基于小波变换的压电陀螺类噪声滤波器设计

1/fγ类随机噪声是影响压电陀螺精度的主要因素之一,其中随机信号包括白噪声和分形噪声.由于分形噪声具有长期相关性和自仿射性,采用传统的低通滤波方法难以达到有效的滤波效果.本文利用分形噪声在小波变换域的特性采用小波变换域参数估计的方法获得噪声参数,通过小波白化的方法消除分形噪声的长期相关性和自仿射性,最后应用小波软阈值的滤波方法去噪.经过对某型号压电陀螺信号进行滤波实验,结果表明这种基于小波分析的滤波方法是有效的.     

基于提升小波的光纤陀螺分形噪声滤除方法

光纤陀螺(FOG)随机噪声中包含了白噪声和具有长程相关性、自相似性及1/fr类型谱密度特点的一种非平稳随机噪声--1/fr类分形噪声.采用传统的方法很难去除该类噪声.由于小波分析的多分辨分析特性,使之成为研究分形噪声的有力工具.提出一种新的基于提升小波的自适应阈值选取滤波方法对光纤陀螺的输出信号进行阈值滤波,进而提高光纤陀螺的精度,算法包括提升小波分解、滤波参数估计及自适应软阈值滤波.对多组实测数据进行仿真实验,将传统小波固定阈值滤波方法与新方法进行比较,实验结果验证了新方法的有效性.     

再入式无源光纤陀螺随机误差分析

文章利用Allan方差法对Sagnac敏感环分别为20m和200m的再入式无源光纤陀螺（RE－FOG）的随机误差进行了详细的分析。结果表明,这种光纤陀螺的噪声中含有传统光纤陀螺中反映了不明显的指数相关（Markov)噪声,并且占有重要地位。估计了两个陀螺系统的噪声水平。最后认为,通过深入研究再入式光纤陀螺的误差源和相应的抑制措施,它的精度有望接近和达到传统光纤陀螺的水平。     

分形噪声中的信号检测

本文讨论了在1/f类分形噪声中的信号检测问题,利用小波变换对1/f噪声的近似白化作用,来消除1/f噪声间的相关性。文中给出了白化滤波器的传递函数,信号检测的判决规则和接收系统结构;分析了系统的接收性能;最后给出了仿真实验结果。     

分形噪声中的信号检测

本文讨论在１／ｆ类分形噪声中的信号检测问题，利用小波变换对１／ｆ噪声的近似白化作用，来消除１／ｆ噪声间的相关性，文中给出白化滤波器的传递函数，信号检测的判决规则和接收系统结构，分析了系统的接收性能，最后给出了仿真实验结果。     

基于经验模态分解的光纤陀螺1/fγ类型分形噪声滤除方法

提出了一种可有效滤除输出信号中干扰信号的新的光纤陀螺信号降噪方法.中高精度光纤陀螺的随机噪声中包含了白噪声和具有长程相关性、自相似性及1/fγ型谱密度特点的一种非平稳随机噪声--1/fγ型分形噪声.利用传统的滤波方法无法有效去除该类分形噪声,而新方法以经验模态分解(EMD)和阈值降噪方法为核心,结合提升小波理论对光纤陀螺的输出信号进行软阈值滤波,进而提高光纤陀螺的精度.利用这种新方法对多组实测数据进行滤波仿真实验,结果中仅偏置稳定性一项性能指标就已表明,使用新滤波方法滤波后数据精度可提高一个数量级,而相较传统的小波滤波方法可提高2.5倍,故此验证了新方法的有效性.     

光纤陀螺随机误差特性的小波方差分析

光纤陀螺各项随机误差的频率特性各不相同.小波变换的多分辨分析兼具时频分析和尺度分析的功能,故采用小波方差法来表征噪声在不同频率分量的变化情况,从而为特定环境下光纤陀螺的故障诊断以及误差分析提供参考.通过与传统的分析光纤陀螺随机误差特性的Allan方差法对比可知,只要小波基函数的支撑区间足够小,小波方差就能克服Allan方差能量泄露的缺点.利用60Co辐照源模拟空间辐照,进行光纤陀螺整机辐照实验,分析实验数据,证明小波方差比Allan方差能够更加精确地反映光纤陀螺各项随机误差的变化情况.     

光纤陀螺全频域小波阈值降噪技术

为了有效地去除光纤陀螺信号中的分形噪声,提出了全频域小波多尺度阈值降噪方法。从分形信号的分数微分形式出发,建立了分形信号与高斯白噪声之间的联系,结合小波分析的高阶消失矩特性,实现了分形信号在小波空间的去相关。当分形信号被具有高阶消失矩的小波分解后,其在小波域具有白噪声的特点,可以采用阈值处理的方法予以去除。同时,根据陀螺信号噪声的宽频带特点,对小波分解的低频近似系数和高频细节系数进行阈值处理,有效地抑制了噪声成分。光纤陀螺信号的降噪实例表明:相比传统的小波阈值降噪方法、卡尔曼滤波方法和滑动平均滤波方法,该方法具有较好的降噪效果。     

小波理论在光纤陀螺中的运用

光纤陀螺除了具有无运动部件,无加速度引起的误差等优点外,其与传统机电陀螺的一个重要区别是存在较大的白噪声,这是光纤陀螺的特性所决定的。随机漂移是光纤陀螺的一个重要的指标,微小的漂移经过积分都将产生不可容忍的误差,因此对漂移的消噪具有重要的意义。光纤陀螺作为敏感角度信息的元件对其精度要求高,仅在硬件方面提高它的精度增大成本,而从软件提高精度显得尤为重要。本文用小波消噪的方法来提高光纤陀螺精度,具体介绍了快速小波算法和对小波不同阈值的选取,并且针对软、硬阈值的不足介绍一种新的滤波方法,软、硬阈值相结合的消噪方法。通过实验比较证明这种方法能更好地进行消噪。     

小波阈值滤波在光纤陀螺信号处理中的应用

根据光纤陀螺信号的数学模型和小波多分辨率分析的特点,利用小波变换阈值滤波可有效地处理光纤陀螺信号的噪声.利用Allan方差法并通过最小二乘拟合得到光纤陀螺信号噪声中各误差源的幅度.对某型号光纤陀螺静态输出信号进行了小波阈值滤波,并定量地分析和比较了4种常用阈值下的滤波效果.通过实验结果分析,验证了小波变换阈值滤波在光纤陀螺信号处理中的可行性,并验证了针对某型号光纤陀螺静态输出信号,采用长度对数阈值滤波的优越性,对光纤陀螺信号处理具有参考价值.     

光纤传感器在混凝土结构内应力检测中的应用

由于光纤传感器体积小，集传感与传输于一体，无电磁干扰等一系列优点，在机敏复合材料中得到广泛应用。文章提出将光纤传感器埋入混凝土结构中，实时、在线监测混凝土结构内部应力状态的变化，即一种机敏建筑结构雏型。讨论了混凝土结构中埋入光纤传感器的埋入方式，受压、受弯引起的光强输出变化与混凝土结构内部状态的关系，并对埋入光纤传感器的混凝土构件三点弯曲梁、圆柱构件进行了实验研究。实验结果表明，光纤传感器的输出变化能反映混凝土构件内部应力变化情况及裂缝的发生、发展等情况     

基于光纤陀螺的方位测井仪设计

设计了一种可用于套管井和裸眼井井眼轨迹测量的光纤陀螺方位测井仪。该仪器采用以光纤陀螺作为方位角传感器,以DSP和FPGA的架构完成数据采集处理。对仪器进行多次测试并和钻井曲线对比。测试结果表明,仪器满足工程要求。     

时分复用光纤陀螺噪声分析及调制方式研究

针对时分复用多轴光纤陀螺调制方式选择的混乱及噪声分析的困难,分析了在方波调制,阶梯波反馈下光路和电路中各串扰因素的影响,指出在中低精度应用时,电路中探测器噪声是影响时分陀螺精度的最主要因素。分析了N轴±π/2调制,一轴±π/2、其他轴不调制以及一轴±π/2、其他轴±π的3种方波调制方式下,探测器上信号与噪声的关系,得到散粒噪声主导情况下工作轴的信噪比以及最小可探测相移。仿真和实验结果表明后两种调制方式更具有实用性,且一轴±π/2,其他轴±π调制具有最高的信噪比,其陀螺灵敏度是前种时分调制方式的5倍,为时分复用陀螺的应用提供了一种参考原则。     

基于长程光纤网络的谐振腔光纤陀螺

提出一种全新结构的基于长程光纤网络光调制谐振腔光纤陀螺(R FOG)系统,利用R FOG传感部件光纤环形腔的光纤长度短、体积小以及无源特点,将其通过长程光纤网络与后端的光源、探测器及复杂的信号处理部件连接起来,实现远距离的无源角速度探测。这种结构的R FOG具有很高的理论灵敏度可达5×10-8 rad/s,采用的全数字闭环处理方案能实现大动态范围信号检测,而且对转换器的要求不高。各种误差消除措施可以在系统中很方便的实现,大大提高陀螺性能。结合光纤系统的各种复用技术,该R FOG结构可以组成大型的远距离角速度惯性测量网络系统,有效地克服了传统R FOG在系统成本和复杂性上的劣势,为R FOG走向实用提供了新途径。     

光纤陀螺用掺铒超荧光光纤光源

简要介绍了掺铒超荧光光纤光源的工作原理、基本结构.研制了一种采用单程后向结构、以980 nm激光二极管作泵浦源的小体积掺铒光纤光源.其输出功率大于5 mW,中心波长为1 544 nm,光谱3 dB带宽为41 nm,光谱平坦度小于等于±1 dB.     

光纤陀螺技术及其应用

本文介绍了惯性仪表光纤陀螺仪的基本原理及其分类,分析了光纤陀螺仪的关键技术,同时,根据光纤陀螺仪在军用和民用领域的应用情况介绍了其发展状况。     

中高精度光纤陀螺的误差分析及抑制措施

光纤陀螺（FOG）是惯性导航系统中新发展起来的一代惯性测量元件,其性能深受光源、多功能光电集成芯片及光电探测器等光电器件的影响。文章阐述了中高精度光纤陀螺的主要噪声机理,对两个不同精度等级的陀螺进行了Allan方差分析。根据FOG噪声参数估计值判断出FOG中白噪声和分形噪声的含量,从而验证了FOG的精度级别,并给出了不同精度FOG的改进方案,为提高FOG精度提供了理论指导。     

光纤臂长差对马赫-曾德尔型光纤陀螺的影响

介绍了基于马赫-曾德尔干涉原理和萨格奈克(Sagnac)效应的马赫-曾德尔型光纤陀螺(MZ型光纤陀螺)的工作原理.在此基础上,分析了两光纤臂长差对光纤陀螺零位漂移和温度稳定性的影响,指出臂长差的存在是影响MZ型光纤陀螺系统稳定性和灵敏度的最主要因素.