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为了提高水下机器人传感器系统的故障诊断能力，依据小波变换基本理论和线性平滑原理，在分析水下机器人传感器三种故障形式的基础上，提出了相应的故障诊断方法，并进行了信号奇异性分析，探讨了小波基选择的一般标准。通过对海上试验结果分析表明，可以通过高层小波变换来区分噪声信号和突变信号，很好地解决了定位声纳输出振荡的问题，验证了所提方法的有效性与可行性。