[發(fā)明專利]一種基于UDE估計(jì)器的噪聲估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010892605.1
• 申請(qǐng)日: 2020-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN112035787B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王強(qiáng);何先定;劉明鑫;王思源;田園;黃愛華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G06F17/13
• 分類號(hào): G06F17/13;G06F17/16;G01D18/00
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11870
• 代理人: 劉方正

本發(fā)明公開了一種基于UDE估計(jì)器的噪聲估計(jì)方法，包括以下步驟：S1：根據(jù)控制系統(tǒng)微分方程建立狀態(tài)空間表達(dá)式，并得到系統(tǒng)特征矩陣；S2：根據(jù)控制系統(tǒng)階數(shù)選定高頻濾波器；S3：根據(jù)控制系統(tǒng)階數(shù)選定濾波參數(shù)陣；S4：根據(jù)系統(tǒng)特征矩陣、高頻濾波器和濾波參數(shù)陣，計(jì)算傳感器噪聲估計(jì)值，完成噪聲估計(jì)。本發(fā)明針對(duì)低成本的MEMS傳感器，提出了一種基于UDE思想的傳感器噪聲估計(jì)方法。根據(jù)估計(jì)的傳感器噪聲估計(jì)值，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的校正，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器噪聲的精準(zhǔn)估計(jì)。本發(fā)明可以將濾波器作為控制系統(tǒng)的一部分集成于系統(tǒng)中，避免在數(shù)據(jù)初始階段直接進(jìn)行濾波帶來的延遲。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器濾波技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于UDE估計(jì)器的傳感器噪聲估計(jì)方法。

背景技術(shù)

近年來，新興電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展得益于價(jià)格優(yōu)惠且性能強(qiáng)勁的MEMS傳感器的大量應(yīng)用。在諸如無人機(jī)、手機(jī)以及VR等設(shè)備中，MEMS傳感器發(fā)揮了巨大的作用。盡管如此，但是受限于采用低成本的MEMS傳感器對(duì)噪聲的敏感，無人機(jī)、手機(jī)以及VR等設(shè)備的性能也受到了巨大的影響。如果能估計(jì)傳感器的噪聲，從而在應(yīng)用傳感器數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，這對(duì)采用MEMS傳感器的設(shè)備性能提升具有積極的應(yīng)用意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決傳感器噪聲的估計(jì)問題，提出了一種基于UDE估計(jì)器的傳感器噪聲估計(jì)方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于UDE估計(jì)器的噪聲估計(jì)方法包括以下步驟：

S1：根據(jù)控制系統(tǒng)微分方程建立狀態(tài)空間表達(dá)式，并得到系統(tǒng)特征矩陣；

S2：根據(jù)控制系統(tǒng)階數(shù)選定高頻濾波器；

S3：根據(jù)控制系統(tǒng)階數(shù)選定濾波參數(shù)陣；

S4：根據(jù)系統(tǒng)特征矩陣、高頻濾波器和濾波參數(shù)陣，計(jì)算傳感器噪聲估計(jì)值，完成噪聲估計(jì)。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明針對(duì)低成本的MEMS傳感器，提出了一種基于UDE思想的傳感器噪聲估計(jì)方法。根據(jù)估計(jì)的傳感器噪聲估計(jì)值，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的校正，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器噪聲的精準(zhǔn)估計(jì)。

(2)本發(fā)明可以將濾波器作為控制系統(tǒng)的一部分集成于系統(tǒng)中，避免在數(shù)據(jù)初始階段直接進(jìn)行濾波帶來的延遲。

(3)和典型低通濾波器相比，具有更好的性能，和kalman濾波器相比，計(jì)算成本更低。

(4)針對(duì)大量采用MEMS傳感器的小型無人機(jī)、手機(jī)和VR設(shè)備，可以提升其傳感器測量效果。

進(jìn)一步地，步驟S1中，系統(tǒng)特征矩陣包括系統(tǒng)狀態(tài)向量矩陣A和系統(tǒng)輸入矩陣B，其狀態(tài)空間表達(dá)式為：

其中，表示系統(tǒng)狀態(tài)向量的微分，x表示系統(tǒng)的狀態(tài)向量，u表示系統(tǒng)的控制輸入向量。

進(jìn)一步地，步驟S2中，若控制系統(tǒng)為典型一階系統(tǒng)，則系統(tǒng)狀態(tài)向量矩陣A＝0，系統(tǒng)輸入矩陣B＝1，高頻濾波器G_f的計(jì)算公式為：

其中，a＝0.1，s表示頻域；

若控制系統(tǒng)為典型二階系統(tǒng)，則高頻濾波器G_f的計(jì)算公式為：

其中，a＝0.1，b＝0.1。