[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

本發明公開了一種基于K均值聚類的光纖慣組溫度模型系數確定方法。針對光纖慣組溫度模型系數一階分段的情況，若分段數目確定，①首先根據相鄰溫度點確定的直線得到其斜率，②采用K均值聚類算法對所得斜率進行分類并確定其類別號，③根據類別號及分段數目得到全部的分段點組合，④通過擬合后的殘差確定最佳分段點；若分段數目不確定，則分段數目按由1至最大可能數的順序，采用上述①～④方法計算每種分段數目下的最佳分段點，直至滿足殘差要求后則不再進行后續計算。最后依據得到的最佳分段點擬合光纖慣組的溫度模型系數。該方法采用K均值聚類算法自動查找最佳分段點，克服了手動分段的隨機誤差與重復操作，有效提高了產品溫度模型系數的計算效率及其可靠性。

技術領域

本發明涉及一種基于K均值聚類的光纖慣組溫度模型系數確定方法，屬于光纖慣組標定測試領域。

背景技術

光纖陀螺慣性組合具有可靠性高、壽命長、啟動快、功耗低、生產工藝相對簡單等優勢，因而在軍事裝備及民用領域具有廣泛的推廣和應用。在光纖陀螺慣組的生產過程中，調測試環節是慣組出廠前必不可少的步驟，該環節除了篩選出不合格的產品之外，重要的一項工作即為對慣組的標定，而標定中最為復雜的一項工作為光纖慣組溫度模型的建立與溫度模型系數的計算，這是保證慣組能在全溫范圍內穩定、可靠輸出的必要步驟。溫度及其變化率是引起光纖陀螺慣性組合誤差的主要環境因素之一，在光纖陀螺慣性組合產品的誤差建模中，一般僅針對產品工作時的溫度變化率對慣性儀表的標度因數或零位進行建模，得到光纖慣組標度因數或零位溫度模型方程。

批產型號慣組在進行溫度建模時，一般采用多階或一階擬合方式計算出慣性儀表標度因數或零位隨溫度變化的溫度模型各項系數。當采用一階擬合方式計算光纖慣組標度因數或零位模型系數時，需要對光纖慣組的標度因數或零位與溫度的關系曲線進行分段，利用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溫度模型系數，現有技術中分段點通常都需要技術人員通過經驗人工判斷得到，進而進行擬合計算，對于擁有豐富經驗的人來說，人工目測判別分段點需要的時間較短，可能一兩次就能得到較為合適的結果，但是對于不熟悉該產品性能和該項操作的人，常常需要通過數次比較，才能得到滿足要求的溫度分段點計算出最接近真實值的擬合值。此外，無論對分段操作是否熟悉，人工目測分段點總是充滿不確定性和隨機誤差，不同人員和相同人員的不同次判斷都會存在一定的差異，無法從根本上保證分段操作的準確性和一致性，從而制約了產品溫度模型系數的計算效率和可靠性，對產品質量存在一定隱患。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種基于K均值聚類的光纖慣組溫度模型系數確定方法，該方法效率高且分段結果精確可靠，避免了手動分段的隨機誤差與重復操作，有效保證了光纖慣組溫度模型系數的計算效率和可靠性，為實現光纖慣組在全溫范圍內穩定、可靠輸出奠定基礎。

本發明的技術解決方案是：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，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以及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；