基于小波滤波的陀螺仪信号噪声处理

发布时间：2017-08-26 15:21

  本文关键词：基于小波滤波的陀螺仪信号噪声处理

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【摘要】：陀螺仪是一种能够精准地检测角运动的装置,在航空、航天、航海、军事及国防领域有着重要的应用。随着各领域的发展,对陀螺仪的可靠性及寿命要求也越来越高。在航天设备装载陀螺仪之前,要求使用陀螺仪寿命自动化监测设备对陀螺仪进行可靠性及参数测试。陀螺仪寿命自动化监测设备采集的信号因陀螺电机等辐射源的存在,检测的数据含有噪声,对测试结果产生影响。针对该问题,本文对数字滤波技术进行了研究,选取了小波滤波方法来对信号去噪。本文首先介绍了陀螺仪及陀螺仪寿命自动化监测设备,了解了其原理及结构,并且对信号产生噪声的原因进行分析。然后结合设备的特点,从常用的数字滤波方法中选取了适合于设备的小波滤波方法,阐述了小波滤波方法的原理及流程。接着运用Matlab对采集信号进行小波滤波实验,通过对比,确定合适的阈值,小波函数及分解尺度。并对该方法的灵敏性进行验证,同时提出了一种新的解决边界效应的方法。最后通过与原先滤波方法的比较,说明了采用小波滤波方法的优势。
【关键词】：陀螺仪 可靠性 寿命 小波滤波 边界效应
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN713;TN911.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 符号对照表9-10
• 缩略语对照表10-14
• 第一章 绪论14-18
• 1.1 课题来源及背景14
• 1.2 数字滤波技术14-15
• 1.3 数字滤波技术的应用现状以及发展方向15-16
• 1.4 本文研究的意义和主要内容16-18
• 第二章 陀螺仪及陀螺仪寿命自动化监测设备18-30
• 2.1 陀螺仪简介18-20
• 2.1.1 陀螺仪的发展史18-19
• 2.1.2 陀螺仪的分类19
• 2.1.3 陀螺仪的应用19-20
• 2.2 液浮陀螺仪的结构20
• 2.3 液浮陀螺仪的基本原理20-23
• 2.4 陀螺仪寿命自动化监测设备23-26
• 2.4.1 陀螺仪寿命自动化监测设备的测试原理23
• 2.4.2 陀螺仪寿命自动化监测设备的结构23-24
• 2.4.3 陀螺仪寿命自动化监测设备的硬件系统24
• 2.4.4 陀螺仪寿命自动化监测设备的软件系统24-25
• 2.4.5 陀螺仪寿命自动化监测设备检测的主要参数25-26
• 2.5 陀螺仪寿命自动化监测设备采集的信号26-30
• 2.5.1 信号的噪声分析27
• 2.5.2 陀螺仪的漂移率27-28
• 2.5.3 影响陀螺仪漂移率的主要因素28
• 2.5.4 噪声对寿命测试产生的影响28-30
• 第三章 陀螺仪寿命自动化监测设备的数字滤波策略30-52
• 3.1 陀螺仪寿命自动化监测设备采用的滤波方法需要解决的问题30
• 3.2 常用数字滤波算法30-34
• 3.2.1 算术平均值法30-31
• 3.2.2 加权平均值法31
• 3.2.3 滑动平均值法31-32
• 3.2.4 中值滤波法32
• 3.2.5 程序判断滤波法32-33
• 3.2.6 去极值均值滤波法33-34
• 3.2.7 一阶滞后滤波法34
• 3.3 陀螺仪寿命自动化监测设备原先滤波方法34-35
• 3.4 小波滤波方法的提出35-36
• 3.5 小波分析简介36-37
• 3.5.1 小波分析的发展简史36-37
• 3.5.2 小波分析的应用领域37
• 3.5.3 小波分析的发展现状37
• 3.6 小波分析的基本理论37-44
• 3.6.1 小波与小波变换37-38
• 3.6.2 连续小波变换与正交小波38-39
• 3.6.3 常用的小波函数39-41
• 3.6.4 小波基的基本性质41
• 3.6.5 多分辨分析和Mallat算法41-43
• 3.6.6 小波变换与傅立叶变换的比较43-44
• 3.7 小波滤波44-52
• 3.7.1 传统去噪方法的缺陷45
• 3.7.2 小波滤波的优势45
• 3.7.3 小波滤波基本原理45-46
• 3.7.4 小波滤波算法流程46-47
• 3.7.5 基小波函数的选取与小波分解尺度的确定47-48
• 3.7.6 小波滤波阈值的选取48-49
• 3.7.7 常见的阈值函数49-52
• 第四章 matlab中的小波去噪实验52-70
• 4.1 matlab简介52-53
• 4.2 陀螺仪信号的小波滤波实验53-59
• 4.2.1 选取合适的阈值53-55
• 4.2.2 选择合适的小波函数及分解层数55-56
• 4.2.3 小波滤波前后对比56-59
• 4.3 小波滤波方法的边界问题59-61
• 4.3.1 边界效用常用方法60-61
• 4.3.2 均值延拓法61
• 4.4 滤波方法的灵敏性的比较61-65
• 4.4.1 陀螺仪参数检测要求62
• 4.4.2 小波滤波方法的灵敏性实验62-64
• 4.4.3 递推平移滤波法的灵敏性实验64-65
• 4.5 滤波方法的滤波效果及计算量的比较65-70
• 4.5.1 滤波效果的比较65-68
• 4.5.2 计算量的比较68-70
• 第五章 总结70-72
• 参考文献72-74
• 致谢74-76
• 作者简介76-77

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本文编号：742109