[发明专利]一种基于小波的陀螺滤波降噪方法

说明书

本发明提供了一种基于小波的陀螺滤波降噪方法，包括：当采集的陀螺数据的数量满足2的整数次幂2^N时，利用离散小波变换对陀螺数据进行第一级小波分解，得到第一级小波分解的缩放系数和小波系数保持小波系数不变，对缩放系数继续进行相同的小波分解，再次得到缩放系数和小波系数，持续上述迭代过程，直到仅剩一个缩放系数，至此获得陀螺数据的一个完整小波分解；确定小波收缩阈值λ，利用小波收缩阈值λ和步骤(1)中得到的小波系数采用软阈值收缩法获得处理后的小波系数对缩放系数和经过软阈值收缩法获得的小波系数进行快速小波逆变换，得到滤波后的陀螺数据。本发明方法能够有效地抑制陀螺仪输出噪声，提高数据的精度。

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，涉及一种滤波降噪方法，特别涉及一种基于小波的陀螺滤波降噪方法。

背景技术

陀螺单元在框架红外导引头中作为关键部件，其输出角速率不仅参与红外导引头伺服控制系统的闭环控制，同时经过技术处理后还作为视线角速率参与到炸弹的制导控制，而在陀螺单元工作过程中会受到弹体、框架等本身干扰力矩的影响，导致其采集到的数据掺杂各种噪声。介于此，通常情况下的处理方式是首先通过傅里叶变换分析信号频谱成分，然后设计滤波器将认为是噪声的成分滤除。由于傅里叶变换采用三角函数基将信号从时域变换到频域，而三角函数的支撑集为整个实数轴，使得通过傅立叶变换得到的有关被分析的时域信号的变换域表示只能反映该信号的频率成分及其强度，而不能反映该信号中某频率成分在时域的出现时刻。因此如果有用信号与噪声频率重叠，通过上述方法设计的滤波器会同时将有用信号滤除。为了克服上述方法存在的缺陷，有必要提出一种新型陀螺滤波降噪方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种小波滤波降噪方法，更精确的滤除陀螺数据的各种噪声干扰，避免有用信号的滤除。

本发明提供的技术方案如下：一种基于小波的陀螺滤波降噪方法，包括以下步骤：

步骤(1)，将陀螺数据进行快速离散小波变换：

步骤(1.1)，利用陀螺信号采集设备采集陀螺数据，当采集的陀螺数据的数量满足2的整数次幂2^N时，陀螺数据记为：N为≥1的正整数，k＝0,1,…,2^N-1，利用离散小波变换对陀螺数据进行第一级小波分解，得到第一级小波分解的缩放系数和小波系数

步骤(1.2)，保持小波系数不变，对缩放系数继续进行相同的小波分解，再次得到缩放系数和小波系数；

步骤(1.3)，持续上述迭代过程，直到仅剩一个缩放系数至此获得陀螺数据的一个完整小波分解，其缩放系数和小波系数为N为≥1的正整数；

步骤(2)，确定小波收缩阈值λ，利用小波收缩阈值λ和步骤(1)中得到的小波系数采用软阈值收缩法获得处理后的小波系数

步骤(2.1)，根据陀螺数据确定小波收缩阈值；

软阈值收缩法可以描述为：

其中λ为收缩阈值，通过式(II)和式(III)确定：

其中，

步骤(2.2)，利用步骤(2.1)中的软阈值收缩法对步骤(1.3)中得到的小波系数进行处理，得到处理后的小波系数

步骤(3)，对步骤(1.3)中得到的缩放系数和经过步骤(2)得到的小波系数进行快速小波逆变换，得到滤波后的陀螺数据；

步骤(4)，利用陀螺信号采集设备采集下一批次的陀螺数据，重复步骤(1)～(3)，完成陀螺数据的实时滤波。

根据本发明提供的一种基于小波的陀螺滤波降噪方法，具有以下有益效果：