[發(fā)明專利]基于斜率的去除光纖陀螺脈沖噪聲的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210417476.6
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN102937448A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈明;張艷杰;宋凝芳
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 姜榮麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及光纖陀螺信號處理技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于光纖陀螺信號處理去除瞬時尖峰脈沖噪聲的影響，具體地說，是指一種基于斜率的去除光纖陀螺脈沖噪聲的方法。

背景技術(shù)

光纖陀螺是一種用來檢測載體運(yùn)動角速率的傳感器，利用光學(xué)上的薩格奈克效應(yīng)與光纖傳輸原理，克服了機(jī)電陀螺與激光陀螺的一系列缺點(diǎn)，具有全固態(tài)、可靠性高、動態(tài)范圍大、頻帶寬、體積小、振動性能好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航天、航空、航海、石油勘探等領(lǐng)域。

在光纖陀螺信號處理部分采用探測器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號處理，通過電信號計(jì)算出相位差，進(jìn)而得到載體運(yùn)動角速率。因此光纖陀螺的信號處理及其噪聲的抑制顯得尤為重要。

在光電轉(zhuǎn)換過程中，探測器輸出的信號中有用信號是微弱信號，噪聲比較大，有用信號常常淹沒在噪聲中，現(xiàn)有技術(shù)中一般采用自相關(guān)平均法處理信號，即基于信號和噪聲的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行檢測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用斜率簡單快速剔除光纖陀螺信號處理尖峰噪聲的方法，并保證光纖陀螺的測量精度。

在光電轉(zhuǎn)換的過程中，由于環(huán)境干擾和電路串?dāng)_的影響，探測器輸出的信號會有尖峰脈沖噪聲，因此在計(jì)算自相關(guān)平均時需要剔除尖峰脈沖的影響，本發(fā)明提供基于斜率的去除光纖陀螺脈沖噪聲的方法，具體的處理方法步驟為：

第一步，對探測器的輸出信號采樣后，把采樣得到的數(shù)字信號數(shù)據(jù)均分為三組。在均分的過程中，為了避免尖峰脈沖同時落在兩組內(nèi)的情況，各組之間不連續(xù)，即組與組之間有間隙。

所述的間隙大于尖峰脈沖的寬度。

第二步，將各個組內(nèi)數(shù)據(jù)的幅值相加，計(jì)算累加值。

第三步，在第二步的基礎(chǔ)上，根據(jù)計(jì)算得到的三個累加值，計(jì)算這各組兩兩之間的累加值的差值，進(jìn)而計(jì)算斜率，比較斜率絕對值的大小，保留組成斜率絕對值最小的兩組數(shù)據(jù)對應(yīng)的組內(nèi)數(shù)據(jù)即為需要的采集數(shù)據(jù)。

在探測器采集信號的過程中，采集到的數(shù)據(jù)中包含了有用信號和噪聲，有用信號特別微弱，噪聲主要是隨機(jī)白噪聲，從統(tǒng)計(jì)學(xué)來看白噪聲是隨機(jī)不相關(guān)的，對其幅值時間平均，組與組之間幅值相差特別小，其幅值是均勻的，如果有尖峰脈沖噪聲的話，幅值平均就會明顯偏大。因此上述方法中采用的斜率方式可以有效去除光纖陀螺脈沖噪聲。

本發(fā)明用于光纖陀螺信號處理去除尖峰脈沖噪聲的方法，與現(xiàn)有的方法相比，優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）由于尖峰脈沖幅值很大，把采集到的所有數(shù)據(jù)平均處理會由于尖峰脈沖的影響而使均值偏大，基于斜率的處理去除了尖峰脈沖的影響，結(jié)果更準(zhǔn)確。

（2）數(shù)據(jù)分組不連續(xù)，排除了尖峰脈沖同時在兩組內(nèi)的情況，分組簡單可行。

（3）在保證精度的前提下，由于只是差值計(jì)算，計(jì)算較為快速，減少了工作量。

（4）在硬件主要有FPGA實(shí)現(xiàn)的情況下，斜率的計(jì)算對硬件資源的占用較少，便于硬件更加深度的應(yīng)用。

（5）有效數(shù)據(jù)的選擇是基于“三選二”的原則，可靠性好，數(shù)據(jù)處理實(shí)時性好。

（6）數(shù)據(jù)處理時，組與組之間的間隙可以根據(jù)理論計(jì)算或者實(shí)驗(yàn)結(jié)果調(diào)整，數(shù)據(jù)的彈性更大，處理更為靈活。

（7）根據(jù)差值計(jì)算斜率后，對舍去的各組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，便于有針對性的找出原因，有利于提高光纖陀螺的精度，改進(jìn)空間大。

附圖說明

圖1是正常情況下探測器輸出的信號；

圖2是有尖峰脈沖噪聲時的信號；

圖3A是本發(fā)明信號處理分組方法示意圖；

圖3B是本發(fā)明中進(jìn)行各組間斜率計(jì)算示意圖；

圖4是本發(fā)明提供方法的流程圖；

圖5是數(shù)據(jù)分組分界點(diǎn)落在尖峰脈沖內(nèi)時的示意圖；

圖6是組間分界點(diǎn)落在尖峰脈沖內(nèi)時的斜率計(jì)算示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供一種基于斜率的去除光纖陀螺脈沖噪聲的方法，如圖4所示流程，包括如下步驟：

第一步，對探測器的輸出信號進(jìn)行采樣，把采樣得到的數(shù)字信號數(shù)據(jù)均分為三組A1、A2、A3，如圖3A。在分組的過程中，為了避免尖峰脈沖同時落在兩組內(nèi)，三個分組的數(shù)據(jù)之間不連續(xù)，即組與組之間有間隙。所述的間隙大小要滿足大于尖峰脈沖的寬度。

如圖1所示，正常情況下沒有尖峰脈沖噪聲時的信號，如圖2所示，探測器輸出有尖峰脈沖噪聲時的信號，本發(fā)明提供的方法就是要去除自相關(guān)平均時的尖峰噪聲。