基于分形濾波的精密磁懸浮陀螺觀測值降噪研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,用于地下工程貫通的高精度陀螺全站儀的研制和發(fā)展受到越來越廣泛的關(guān)注。長安大學(xué)與中國航天科技集團(tuán)第十六研究所聯(lián)合研制了國內(nèi)首臺高精度的磁懸浮陀螺儀——GAT磁懸浮陀螺全站儀。GAT磁懸浮陀螺儀是一種基于磁懸浮支承與力矩閉環(huán)反饋測量體系構(gòu)建的,具有陀螺馬達(dá)回轉(zhuǎn)觀測、每分鐘高速采集近萬組原始觀測數(shù)據(jù)的全自動化測量陀螺定向儀器。
　　實際應(yīng)用中,通過傳感器采集到的信號往往會受到諸如白噪聲、溫度、風(fēng)振等因素的干擾,為

2、有效地消除這些干擾噪聲對 GAT陀螺儀觀測數(shù)據(jù)的影響,提高陀螺定向的精度,須對采集的信號進(jìn)行濾波降噪。本文首次將分形濾波應(yīng)用到 GAT磁懸浮陀螺全站儀系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理中,主要工作及研究成果如下:
　　(1)根據(jù)GAT陀螺儀的觀測數(shù)據(jù),計算出其相應(yīng)的功率譜密度函數(shù),結(jié)合隨機(jī)分形信號的原理驗證了GAT磁懸浮陀螺全站儀的觀測信號是一種隨機(jī)分形信號。
　　(2)結(jié)合分?jǐn)?shù)差分估計算法和模糊控制數(shù)字濾波原理,提出并推導(dǎo)了利用短時分形維數(shù)來調(diào)

3、整模糊控制參數(shù)的自適應(yīng)分形濾波降噪模型和方法。
　　(3)用C++語言編制了自適應(yīng)分形濾波程序;并通過仿真實驗與一般小波變換算法進(jìn)行比較。表明:在相同背景條件下該算法性能要優(yōu)于一般小波變換算法,且算法簡單,計算速度快。
　　(4)將該方法運用到工程實例中,將某煤礦的陀螺定向精度由2.7′提高到2.4′,某超長鐵路隧道的陀螺定向精度由3.7′提高到3.1′,即使在干擾較大的風(fēng)陣實驗中,也將精度由7.5′提高到6.6′,達(dá)到了預(yù)