[發明專利]一種基于K均值聚類的光纖慣組溫度模型系數確定方法

有效

• 申請號: 201510897956.0
• 申請日: 2015-12-08
• 公開（公告）號: CN105547325B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 王華;陶鈞;孫祥龍;陳曉雙;劉浩;高祖昊;霍俊明;李京偉;趙鳳姣;田宇
• 申請（專利權）人: 北京航天時代光電科技有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

1.一種基于K均值聚類的光纖慣組溫度模型系數確定方法，其中光纖慣組的標度因數或零位與溫度的關系曲線的分段數目事先給定，其特征在于包括以下步驟：

(1)為光纖慣組通電，采集光纖慣組加速度計和陀螺儀的輸出以及溫度，通過加速度計和陀螺儀的輸出計算得到光纖慣組的標度因數和零位，根據光纖慣組的標度因數及溫度關系建立光纖慣組標度因數溫度模型，根據零位及溫度關系建立光纖慣組零位溫度模型，得到光纖慣組的標度因數與溫度的關系曲線或零位與溫度的關系曲線；

(2)在光纖慣組的標度因數或零位與溫度的關系曲線中，計算相鄰兩個溫度點所確定的直線的斜率，并將得到的斜率按直線在關系曲線中的順序進行編號；

(3)利用K均值聚類算法，對步驟(2)得到的斜率按照給定的分段數目進行聚類計算，得到每個斜率的類別號，根據每個斜率的類別號和編號，得到可能的溫度分段點，所述可能的溫度分段點構成溫度分段點數組；

(4)根據得到的溫度分段點數組和給定的分段數目，遍歷各種分段情況，得到對應每種分段下的標度因數或零位組合D_g，其中每種分段情況對應一種溫度分段點組合；

(5)將每種分段下的標度因數或零位組合與對應的溫度分段點進行一階擬合，計算得到每種分段下光纖慣組標度因數溫度模型或零位溫度模型系數；

(6)利用每種分段下光纖慣組標度因數溫度模型或零位溫度模型系數及溫度點計算得到每種分段下的擬合值，進而得到每種分段下的擬合值與原始值的殘差Dif；

(7)根據步驟(6)得到的殘差求取最小殘差minDif，最小殘差所對應的該組溫度分段點即為最佳溫度分段點組合，利用該組溫度分段點及其所對應的標度因數或零位進行一階擬合，得到的溫度系數即為最佳的光纖慣組標度因數溫度模型或零位溫度模型系數。

2.一種基于K均值聚類的光纖慣組溫度模型系數確定方法，其中光纖慣組的標度因數或零位與溫度的關系曲線的分段數目不確定，其特征在于包括以下步驟：

(1)為光纖慣組通電，采集光纖慣組加速度計和陀螺儀的輸出以及溫度，通過加速度計和陀螺儀的輸出計算得到光纖慣組的標度因數和零位，根據光纖慣組的標度因數及溫度關系建立光纖慣組標度因數溫度模型，根據零位及溫度關系建立光纖慣組零位溫度模型，得到光纖慣組的標度因數或零位與溫度的關系曲線；

(2)在光纖慣組的標度因數或零位與溫度的關系曲線中，計算相鄰兩個溫度點所確定的直線的斜率，并將得到的斜率按直線在關系曲線中的順序進行編號；

(3)利用K均值聚類算法，對步驟(2)得到的斜率按照分段數目N進行聚類計算，得到每個斜率的類別號，根據每個斜率的類別號和編號得到可能的溫度分段點，所述可能的溫度分段點構成溫度分段點數組；所述N的初值為1，進入步驟(4)；

(4)根據步驟(3)得到的溫度分段點數組，遍歷分段數目為N時的各種分段情況，得到每種分段下的標度因數或零位組合D_g，進入步驟(5)，其中每種分段情況對應一種溫度分段點組合；

(5)將每種分段下的標度因數或零位組合與對應的溫度分段點進行一階擬合，計算得到每種分段下光纖慣組標度因數溫度模型或零位溫度模型系數，進入步驟(6)；

(6)利用每種分段下光纖慣組標度因數溫度模型或零位溫度模型系數及溫度點計算得到每種分段下的擬合值，進而得到每種分段下的擬合值與原始值的殘差Dif，進入步驟(7)；

(7)根據步驟(6)得到的殘差求取最小殘差minDif，判斷最小殘差是否滿足要求，若滿足，則該最小殘差所對應的該組溫度分段點為符合條件的最佳溫度分段點，進入步驟(9)；若不滿足要求，則當前分段數目不達標，進入步驟(8)；

(8)N的值加1，判斷N是否大于M-1，M為溫度點個數，若不大于，則進入步驟(3)，在新的分段數目下尋找符合條件的最佳溫度分段點，否則，判定沒有符合要求的溫度分段點，結束；

(9)利用步驟(7)中得到的最佳溫度分段點及其所對應的標度因數或零位進行一階擬合，得到的溫度系數即為最佳的光纖慣組標度因數溫度模型或零位溫度模型系數。