小波分析在旋转加速度计寻北仪信号处理中的应用

为有效地消除噪声对旋转加速度计寻北仪信号的影响,提高寻北精度,在平稳小波多尺度分析原理的基础上,将平稳小波应用到旋转加速度计信号处理中,并与传统小波多尺度分析进行了对比.经过理论分析和实验验证,平稳小波和传统小波都能在一定程度上抑制噪声对信号的影响,但平稳小波的性能优于传统小波.     

光纤陀螺噪声对惯导系统精度影响的小波分析

针对当前典型光纤陀螺捷联惯导系统,研究了低动态条件下光纤陀螺输出信号的噪声特性,运用小波多尺度变换方法进行了噪声各频段分量对导航精度影响的深入研究及仿真分析,然后采用小波阈值去噪方法进行了实测数据滤波的有效性验证。结果表明,光纤陀螺噪声的低频段部分是影响导航定位误差的主要因素,而对陀螺高频段噪声的滤波措施对导航精度影响甚微。     

基于正交小波变换的目标检测方法

理论分析表明,独立高斯噪声经过正交小波变换后保持方差和独立性不变。基于Mallat的小波多分辨分析,通过对小波系数进行平方律处理,建立了基于正交小波变换的恒虚警率检测器模型,推导了相应的虚警和检测概率公式,分析了噪声未知情况下小波系数序列长度对检测性能的影响,并给出了合适的长度值。实验结果表明,所提出的检测器能满足不同虚警概率和杂波背景的要求,具有较好自适应性。     

数字闭环光纤陀螺的调制串扰误差

 通过分析数字闭环光纤陀螺的阶梯波调制信号与输出死区、周期噪声干扰及小角速度漂移的关系，提出了调制串扰误差的概念。指出调制信号与探测器输出信号之间的电交叉耦合及调制信号产生的调制误差是产生调制串扰误差的干扰源。将调制串扰通道模型简化为比例环节和部分积分环节，并和光纤陀螺理想模型结合，建立了光纤陀螺调制串扰误差模型，利用该模型推导出了产生死区的条件及周期噪声干扰和小角速度漂移造成的输出偏差表达式，并对周期噪声的幅值、频率与陀螺输出量级、带宽之间的关系进行了定量分析。调制串扰误差的仿真和实验结果与理论分析结果基本一致，验证了调制串扰误差模型的正确性。     

估计理论在飞行数据相容性检验中的应用

飞行数据相容性检验在飞行试验数据分析中是很重要的。由于飞行试验测量数据中存在着各种过程噪声(如大气紊流)和测量噪声(如尺度因子偏差、常值系统偏差等),这些误差将会导致飞行数据各通道之间不相容。利用估计理论进行飞行状态估计,同时估计出未知的尺度因子,系统偏差,即进行飞行轨迹重构被认为是飞行数据相容性(一致性)检验的强有力的工具。本文利用推广卡尔曼滤波和信息平方根滤波及平滑进行高速飞机飞行数据的相容性检验,提出了飞机纵向运动和全面运动的新模型,通过仿真和实际计算得出满意的结果。     

利用GPS进行精密轨道确定

全球定位系统(GPS)完全布满卫星后,将成为近地卫星的精密轨道确定(POD)强有力的工具。该系统具有连续跟踪覆盖能力,不仅可实现传统的动力学精密轨道确定方法,而且还可进行运动学轨道确定。来自至少四个GPS卫星的伪距测量值,通过载波相位测量值的平滑,可测定天线相位中心的地心位置和用户卫星的时钟修正值,因而后一技术不需要用户卫星受力的动力学模型。运动学法对测量模型的影响非常敏感,如GPS星历误差(给定的或求解的)、信号的多径、接收机噪声等等;然而,动力学方法又受参数误差和/或力模型不完善的影响。为此研究出一种利用过程噪声补偿对运动学和动力学算法进行加权的混合方案。本课题的中心点是利用仿真辅以协方差分析,研究这几种定轨方法。建立了几种动力学和测量误差模型,这些模型造成的轨道不确定性与处理实际GPS数据而估计的星历误差大致相当。协方差分析经调整能反映这些误差,能看出各种滤波技术的特性。     

GPS的多尺度滤波算法研究

将基于模型的GPS动态系统分析方法与基于统计特性的多尺度信号变换方法相结合,在某一尺度上给定的单传感器单模型动态系统中建立起一个新的多尺度动态模型。基于建立的多尺度模型和常规Kalman滤波,提出一个能同时对随机信号进行多尺度分解与多尺度估计的新算法,并通过Haar小波仿真试验获得了比仅利用Kalman滤波更好的估计效...     

激光陀螺误差分析的Allan方差法改进研究

针对传统Allan方差法分析激光陀螺误差特性过程中,不能合理解释方差中部分噪声项出现负值的情况,而采用阻尼振荡的分析方法能够对此给出合理解释,却又损失了辨识精度的问题,提出了一种基于动态Allan方差法理论的改进Allan方差法。该方法将阻尼振荡模型与动态Allan方差模型相结合,使得辨识结果的分析过程更加合理。激光陀螺零偏误差的辨识与分析结果表明:改进Allan方差法的辨识结果精度略高些,在改进Allan方差的三维分析图中可以显示出零偏中存在的数据突变情况,能够反应激光陀螺误差的动态特性。因此,改进Allan方差法更适用于激光陀螺误差特性的分析。     

光纤陀螺随机振动条件下输出信号的相关检测

对光纤陀螺振中输出信号进行频谱分析,发现在某些频率点下幅值很大,造成振动过程中陀螺存在较大的振中零偏漂移。本文提出了采用相关检测技术对误差信号进行分析的方法,理论仿真表明相关检测可提取噪声中隐含的周期性信号,研究发现了陀螺机械封装及工装固定是产生上述试验现象的主要影响因素,提出了相应的改进方案并进行了试验验证。试验证明理论分析正确,改进方案使陀螺振中零偏漂移降低了一个数量级。     

二维稳定水流的小波多尺度数值模拟

利用小波多分辨分析和重构原理,通过对常规小波多尺度方法加入逐层修正步骤实现了对其的改进,并将改进后的方法成功地用于具有周期变化导水系数的二维稳定水流的数值模拟。数值结果表明:改进的小波多尺度方法是一种适合求解多尺度问题的数值算法,不仅保持了较高的计算精度,而且大大地提高了计算效率。     

Performance analysis of GPS carrier phase observable

The accuracy analysis of Global Positioning System (GPS) carrier phase observable measured by a digital GPS receiver is presented. A digital phase-locked loop (DPLL) is modeled to extract the carrier phase of the received signal after a pseudorandom noise (PRN) code synchronization system despreads the received PRN coded signal. Based on phase noise characteristics of the input signal, the following performance of the first, second, and third-order DPLLs is analyzed mathematically: (1) loop stability and transient process; (2) steady-state probability density function (pdf), mean and variance of phase tracking error; (3) carrier phase acquisition performance; and (4) mean time to the first cycle-slipping. The theoretical analysis is verified by Monte Carlo computer simulations. The analysis of the dependency of the phase input noise and receiver design parameters provides with an important reference in designing the carrier phase synchronization system for high accuracy GPS positioning     

Ground-multi path mitigation via polarization steering of GPS signal

Multipath (MP) is the dominant error source in Global Positioning System (GPS) code-based position solutions requiring high accuracy. A technique is introduced here to mitigate error due to ground-reflected MP signals. The technique uses two orthogonal dipoles to capture the direct GPS signal and the ground-reflected GPS signal. Adjusting the amplitude and phase of the received voltage between the two dipoles can reduce the impact of MP error. Theoretical derivations of this technique are performed for a GPS signal upon reflection from dry soil, seawater, and fresh water. The theoretical results are verified with a real world experiment on the aforementioned surfaces. GPS pseudo-range (PR) and carrier-to-noise ratio (C/No) measurements for specific satellites are used to verify the predicted theoretical results.     

Modeling and analysis for the GPS pseudo-range observable

In this paper, a digital system for the Global Positioning System (GPS) pseudo-range observable is modeled and analyzed theoretically. The observable is measured in a GPS receiver by accurately tracking the pseudorandom noise (PRN) code phase of the input GPS signal using a digital energy detector and a digital delay lock loop (DDLL). The following issues are presented: (1) mathematical modeling of the digital PRN code acquisition and tracking system, (2) the closed-form expression derivation for the detection and false-alarm probabilities of the acquisition process and for the variance of code phase tracking error, and (3) the linear and nonlinear performance analysis of the DDLL for optimizing the receiver structures and parameters with tradeoff between the tracking errors due to receiver dynamics and due to input noise     

一种基于小波技术的GPS/SINS组合导航技术及试验

GPS／SINS的组合被认为是比较理想的导航系统,是目前导航技术发展的主要方向。为了进一步提高GPS／SINS组合导航系统的精度,文章在介绍了小波去噪原理的基础上,提出了一种基于小波技术的GPS／SINS组合导航系统新方法,并通过实际的静态试验给予验证。试验结果表明,采用该方法以后,组合导航系统的各项导航参数精度得到了非常明显的提高。     

卫星伪距多路径时空建模研究

目前,多路径误差是制约GPS技术向更高精度发展的主要误差源。为了减小静态观测环境下的多路径误差,基于多路径误差周期重复性的特点,提出了一种自适应噪声分析结合经验模态分解的方法处理原始数据,采用多项式拟合构建了函数模型,并利用该函数模型对相邻天的观测数据进行处理。实验结果表明,利用所提方法对观测数据进行处理,可有效减小多路径效应误差,并且可以在一定程度上改正坐标序列中包含的多路径误差,多路径误差的削弱程度可达35%以上,有效提升了GPS定位数据的准确度。     

小波消噪在测试信号处理中的应用

结合某测试信号,介绍了阈值消噪的三种方法：强制阈值、默认阈值和给定阈值。通过分析不同阈值消噪后信号波形,计算消噪信号的信噪比、均方根误差和相关系数,对几种方法的准确度进行了对比。结果表明,通过合理选择小波分解的尺度,对小波系数进行阈值重构,能有效地去除信号中含有的噪声,而选用不同规则下的阈值函数或者同一阈值函数对小波系数的处理方式不同,消噪的效果会有很大差异,而阈值函数的选取,更应充分考虑信号的实际特征。     

扰动基座下惯组信号消噪方法对比研究

针对捷联惯导系统在扰动基座下对准时,惯组信号中存在干扰角运动和线运动的特点,进行了车载扰动基座初始对准试验,对试验数据进行频谱分析,得到车载扰动基座环境的频域特性。根据分析结果,设计并实现了FIR数字滤波器滤波和小波滤波对惯组信号的消噪,频谱分析和惯性系粗对准的结果显示,这两种方法都能有效地消除惯组信号中的噪声。数据分析显示,小波滤波的效果要优于FIR数字滤波器滤波的效果。     

基于小波和独立成分分析的去噪自适应算法

为了寻求一种能将不同类型和数量的噪声从图像中去除的方法,提出了一种能从图像源中将噪声与信号分离的改进的小波ICA滤波器。该方法首先使用小波降维,用Morlet小波来解决非正交问题;通过ICA规范化降维后的信号,从而发现独立噪声特征;再通过相关性将图像和噪声分离;最后,对图像进行还原,得到去噪后的图像。通过实验与主成分分析(PCA)方法、FastICA方法进行了对比,验证了该方法的有效性。结果显示,本研究提出的方法降噪效果较PCA方法和FastICA方法有大幅提高。同时,复杂度略有上升。