[发明专利]一种消除加速度计绝对测量漂移的方法

说明书

本发明公开了一种消除加速度计绝对测量漂移的方法，通过加速度数据滤除频率低于f_t的成分，并在频域积分得到高频位移d。低频位移数据滤除频率高于f_t的成分得到低频位移u。将高频位移和低频位移叠加得到准确的位移m。加速度计算高频位移时，滤波与积分同时进行，减少多次傅里叶变换带来的误差累加。将零频分量移到频谱中心并构造与之对应的频率数列，使代表各个谐波的复数对应正确的频率以进行后续计算。通过上述方式，融合了加速度数据计算出的高频位移和滤波后的低频位移，能够得出准确的位移，且本方法基于傅里叶变换，容易获取。同时本方法逻辑清晰，步骤简单，易于编程实现。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种消除加速度计绝对测量漂移的方法。

背景技术

目前测量一点位移可采用激光位移传感器或者超声波传感器直接测量，也可以先测量加速度数据再进行数值积分或者频域积分计算位移。数值积分法是对一段时间内的加速度数据插值求积得到该时间段内各个时刻的速度，再由速度插值求积得到该时间段内各个时刻的位移。频域积分方法利用了谐波的位移函数等于加速度函数除以负的谐波圆频率的平方这一关系，在频域对代表加速度各个频率分量的复数做数乘运算，将得到频域位移信号变换为时域位移信号.

加速度数据做数值积分求位移的方法存在很大的误差。第一，每一步积分都累计了前一步的误差，每一次积分也累计了前一次的误差，这包括了截断误差和插值带来的误差；对于频域积分而言，由于傅里叶变换可能引起信号的泄露，一段加速度信号做傅里叶变换可能产生一些低频误差，这些误差在频域积分时会被显著地放大。因而这种算法往往不能求出正确的位移。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种消除加速度计绝对测量漂移的方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种消除加速度计绝对测量漂移的方法，包括如下步骤：

S1、获取一个时段的加速度信号，并将其拼接成为加速度信号数列；

S2、对步骤S1得到的加速度信号数列进行傅立叶变换，得到加速度信号的频域信号；

S3、将步骤S2得到的频域信号的零频分量移动到频谱中心形成新的数列，并对所形成的新的数列构造频率数列；

S4、对步骤S3构造的频率数列进行滤波，并根据滤波之后的频率数列计算频域位移，得到新的频域位移的多维向量；

S5、对步骤S4得到的多维向量进行逆零频平移，并对逆零频平移之后的多维向量做离散傅里叶逆变换，得到高频位移数列；

S6、获取与步骤S1同一时段的加速度信号，计算该时段内的低频位移并拼接成低频位移数列；

S7、对比步骤S5得到的高频位移数列和步骤S6得到的低频位移数列的长度，对元素少的一组数据通过插值至与另一组数据等长；

S8、对步骤S7处理后的低频位移数列进行高频滤波得到新的低频位移数列，将得到的新的低频位移数列和高频位移数列融合得到真实位移数列。

进一步的，所述步骤S2中加速度信号的频域信号表示为：

其中，a(n)为加速度信号中的元素，A(k)为加速度信号的频域信号中的元素，k为元素索引，N为元素个数；

A(k)和A(N-k)表示频率为的信号分量，f_s为加速度信号的采样频率。

进一步的，所述步骤S3中频域信号的零频分量移动到频谱中心形成新的数列具体方式为：

N为偶数时，当时，A0中的元素当时，A0中的元素n＝0，1，...，N-1；