[发明专利]光纤光栅形变测量系统时间同步方法和装置

权利要求书

1.机载分布式POS用光纤光栅形变测量系统时间同步方法，其特征在于，所述方法包括：

判断光纤光栅解调仪存储的每个光纤光栅传感器通道测量的波长变化量数据和分布式POS中任意一个安装于子节点处的IMU的数据是否丢包，当某个光纤光栅传感器通道出现丢包时，通过三次样条插值法获取该通道在丢包时刻的传感器数据；当某个IMU出现丢包时，通过三次样条插值法获取丢包IMU在丢包时刻的传感器数据，得到完整数据，分别记为各通道波长变化量数据和子节点IMU数据；

通过对子节点IMU数据的惯性导航解算，计算出该IMU所在节点的挠曲角数据，记为挠曲角数据；

使用三次样条插值将挠曲角数据和各通道波长变化量数据分别插值为2000Hz的高频数据；

使用基于密度空间的聚类方法去除高频挠曲角数据和各通道高频波长变化量数据中的异常值，去除数据中的部分噪声；

使用经验模态分解法分别去掉去噪后的高频挠曲角数据和去噪后的各通道高频波长变化量数据中的缓变分量，得到二者的振动分量，记为高频挠曲角数据振动分量和各通道高频波长变化量振动分量；

分别提取高频挠曲角数据振动分量和各通道高频波长变化量振动分量这两组数据在全程测量过程中各自测量数据的第一段和最后一段振动数据，并分别对这两组数据的两段振动数据的幅值最大值进行归一化；

通过波形匹配确定光纤光栅形变测量系统的采样常值延迟及实际采样频率；

确定光纤光栅形变测量系统高频波长变化量数据的更加准确的时间标签，从而实现光纤光栅形变测量系统和子节点IMU的时间同步。

2.根据权利要求1所述的机载分布式POS用光纤光栅形变测量系统时间同步方法，其特征在于，所述判断光纤光栅解调仪存储的每个光纤光栅传感器通道测量的波长变化量数据和分布式POS中任意一个安装于子节点处的IMU的数据是否丢包，并使用三次样条插值法获取二者丢包时刻的数据，得到完整数据，分别记为各通道波长变化量数据和子节点IMU数据包括：

通过子节点IMU数据的时间标签的差值判断子节点IMU数据是否丢包，若相邻两次子节点IMU数据的时间标签的差值大于1.5倍的传感器设定的采样间隔，则认为丢包；

通过光纤光栅解调仪存储的光纤光栅传感器波长变化量数据的时间标签的差值判断光纤光栅形变测量系统数据是否丢包，若相邻两次波长变化量数据的时间标签的差值大于1.5倍的传感器设定的采样间隔，则认为丢包；

若子节点IMU数据和光纤光栅传感器波长变化量数据存在丢包，分别使用三次样条插值法获取二者丢包时刻的数据。

3.根据权利要求1所述的机载分布式POS用光纤光栅形变测量系统时间同步方法，其特征在于，所述通过对子节点IMU数据的惯性导航解算，计算出该IMU所在节点的挠曲角数据，记为挠曲角数据包括：

确定姿态解算所需的初始值；

读取子节点IMU数据中陀螺仪输出的角速率和加速度计输出的比力，进行四元数更新进而更新姿态矩阵；

由姿态矩阵计算姿态角，其中，指从t系至b系的转换矩阵，也称为姿态矩阵，其中，b指代载体坐标系，t指代地理坐标系；

中的k指第k时刻，并保证其在-2π到2π之间；

根据比力方程计算子节点IMU测量中心的速度和位置。

4.根据权利要求1所述的机载分布式POS用光纤光栅形变测量系统时间同步方法，其特征在于，所述使用三次样条插值将挠曲角数据和各通道波长变化量数据分别插值为2000Hz的高频数据包括：

使用三弯矩法分别计算挠曲角数据和各通道波长变化量数据的三次样条插值函数，进而得到高频数据的求解公式；

通过三次样条插值函数分别得到2000Hz的高频挠曲角数据和各通道2000Hz的高频波长变化量数据，分别记为高频挠曲角数据和各通道高频波长变化量数据。