[發明專利]一種矢量陣被動聲吶異常數據在線剔除方法

有效

• 申請號: 201610725421.X
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN106324583B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 徐健;田國強;嚴浙平;張耕實;胡志堅
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供的是一種矢量陣被動聲吶異常數據在線剔除方法。通過判斷矢量陣被動聲吶測量數據序列X(i)的跳動幅度D(i)是否超出設定的門限值T來決定X(i)是否為異常值。這里的測量數據跳動幅度D(i)是由測量值X(i)與其前n個測量值的均值的差值以及測量值X(i)與其后一個測量值X(i+1)的差值的和組成的。在異常值剔除過程中，對所剔除的異常值進行實時監測，如果發現連續n個數據均被判定為異常值，且連續剔除的n個數據方差不超過T²/16，則說明數據序列發生了突變，這時將這n個連續異常值數據恢復為正常值并重新計算均值，然后繼續進行后面的異常值剔除過程。本發明的方法可以有效地對矢量陣被動聲吶測量數據中的異常值進行剔除，減少了異常值對數據分析的影響。

技術領域

本發明涉及的是一種傳感器數據處理方法，具體涉及一種矢量陣被動聲吶異常數據的在線剔除方法。

背景技術

矢量陣被動聲吶設備在對水下目標進行探測的過程中，由于受到水下環境干擾、隨機噪聲、以及平臺自噪聲的影響，矢量陣被動聲吶對目標的方位信息的測量中出現不確定性的中斷和野值，這些中斷點和野值夾雜在正常測量值中間會對目標位置、速度等運動要素的解算帶來嚴重的影響。因此，在數據解算前必須對矢量陣被動聲吶探測數據中的中斷點和野值等異常值加以剔除。

目前，國內外的相關研究工作多集中于對連續采樣序列數據異常值剔除方面。“剔除異常數據的穩健性處理方法”(《中國計量學院學報》，2004年1期)中提出了一種異常數據的剔除方法；“基于雙向檢驗的異常數據剔除與修復方法”(《電光與控制》，2013年6期)中提出了一種利用多項式擬合對測量結果進行雙向檢驗的異常數據剔除方法。以上文獻中提到的方法，均是在測量數據連續的情況下對數據異常值進行剔除，未考慮到矢量陣被動聲吶數據受水下復雜聲環境影響而出現不確定性的數據中斷和中斷后數據階躍性突變的特性，這使得以上方法應用于矢量陣被動聲吶數據異常值剔除時效果不佳。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠為實現有效的數據分析做好準備的矢量陣被動聲吶異常數據在線剔除方法。

本發明的目的是這樣實現的,

101：讀取矢量陣被動聲吶測量數據，將原始數據存入緩沖區；設置兩個長度均為n的數據隊列L1和L2，第一數據隊列L1用來存放最近的n個正常數據，將L1中的n個數據位編號為t₁···t_n，則存放于L1的數據表示為X(t₁)···X(t_n)，第二數據隊列L2用來存放連續的異常數據，并設定異常數據判別門限值T；

102：求第一數據隊列L1中數據的均值

103：根據 公式求出待判斷數據X(i)的跳躍幅度D(i)，其中 X(i+1)為X(i)后一時刻的矢量陣被動聲吶測量數據；

104：比較D(i)與T的大小，若D(i)小于T則X(i)為正常值，將第一數據隊列L1中數據向后移動一個單元，把X(i)裝入第一數據隊列L1的首端，并執行步驟105；若D(i)大于T則執行步驟106；

105：清零連續異常值個數計數；

106：若D(i)大于T則X(i)為異常值，將第二數據隊列L2中數據向后移動一個單元，把X(i)裝入數據隊列L2首端，并對連續異常值個數計數加1，然后刪除X(i)；

107：通過檢測連續異常值計數值是否等于n來檢測異常值剔除過程是否發生異常；

108：若連續異常值達到n個，則通過進一步計算第二數據隊列L2中數據的方差S來判斷異常值剔除過程是否發生錯誤，當S小于T²/16時為發生異常，則執行步驟109；

109：用第二數據隊列L2中數據覆蓋第一數據隊列L1，并清零連續異常值計數器；