[發明專利]一種基于提升小波重構層的前向線性預測去噪方法

無效

• 申請號: 201110097955.X
• 申請日: 2011-04-19
• 公開（公告）號: CN102252669A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 陳熙源;申沖
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明屬于慣性技術領域中的信號處理，涉及一種光纖陀螺信號去噪方法，特別涉及一種基于提升小波(LWT)重構層的前向線性預測(FLP)去噪算法-LWT-FLP算法，適用于各種光纖陀螺儀。

背景技術

光纖陀螺是一種新型角速率傳感器，相對于傳統機電陀螺，光纖陀螺無運動部件和磨損部件，因此具有可靠性高、壽命長、體積小、質量輕、功耗低、動態范圍大、啟動速度快以及頻帶范圍寬等優點，因此被廣泛應用于航空、航天、航海等領域。

由于光纖陀螺自身的工作原理、結構特點、生產工藝和使用環境的影響，輸出信號中往往存在大量隨機噪聲，這些隨機噪聲會嚴重影響光纖陀螺信號的精度。光纖陀螺的隨機噪聲主要包含兩部分，一是白噪聲，這是一種高頻噪聲，一般由使用環境引起；二是分形噪聲，分形噪聲主要是由光路波動導致偏置的不穩定引起的，此外，瑞利后向散射帶來的相位誤差、法拉第效應引起的誤差，偏振器不理想引起的誤差也是分形噪聲產生的主要原因。1/f^r類分形噪聲是分形噪聲中比較重要的一類，它是一種具有長程相關性，自相似性以及1/f^r類型譜密度特點的一種非平穩隨機噪聲。1/f^r類分形噪聲首先是由Johnmson在電子管里發現的，被認為是一種超低頻噪聲。如何有效的消除這兩種噪聲，對于提高光纖陀螺信號的精度具有重要意義。

傳統的去噪方法是基于經典濾波理論的信號與噪聲譜不重疊的觀點，通過設置低通、高通等濾波器來剔除濾波器頻帶以外的噪聲。但是當信號與噪聲譜重疊較嚴重時候，難以達到良好的去噪效果，如1/f^r噪聲即為一種超低頻噪聲，往往會與低頻的光纖陀螺信號摻雜在一起，因此傳統濾波方法無法有效的去除該類噪聲。為了解決這一問題，本發明將提升小波變換引入到去噪算法中來，利用提升小波對光纖陀螺信號進行多尺度分解，得到不同頻段下的信號，并對各頻段的信號進行FLP去噪處理，以達到有效去除白噪聲和分形噪聲的目的。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提出了一種基于提升小波(LWT)重構層的前向線性預測(FLP)去噪算法-LWT-FLP算法，該方法將提升小波變換與FLP算法的優點結合在一起，能有效的去除光纖陀螺信號中的白噪聲和分形噪聲，且易于實現。

本發明的技術解決方案：一種基于提升小波重構層的前向線性預測去噪方法包括如下步驟：

(1)：利用提升小波對光纖陀螺信號進行多尺度分解

利用提升小波對數據采集系統采集到的光纖陀螺信號進行多尺度分解得到分解后各層的小波系數，包括近似系數與細節系數，分解層數為n；

(2)：對分解得到的逼近系數和細節系數進行單支重構

對分解得到的逼近系數和細節系數進行單支重構，得到重構后的近似信號a_n與細節信號d_i(i＝1，2，Λ，n)；

(3)：對重構后的逼近信號和細節信號逐層分別進行前向線性預測FLP算法去噪

對步驟(2)中進行單支重構后得到的逼近信號a_n與細節信號d′_i(i＝1，2，Λ，n)分別利用FLP算法進行去噪；

(4)：對步驟(3)中得到的逐層去噪后的信號進行重構

重構步驟(3)中得到的FLP去噪后的近似信號a′_n與細節信號d′_i(i＝1，2，Λ，n)，從而得到去噪后的光纖陀螺信號。

所述步驟(1)中利用提升小波對信號進行多尺度分解，其小波基為haar小波，即對haar小波進行提升來作為光纖陀螺信號的分解小波基；Haar小波的解析方法如下：

所述步驟(2)中對近似信號和細節信號進行單支重構，其小波基選為haar小波，即對haar小波進行提升，來作為近似信號和細節信號的的重構小波基。

所述步驟(3)中利用FLP算法進行去噪處理，其去噪過程是在信號的重構層進行的，即首先對提升小波分解后得到的逼近信號和細節信號進行單支重構，然后對單支重構后的信號進行FLP去噪處理。

所述步驟(3)中對多尺度分解得到的逼近信號和細節信號逐層分別進行FLP去噪，其FLP濾波器預測階數選為30。