[發明專利]一種基于EMD-Allan微機械陀螺信號分析的方法

在審

• 申請號: 202010008708.7
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111157019A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 顧姍姍;楊忠;陳維娜;王逸之
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 劉趁新

1.基于EMD-Allan微機械陀螺信號分析的方法，具體步驟如下，其特征在于,

步驟1：采集微機械陀螺的輸出信號；

步驟2：使用EMD算法對微機械陀螺信號進行分解，獲得IMF分量；

步驟3：計算IMF分量對應的Allan方差估計，并通過Allen方差計算微機械陀螺的五項噪聲源：角度隨機游走(Angle Random Walk,ARW)、零偏不穩定性(Bias Instability，BI)、速率隨機游走(Rate Random Walk，RRW)、速率斜坡(Rate Ramp，RR)和量化噪聲(Quantization Noise，QN)；

步驟4：做出Allan方差系數的三維圖。

2.根據權利要求1基于EMD-Allan微機械陀螺信號分析的方法，其特征在于；所述EMD算法對微機械陀螺信號分解如下：

1)確定原始信號x(t)所有的局部極大值和極小值點；

2)使用三次樣條法將所有的局部極大值點連起來形成上包絡曲線e_max(t)，

所有的局部極小值點連起來形成下包絡曲線e_min(t)；

3)計算上下包絡曲線的均值曲線

4)從信號中減去均值曲線，可得到IMF分量imf₁(t)

imf_i(t)＝x_i(t)-m_i(t) (2)

其中

5)重復1)-4)，直到滿足停止準則，迭代停止準則為：

其中SD為篩選門限值，當SD小于某個常數時，停止迭代，SD取值0.25；

6)分解結束后可得到n個IMF分量imf₁(t)，imf₂(t)，……，imf_n(t)以及

余項r_n(t)，可將原始信號表示為：

3.根據權利要求1基于EMD-Allan微機械陀螺信號分析的方法，其特征在于；所述計算IMF分量對應的Allan方差估計如下：

IMF分量對應的Allan方差估計：

其中，f為原始信號x(t)的采樣頻率，N為總采樣點，表示總體平均值，τ＝N/f為相關時間，表示t_k時刻微機械陀螺輸出隨機誤差均值。

4.根據權利要求1基于EMD-Allan微機械陀螺信號分析的方法，其特征在于；所述Allen方差計算微機械陀螺的五項噪聲源如下：

將Allan方差寫成角度隨機游走、零偏不穩定性、速率隨機游走、速率斜坡、量化噪聲五項噪聲源方差的平方和：

其中Q、N、B、K、R分別是角度隨機游走、零偏不穩定性、速率隨機游走、速率斜坡、量化噪聲五項噪聲的Allan方差系數，C_n是Allan方差系數，通過最小二乘法對Allan方差曲線進行擬合，能夠得到各種誤差系數估計值分別是：