[发明专利]基于小波方差的光纤陀螺随机误差特性提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对光纤陀螺输出的角速度信息x_t-0进行性能参数的提取方法，更 特别地说，是指一种采用小波方差法来对角速度信息x_t-0进行处理后获得光纤陀螺的 五项随机误差系数(N，B，K，R，Q)，根据这五项随机误差系数能够评价光纤陀螺在工 作环境下的性能。

背景技术

光纤陀螺(FOG)是新一代很有发展前途的惯性元件，随机误差是影响光纤陀 螺精度的一个关键因素。光纤陀螺随机误差主要包括量化噪声、角度随机游走、偏置 不稳定性、速率随机游走和速率斜坡等五个噪声项。

传统的分析光纤陀螺随机误差频率稳定性的方法是Allan方差法，它是基于数据 分析的时域分析技术，也是IEEE标准化组织推荐的光学陀螺随机性能分析方法，这 个方法的主要特点是它能非常容易地对光纤陀螺随机误差N，B，K，R，Q(N表示光纤 陀螺输出的角速度信息x_t中的角度随机游走系数、B表示光纤陀螺输出的角速度信息 x_t中的偏置不稳定性系数、K表示光纤陀螺输出的角速度信息x_t中的速率随机游走系 数、R表示光纤陀螺输出的角速度信息x_t中的速率斜坡系数、Q表示光纤陀螺输出的 角速度信息x_t中的量化噪声系数)进行细致的表征和辨识，是测量和评价角速度信息 x_t中各类误差和噪声特性的一种重要手段，利用这种方法能够确定产生数据噪声的基 本随机过程的特性，有助于识别数据中给定噪声项的来源。然而，Allan方差一般用 来分析误差信号的稳定性，它对理想的时变、平稳信号是有效的，由于Allan方差的 转移函数有基本的泄露现象，类似于无窗的离散傅立叶变化，因此Allan方差不能精 确的表征非平稳信号在不同频率范围的方差波动情况。

从信号分析的角度来看，小波分析是时间频率二维平面分析的一种，是短时傅里 叶变换(STFT)和Wingner-Ville分布(WD)的一个发展。小波分析实际上是一 组带通滤波器，它使不同尺度、不同频率的信号通过不同的频带通道分离出来。小波 分析在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率，在低频部分具有较低的 时间分辨率和较高的频率分辨率，因此小波分析被誉为“数学显微镜”。

实际的光纤陀螺输出信号，尤其是特定环境条件(如空间辐照)下的误差信号， 即使在很短的时间内信号也表现出不稳定性。光纤陀螺的各项噪声分布于不同的频段 上，如量化噪声对应高频段，而随机游走一般位于小于10Hz的频段，不稳定性噪声 在更低的频段，各噪声源的频率特性各不相同，因此本发明用小波分析的方法把信号 在不同的尺度分解，提取不同频率分量，并求取方差来表征噪声在不同频率分量的变 化情况。

发明内容