺的随机误差，提高测量精度，提出了小波域的中值滤波器滤波方法，对激光陀螺零漂数据进行了滤波，并采用Allan方差法对滤波效果进行了定量分析。结果表明，此方法的滤波效果优于中值滤波和小波软阈值滤波效果，能有效地减小激光陀螺零漂信号中的角度随机游走、角速度随机游走、速率斜坡、零偏不稳定性和量化噪声，提高激光陀螺零漂输出的稳定性。     

激光陀螺随机漂移的渐消Kalman滤波

随机漂移误差是激光陀螺的主要误差源之一.Kalman滤波算法能够有效抑制激光陀螺的随机误差,但是当计算模型不准确时,采用常规Kalman滤波易导致结果发散.渐消Kalman滤波能够抑制历史信息、重用现时量测信息,得到连续平稳的滤波结果.采用渐消Kalman滤波对激光陀螺随机漂移进行最优估计,取得了较好的效果.结果表明,...     

一种用于光纤陀螺信号滤波的AMA-DWT-DMKF算法

为解决光纤陀螺(FOG)信号滤波过程中噪声抑制与信号跟踪的矛盾,提出了一种自适应滑动平均离散小波变换——双模式卡尔曼滤波(AMA-DWT-DMKF)算法,利用AMA算法将FOG输出信号划分为信号过渡区域和稳定区域,并融合DWT算法和基于不同过程噪声方差Q/测量噪声方差R比条件下Kalman滤波算法的优势特性,对AMA算法判定结果进行针对性滤波。采用AMA-DWT-DMKF算法对FOG静态信号、扰动信号以及变化的速率信号进行滤波,实验结果表明,所提算法在保证较高噪声抑制能力的同时,具有较好的信号跟踪能力。     

基于小波理论抑制光纤陀螺零漂的研究

介绍了光纤陀螺技术的发展及应用,阐述了小波分析的理论及小波变换快速算法,并给出了光纤陀螺漂移的数学模型及零偏零漂的定义,阐明了小波分析在光纤陀螺信号处理中的具体应用方法,对于实测的光纤陀螺信号进行了多尺度小波分解和多分辨力分析,证明了该方法在抑制光纤陀螺输出信号零漂的有效性。为消除陀螺漂移提供了一个新的途径。     

小波中值滤波在晃动基座初始对准中的应用

针对捷联惯性导航系统(SINS)在晃动基座下进行初始对准时,陀螺和加速度计受外界干扰噪声较大,而单独采用低通滤波或小波滤波法不能有效实时地实现噪声抑制问题,采用小波阈值消噪和中值滤波相结合的混合滤波方法来实现信号的消噪。将输出信号首先经中值滤波消除信号中的突变噪声,再利用小波阈值消噪滤除振动噪声和白噪声,从而有效地消除基座晃动带来的噪声。测试实验表明,提出的混合滤波法对车载惯导系统输出信号噪声滤波效果明显,在发动机启动的情况下,可基本达到静态信号采集的效果。对准仿真实验表明,提出的滤波法能辅助捷联惯导系统实现在晃动基座下的精对准。     

旋转机械振动信号中的小波滤波和特征提取

将小波方法应用于旋转机械状态检测中信号滤波与提取。利用小波Mallat算法对采集信号进行高频滤波，利用小波Packet算法对特征信号进行提取，并通过实验证明上述方法取得很好的效果。     

动态Allan方差改进算法及其在FOG启动信号分析中的应用

针对动态Allan方差运用固定长度的分析窗截取信号导致样本数据量减少,长相关时间下方差估计值置信度降低,首先,针对动态信号跟踪能力与置信度的提高不能兼顾的问题提出了一种改进算法。引入截断窗内峭度值作为表征信号短时稳定度的参数,并建立以峭度为变量的窗宽函数,该函数可以使截断窗长随着信号的平稳程度自动变化。其次,再用窗宽自适应的滑动窗分段截取陀螺随机误差,分别对每个截断窗内样本进行总方差计算以增加方差估计的自由度。最后,计算延伸后样本的Allan方差,并将其以三维形式排列出来。结果表明:应用该方法对光纤陀螺启动信号进行分析,该算法既能更有效地跟踪信号的非平稳变化,又能大幅降低长相关时间下方差的估计误差。     

一种用于光纤陀螺降噪的鲁棒平滑滤波算法

为了降低光纤陀螺(FOG)的随机噪声以及消除异常采样信号的干扰,提出一种鲁棒平滑滤波算法。利用权重函数为FOG每个采样数据迭代加权,给异常值分配较低权重给高质量数据分配较高权重,有效提高了平滑滤波的鲁棒性。采用广义交叉验证估计平滑参数再利用离散余弦变换计算原始FOG数据的平滑值,提高了平滑滤波的运算速度。软件仿真和实际实验结果表明,相比传统最小二乘平滑滤波算法,所提算法能够有效抑制FOG随机噪声和异常采样信号的干扰,并且对时变的FOG信号具有较好的跟踪能力。     

光纤陀螺基于SNR检测的EMD滤波方法

光纤陀螺的输出信号是一种非线性、非平稳的随机信号.针对光纤陀螺信号的特点采用经验模分解(EMD)滤波法对陀螺输出信号进行滤波存在一个如何重构信号的问题,为此提出了基于信噪比检测的EMD滤波法.该方法通过连续检测相邻两个重构信号信噪比提高的程度来确定滤波后的输出信号.实验结果表明,该法能有效消除光纤陀螺信号中的噪声,并为EMD滤波法重构信号提供了一个客观的判断方法,且无需任何先验知识.     

基于小波包分析的激光陀螺信号滤波方法

各种随机噪声是激光陀螺误差的主要来源。为了减少激光陀螺的随机误差，提高其测量精度，介绍了基于小波包分析的滤波方法，研究了小波包分析和滤波的原理、熵标准和阈值函数的选取，比较了选择不同熵标准、阈值函数对激光陀螺信号滤波的效果，并采用Allan方差法分析滤波效果。结果表明基于小波包分析的滤波方法能有效减小随机误差，提高激光陀螺的测量精度。     

小波包阈值降噪法处理光纤陀螺信号

光纤陀螺以其自身结构和外部环境的影响容易在输出信号中产生随机噪声。为了消除光纤陀螺输出数据中的随机噪声,提出了用小波包阈值法来处理陀螺信号。在分析小波包变换理论及其分解重构算法的基础上,结合光纤陀螺输出数据的数学模型,对光纤陀螺随机信号进行四层小波包分解。通过阈值法对分解得到的各个节点分解系数中小于阈值的部分置零,利用处理过的节点系数进行重构以消除重构陀螺信号中的噪声。仿真实验结果表明,小波包阈值法比小波软硬阈值法在处理光纤陀螺信号中的效果更好,信噪比更高。     

光纤陀螺的角加速度误差分析与实验研究

角加速度误差是光纤陀螺的一项动态误差,该误差会引起光纤陀螺捷联惯导系统的姿态误差,制约捷联惯性导航系统在高动态应用条件下的精度。针对这种情况,在光纤陀螺闭环控制模型的基础上建立了闭环光纤陀螺的角加速度误差模型,并分析了影响角加速度误差的几项重要因素,包括控制回路总增益及控制周期等;随后给出了减小该误差的方法。基于等效输入原理,通过在反馈阶梯波上叠加斜坡信号,分别在不同条件下对闭环光纤陀螺的角加速度误差进行了测试实验。实验结果表明,不同角加速度和控制回路总增益条件下的角加速度误差测试值与理论计算值基本一致,验证了该误差模型的正确性。