[發明專利]一種基于小波分析的轉臺動態角速率測量方法與測量裝置

有效

• 申請號: 202011233166.X
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112326988B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 何學軍;李太景;王一璋;王愛軍;王卓然
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G01P3/486
• 分類號: G01P3/486;G06F17/15
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王民盛

1.一種基于小波分析的轉臺動態角速率測量方法，其特征在于：包括以下步驟，

步驟1：確定轉臺動態角速率測量所需的小波基函數；

步驟2：將所測量的轉臺動態角的頻段范圍均勻劃分為n-1等分，形成頻率序列；通過頻率序列與信號采樣頻率F_s、小波基中心頻率F_c的關系，將頻率序列轉換為尺度序列，建立頻率序列與尺度序列一一對應；

步驟3：計算頻率序列對應的小波系數，并通過小波系數矩陣描述轉臺動態角速率信號在所有采樣時刻的各頻率成分的相對含量多少；

步驟3實現方法為，

對轉臺的角度編碼器輸出的正弦信號y(t)進行采樣，設一段時間內共有p個采樣點y(t_k)，(1≤k≤p,k∈Z)，其中t_k為時刻，y(t_k)為t_k時刻采樣到正弦信號的電壓幅值；以步驟2所述的尺度序列scale₁，scale₂,...,scale_n，分別對步驟1所述的小波基函數進行平移與伸縮變換，得到n個經尺度變換的小波基函數ψ₁(t),ψ₂(t),...,ψ_n(t)，時域寬度分別為w₁,w₂,...,w_n；正弦信號y(t)在t_k時刻，其頻率成分f_i的小波系數a_ik為：

小波系數a_ik越大，則表示y(t)在t_k時刻的頻率f_i成分比重越大；

用矩陣A_n×p存儲小波系數a_ik，(1≤i≤n,1≤k≤p,i,k∈Z)，令

則小波系數矩陣A_n×p描述轉臺動態角速率信號在所有采樣時刻的各頻率成分f₁,f₂,...,f_n-1,f_n的相對含量多少；

步驟4：基于步驟3所述的小波系數矩陣，依次計算各時刻唯一對應的瞬時頻率值；對于某時刻，頻率序列對應的小波系數由矩陣得到，瞬時頻率通過加權平均法計算獲得，由此建立轉臺角速率所測正弦信號的時間-瞬時頻率對應關系；

步驟5：將瞬時頻率轉化為轉臺動態角速率，實現轉臺動態角速率的高精度測量。

2.如權利要求1所述的一種基于小波分析的轉臺動態角速率測量方法，其特征在于：步驟1實現方法為，

所測量的轉臺動態角速率信號以角度編碼器輸出的正弦信號為測量基準，選用與正弦波形相似的Morlet函數作為小波基，函數表達式為：

其中ω₀為小波基函數的中心頻率，t為時間，j為虛數單位符號。

3.如權利要求1所述的一種基于小波分析的轉臺動態角速率測量方法，其特征在于：步驟2實現方法為，

所測量的轉臺動態角的頻段范圍為[f_min，f_max](f_min0),將其均勻劃分為n-1等分，形成頻率序列f₁,f₂,...,f_n-1,f_n，其中f₁＝f_min,f_n＝f_max；通過頻率序列與信號采樣頻率F_s、小波基中心頻率F_c的關系，將頻率序列轉換為尺度序列scale₁，scale₂,...,scale_n；頻率序列與尺度序列一一對應，具體轉化方式為：