宽频惯性稳定平台中位移传感器信号降噪方法研究

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宽频惯性稳定平台是由惯性传感器作为反馈的姿态测量与控制系统,能够在宽频带内隔离载体振动、保证平台负载精确跟踪目标。而作为宽频惯性稳定平台的角位移敏感元件,位移传感器的测量精度会直接影响系统精度。为保证系统测量精度,本文对宽频惯性稳定平台中位移传感器信号的降噪方法展开研究。
  (1)提出惯性稳定平台中位移传感器的共圆式安装方法,该方法采用先求平均再差分的测量方式,可以将测量精度提高2倍的同时减小安装体积。此外,分析传感器的噪声特点及其噪声对系统误差的影响,引出下文两种降噪方法。
  (2)详细分析了基于小波变换的阈值去噪法和相关性去噪法。MATLAB仿真结果表明小波阈值法的降噪效果受阈值准则的影响,且降噪效果不如小波相关性去噪法。但是小波相关性法也存在自适应性差的问题,降噪效果受小波基与分解层数的影响。
  (3)为解决小波去噪自适应性差的问题,研究了基于信号局部特征的经验模态分解去噪法。针对经验模态分解法中噪声主导模态和信号主导模态不易确定、噪声主导分量中混有有用成分的问题,提出基于经验模态分解(EMD)-去趋势波动分析(DFA)-非局部均值(NLM)原理的降噪方法。
  (4)搭建实验测试系统采集位移信号并对其进行降噪处理。小波相关性法和EMD-DFA-NLM去噪法,均可将传感器静态噪声的峰峰值从11mV降到1mV。对于传感器的不同动态信号,EMD-DFA-NLM法比小波相关性法的输出信噪比高10dB以上。而小波相关性去噪法的实时性更好,在线处理15000个点仅需数百毫秒。因此,在系统要求高测量精度且无响应时间要求时,采用EMD-DFA-NLM去噪法;当要求快速响应时,采用小波相关性去噪法。
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