用于MEMS陀螺阵列信号处理的OBE平滑算法(英文)
TDMI方法在MEMS陀螺温度漂移补偿中的应用

偿 使 用 外 置 温 度 传 感 器 测 量 时 , 存 在 测 量 温 度 与 ME MS陀 螺 感 知 单 元 温 度 不 一 致 的 问题 , 降 低 了 ME MS陀 螺 温 度
漂移 补 偿 效 果 。针 对 该 问题 , 研 究了时间延迟互信息 ( t i me - d e l a y e d m u t u a l i n f o r ma t i o n , T DMI ) 方法 , 并 采 用 该 方 法 辨
g yr o s c o pe ’ S t h e r ma l d r i f t a n d t he t e m pe r a t ur e s e n s or ’ S o ut put , a n d t he n t he i d e nt i f i c at i o n r e s u l t s a r e a pp l i e d t o t h e
t h e r ma l d r i f t c o mp e n s a t i o n . Th e t e s t i n g r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h i s me t h o d c a n e f f e c t i v e l y i mp r o v e t h e c o mp e n s a t i o n a c c u r a c y o f t h e M EM S g y r o s c o p e ’ S t h e r ma l d r i f t . wh i c h h a s a g o o d r e f e r e n c e v a l u e f o r e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n s .
一种基于分类问题的光滑极限学习机

一种基于分类问题的光滑极限学习机杨丽明;张思韫;任卓【摘要】Extreme learning machine ( ELM) had a high learning speed and a good generalization ablity. Smoothing strategy was an important technology for non-smooth problems. By combining a smoothing technique with ELM, a smooth ELM ( SELM) framework was proposed. Moreover, the Newton-Armijo al-gorithm was used to solve the SELM, and resulting algorithm converged globally and quadratically. The proposed SELM had less decision variables and better abitities to deal with nonlinear problems than the existing smooth support vector machine. Numerical experiments demonstrated that the speed of SELM was much faster than that of the existing ELM algorithms based on optimization theory. Compared with other popular support vector machines, the proposed SELM achieved better or similar generalization. The re-sults demonstrated the feasibility and effectiveness of the proposed algorithm.%极限学习机具有快速的学习速度和良好的泛化性能。
Wavenology EM

Wavenology EM TM1.0 高级三维电磁模拟软件伟诺公司拥有一支高水平的研发团队,凭借多年在计算电磁技术领域的研究和突破,针对目前市场上的仿真软件在基础算法及应用中所面临的局限性和不足,创新并开发出拥有专有技术的,堪称当今世界一流水平的通用三维电磁模拟软件——Wavenology EM。
Wavenology EM 是一套专业用于如无线通讯,半导体芯片及封装,遥感,天线,雷达,生物医疗,及光电子行业中的电磁场模拟。
通过使用三维时域全波混合方法,结合了扩大网格技术(一种改进的共形时域有限差分法)、时域伪谱法、时域谱元法,和间断伽略金法,来模拟电磁波在复杂介质中的传播与散射;采用非线性电路与电磁场协同设计的设计方法,将电磁场仿真器与电路系统的强大仿真计算工具有效地结合在一起.Wavenology EM 作为一款多功能的仿真软件,可以解决多种尺度的计算问题,以及分析任意复杂的非均匀、色散介质和有损介质中电磁场的分布问题。
该软件的应用范围更加宽广,而且运算速度相比同类计算工具快3到20倍,并且在精度实现上达到行业领先水平。
其直观、友好的用户界面,更便于用户迅速掌握软件的使用方法,提高用户的工作效率。
数据结果的可视化,便于用户更好地分析和优化仿真结果,降低生产成本,提高生产效益。
核心技术Wavenology EM 使用三维时域全波混合方法,结合了扩大网格技术(一种改进的共形时域有限差分法)、时域伪谱法、时域谱元法,和间断伽略金法,来模拟电磁波在复杂介质中的传播与散射。
通过使用Wavenology EM软件,用户可以方便地计算任何位置的电磁场,提取散射(S)参数,计算传输、反射、和辐射损耗,以及观察近区和远区的三维电磁场分布。
该模拟软件能够高效地给出电磁场的瞬态行为及频谱Wavenology EM的特点三维电磁波模拟结合多种高效计算方法:结合了扩大基元技术(ECT,一种改进的共形时域有限差分法)、时域伪谱法、和时域谱元法。
基于改进小波阈值法处理MEMS陀螺信号噪声

基于改进小波阈值法处理MEMS陀螺信号噪声
杜继永;黄国荣;程洪炳;刘华伟
【期刊名称】《电光与控制》
【年(卷),期】2009(016)012
【摘要】小波具有多分辨率分析特性,利用小波阈值去噪可以有效地处理MEMS 陀螺信号的噪声.针对常用阈值小波去噪方法的不足,提出了一种改进的小波阈值方法.详细介绍了该方法的原理与实现过程,并将其应用到MEMS陀螺信号处理过程中.使用db4小波,应用不同的阈值函数对MEMS陀螺信号进行4尺度分解.仿真实验分析比较表明,改进的小波阈值方法可以有效地剔除信号中的噪声,抑制了MEMS 陀螺仪的随机漂移;与现有的阈值方法相比,信噪比提高了18.3%.
【总页数】4页(P61-64)
【作者】杜继永;黄国荣;程洪炳;刘华伟
【作者单位】空军工程大学工程学院,西安,710038;空军工程大学工程学院,西安,710038;空军工程大学工程学院,西安,710038;空军工程大学工程学院,西
安,710038
【正文语种】中文
【中图分类】V249.32;U666.1
【相关文献】
1.改进小波阈值法在MEMS陀螺随机误差分析中的应用 [J], 王辛望;沈小林;刘新生
2.改进小波阈值法在MEMS陀螺信号去噪中的应用 [J], 苏丽;周雪梅
3.基于小波变换阈值法处理光纤陀螺信号噪声 [J], 霍炬;王石静;杨明;马战国
4.改进小波阈值法与极限学习机在MEMS\r陀螺误差补偿中的应用 [J], 杨辉;姜湖海;马欣;毛锐
5.改进提升小波阈值法在MEMS陀螺仪误差分析中的应用 [J], 景冰洁;韩跃平;张鹏;徐文武
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基于CEEMDAN改进阈值滤波的微机电陀螺信号去噪模型

基于CEEMDAN改进阈值滤波的微机电陀螺信号去噪模型张宁;刘友文【期刊名称】《中国惯性技术学报》【年(卷),期】2018(26)5【摘要】为了提高微机电系统(MEMS)陀螺信号的去噪效果,以自适应噪声的完备集成经验模态分解(CEEMDAN)方法为理论基础,并针对常规软阈值和硬阈值函数存在的不足,提出了一种基于改进阈值函数的CEEMDAN滤波去噪模型.该模型首先应用CEEMDAN方法将陀螺信号有效地分解为多个固有模态函数(IMF)分量;其次通过相关系数法判断噪声分量与有效分量的界限;进而对噪声分量进行阈值设置并使用改进阈值函数进行滤波处理;最后重构滤波处理后的噪声分量与有效分量以得到去噪后的信号.实际陀螺信号去噪试验结果显示:所提模型相对于CEEMDAN、集成经验模态分解(EEMD)、经验模态分解(EMD)强制去噪方法及小波分析方法,其信噪比提高了约3.9dB,均方根误差降低了约36%;所提模型相对于CEEMDAN结合软、硬阈值函数的去噪模型,均方根误差降低了30%以上.表明采用所提模型可以对MEMS陀螺输出信号进行有效去噪,提升去噪性能.【总页数】6页(P665-669,674)【作者】张宁;刘友文【作者单位】闽江学院物理学与电子信息工程学院,福州 350108;闽江学院海洋学院,福州 350108【正文语种】中文【中图分类】U666.1【相关文献】1.基于小波阈值改进算法的动调陀螺信号去噪 [J], 薛海建;郭晓松;周召发;王振业;魏皖宁2.基于小波能量元和改进双阈值函数的微流控芯片信号去噪方法研究 [J], 蔡佳辉;童耀南;李金桂;曾靖3.基于改进小波阈值-CEEMDAN算法的ECG信号去噪研究 [J], 张培玲;李小真;崔帅华4.基于CEEMDAN阈值滤波的磁场信号去噪模型 [J], 董晓芬;陈国光;田晓丽;闫小龙;赵归平5.基于CEEMDAN和小波软阈值的电能质量扰动信号去噪新方法 [J], 张震;刘明萍;张镇涛;汪庆年因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
cma-es和粒子群算法 -回复

cma-es和粒子群算法-回复CMA-ES (Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy) 和粒子群算法(Particle Swarm Optimization) 都是一类用于解决优化问题的启发式算法。
它们被广泛应用于各个领域,包括机器学习、人工智能、工程优化等。
本文将一步一步回答关于这两种算法的问题,包括它们的原理、特点、优势和应用。
第一步:了解CMA-ES算法的原理和特点CMA-ES是一种进化策略算法,通过模拟生物进化中的选择、交叉和变异来搜索最优解。
它以多元正态分布来建模搜索空间,并通过更新协方差矩阵来适应搜索空间中的分布。
相比于其他进化策略算法,CMA-ES有以下特点:1. 自适应性:CMA-ES能够自动调整搜索策略,使得搜索更加高效。
它通过估计协方差矩阵的响应速度和步长控制搜索的速度和方向。
2. 高效性:CMA-ES使用自适应的协方差矩阵估计搜索空间的分布,从而避免了传统进化算法中出现的收敛速度慢的问题。
它具有较快的收敛速度和较高的搜索效率。
3. 全局搜索能力:CMA-ES能够同时进行全局搜索和局部搜索,通过控制步长和自适应协方差矩阵,可以在搜索空间中快速找到全局最优解。
第二步:了解粒子群算法的原理和特点粒子群算法是一种基于群体智能的优化算法,受到鸟群觅食行为的启发。
在粒子群算法中,问题的解被表示为一组离散的粒子,并通过计算粒子的速度和位置来进行搜索。
粒子群算法的特点包括:1. 协作和竞争:粒子群算法中的粒子相互协作,通过信息交流来实现搜索空间中的全局搜索。
同时,粒子也会根据自身的经验进行自主的局部搜索。
2. 迭代优化:粒子群算法通过更新粒子的速度和位置来实现优化。
粒子根据自身的经验和邻居粒子的最优解进行位置调整,从而逐步优化目标函数。
3. 相对简单:粒子群算法的实现相对简单,没有太多的参数需要调节。
它在处理连续优化问题时表现良好,并且易于理解和应用。
MEMS陀螺随机漂移在线补偿技术

2010年12月第36卷第12期北京航空航天大学学报Journa l o f Be iji ng U nivers it y of A eronauti cs and A stronauti cs D ecember 2010V o.l 36 N o 12收稿日期:2009 10 27基金项目:总装预研基金资助项目(9140A09031008CB01作者简介:袁赣南(1945-,男,江西赣州人,教授,yu angannan @163.co m.ME M S 陀螺随机漂移在线补偿技术袁赣南梁海波何昆鹏谢燕军(哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨150001摘要:为了提高微机电系统(M E MS,M icro E lectro M echanical Syste m 陀螺测量的精度,提出了一种陀螺随机漂移的在线补偿方法.在静态时在线建立随机漂移的自回归滑动平均(ARMA,Auto Regressi v e M ov i n g Average模型,并针对随机漂移模型随时间慢变的特性,引关键词:陀螺仪;随机漂移;时间序列分析;目标跟踪;自适应滤波中图分类号:V 241.6文献标识码:A 文章编号:1001 5965(201012 1448 05On li n e co mpensati o n t echni q ue f or m i c ro mechanica lgyroscope rando m errorYuan GannanLiang H ai b oH e KunpengX ie Yan j u n(C ollege of Auto m ati on ,H arb i n Eng i neeri ng Un i vers i ty ,H arb i n 150001,C h i naAbstr act :To i m prove the m easure m en t prec ision of m icro electr o m echan ical syste m (ME M S gyro scope ,an on li n e co m pensation approach forME M S gyroscope rando m error was presented .The autoregressi v e m oving average (ARMA m odel of rando m error w as estab lished under static conditi o n ,and the fictitiousno ise co m pensation technique w as i n troduced to acco mm odate the ti m e varying m ode.l Due to t h e unkno wn m ove m ent o f carrier ,t h e techn ique ofm aneuveri n g target track i n g w as presented to obta i n the m aneuveri n g an gular rate m ode.l The rando m error and angu lar rate w ere esti m ated in real ti m e by using adapti v e K al m an fil ter in the dyna m ic tes.t The resu lt of test i n dicates t h at the m odel of rando m error ,the angu lar rate ,and the algorithm of filteri n g can satisfy the dyna m ic application of the ME M S based attitude headi n g reference syste m.Further m ore ,t h e precisi o n of syste m is greatly i m proved after co m pensated .Key wor ds :gyroscopes ;rando m errors ;ti m e ser i e s ana l y sis ;tar get track i n g ;adapti v e filtering微机电系统(ME M S ,M icro E lectro M echani ca l Syste m 陀螺的漂移由确定性漂移和随机漂移两部分构成.确定性漂移可以通过标定和测试,建立其精确的数学模型加以补偿,而随机漂移则表现为随时间缓慢变化、无规律的过程.由于随机漂移是影响陀螺精度的重要误差源之一,对整个导航系统精度有较大的影响,因而针对随机漂移开展研究具有重要意义[1].M E M S 陀螺随机漂移的补偿一般采用时间序列分析建模的方法,然后利用Ka l m an 滤波对随机漂移进行估计并加以补偿.然而,实际中的随机漂移的均值和方差都会随时间缓慢地发生变化,这明显不符合经典K al m an 滤波器的使用条件,无法保证估计的精度.本文采用一种在线的随机漂移补偿方法,以适应随机漂移的时变特性,从而达到提高系统精度的目的.1系统状态空间模型的构建1.1随机漂移模型的状态空间构建采用文献[2]的方法,建立陀螺随机漂移的自回归滑动平均(ARMA,Auto Reg ressive M ov ing A verage模型.利用Kal m an滤波器对ME M S陀螺随机漂移进行估计,需要将ARMA模型转化为状态空间模型.为表述方便起见,这里以ARMA(2, 1模型为例,其表达式为z k= 1z k-1+ 2z k-2+a k+ 1a k-1(1式中, 1和 2为模型中自回归部分的参数; 1为模型中滑动平均部分的参数.设状态变量为X k=[x k x k-1]T,系统噪声变量为W k=a k,满足如下系统方程(定义为系统 :X k=A X k-1+B W k(2Z k=H X k+V k(3式中A =01 2 1B =G0G1H =[1 0]其中,V k为量测噪声;G0,G1为ARMA(2,1模型的格林函数[3-4].根据文献[2]对格林函数的相关阐述,可以推导出AR MA(2,1模型的格林函数如下:G0=1G1= 1G0+ 1= 1+ 11.2角速率模型的状态空间构建在载体运动过程中,角速率的变化情况是无法提前预知的,因此角速率模型要能够适应载体运动状态的变化.本文使用机动目标跟踪理论中的当前!概率密度模型[5],其模型为∀t∀∀=010-!t∀+!∀-t+1w t(4式中,t,∀t为陀螺敏感的角速率和角加速度;! 为机动加速度时间常数的倒数;∀-t为当前角加速度均值;w t是均值为零、方差为2!#2a的白噪声序列,#2a为角加速度方差.在满足一定采样周期T s下,利用离散化处理方法,得到离散系统状态方程(定义为系统#:X#k=A#X#k-1+U#∀-k+W#k(5式中X#k=[k ∀k]TA#=11!(1-e-!T s0e-!T s(6U#=T s-1-e-!T s!1-e-!T sT(7其中,W#k是均值为零、方差为Q#k的高斯系统噪声.离散系统量测方程为Z#k=H#X#k+V#k(8当仅有含噪声的角速率可量测时,有H#=[1 0].V#k是均值为零、方差为R#k的高斯量测噪声.式(5和式(8就构成了机动角速率状态空间模型.2自适应Kal m an滤波器设计2.1随机漂移滤波器考虑到陀螺随机漂移是一个随时间缓慢变化的近似随机过程,随着时间的推移,前文所建立的ARMA模型参数必然发生变化,采用经典Ka l m an 滤波显然不能满足实际情况.本文通过引入带未知时变噪声统计的虚拟噪声来补偿模型误差,从而把问题归结为带未知时变噪声统计系统的自适应Kal m an滤波问题,自适应K al m an滤波器方程[6]如下:X∃ k,k-1=A X∃ k-1+q∃ k-1(9P k,k-1=A P k-1A T +Q∃ k-1(10K k=P k,k-1H T (H P k,k-1H T +R∃ k-1-1(11∃ k=Z k-H X∃ k,k-1-r∃ k-1(12X∃ k=X∃ k,k-1+K k∃ k(13P k=(I-K k H P k,k-1(14并且Dk=H T (H P k,k-1H T +R∃ K-1-1(15q∃ k=q∃ k-1+%Q∃ k-1D k∃ k(16Q∃ k=Q∃ k-1+%Q∃ k-1D k(∃ k∃T k-H P k,k-1H T -R∃ k-1D T k Q∃ k-1(17r∃ k=(1-%r∃ k-1+%(Z k-H X k (18R∃ k=(1-%R∃ k-1+[(I-H K k∃ k∃T k∀(I-H K kT+H P k H T ](19式中,q k,Q k分别为时变系统噪声的均值和方差;r k,R k分别为时变量测噪声的均值和方差;上标∃表示滤波器变量的一步预测值;I为单位阵;%=(1-b/(1-b k+1,b为遗忘因子,0%b%1,对于慢时变噪声统计应取较大的接近于1的b[6-7].交替使用式(9~式(14和式(15~式1449 第12期袁赣南等:M E M S陀螺随机漂移在线补偿技术针对机动角速率模型式(5和式(8的经典K al m an 滤波方程为X ∃#k,k-1=A #X ∃#k-1+U #∀-k (20P #k,k-1=A #P #k-1AT #+Q ∃#k-1(21K #k =P #k,k-1H T #(H #P #k ,k-1HT#+R #-1(22∃#k =Z #k -H #X ∃#k ,k-1(23X ∃#k =X ∃#k,k-1+K #k ∃#k(24P #k =(I -K #k H #P #k,k-1(25根据机动目标跟踪理论,将状态变量∀k 的一步预测值∃∀k,k -1看作在k T s 时刻的∀-k ,就可得到角加速度的均值自适应算法.因此,设∀-k =^∀k,k -1,联立式(6、式(7和式(20,有X ∃#k,k-1=A &#X ∃#k-1(26其中,A &#=1T s 01.此时系统状态方程等效为X #k =A &#X #k-1+W #k(27由于系统噪声W #k 是均值为零、方差为2!#2 a的白噪声序列,有Q ∃#k =E [W #k ∀W T#k ]=2!#2aq 11q 12q 21q 22式中 q 11=12!3(4e-!T s -3-e -2!Ts +2!T s q 12=q 21=12!2(e-2!T s +1-2e -!Ts q 22=12!(1-e -2!Ts#2a =4-&&(∀m ax -| ∃∀k,k-1|2其中,∀max 为角加速度机动的最大值.由此,Q ∃前文已经分别设计了基于陀螺随机漂移和机动角速率的自适应Ka l m an 滤波器,二者既有联系又存在差异,因此有必要通过适当的处理,将其结合在一起以便于实用.系统强调噪声均值和方差的时变特性,在每个滤波周期中,分别对系统噪声和量测噪声的均值、方差进行实时估计;而系统#则只强调系统噪声的方差随角加速度的变化,均值恒定为零,且其量测噪声均值为零,方差恒定.设结合后的系统为系统∋,取X ∋k =[x k x k-1 k ∀k ]T W ∋k =[a k a k-1 w 1k w 2k ]T满足系统方程:X ∋k =A &∋X ∋k-1+B ∋W ∋k(28Z ∋k =H ∋X ∋k +V ∋k(29式中A &∋=A 00A&#B ∋=B 00B #H ∋=[1 0 1 0]Q ∃∋k =Q ∃k 00Q ∃#kq ∃∋k =[q ∃k q ∃#k ]T=[q ∃ k 0]TR ∃∋k =va r (Z ∋kr ∃∋k =m ean (Z ∋k以系统的滤波器为主体,并加入对Q ∃#k 的估计算法,便构成了系统∋的自适应K al m an 滤波器.在每个滤波周期内,分别对X ∋k ,Q ∃∋k ,R ∃∋k ,q ∃∋k 和r ∃∋k 中的各分量进行实时估计.3随机漂移补偿试验为了验证自适应Kal m an 滤波器对随机漂移的实时补偿效果以及对ME M S 姿态测量系统的精度改善情况,将该滤波算法装订在某型ME M S 姿态测量仪中,在线建立陀螺随机漂移模型,将实时补偿后的数据用于姿态解算,通过对比随机漂移补偿前后的姿态解算结果来获取滤波器的性能信息.具体试验方案如下:将ME M S 姿态测量仪安装于三轴速率转台上,使载体坐标系、转台坐标系与东北天地理坐标系重合.以天轴上的陀螺作为试验对象,控制转台按照如下方式运动:0~320s :陀螺静止;321~660s :陀螺绕敏感轴以5((/s 的速率转动;661~1000s :陀螺绕敏感轴以10((/s 的速率转动;1001~1650s :陀螺绕敏感轴做幅值为10(,周期为10s 的摇摆运动;1651~1800s :陀螺静止.以50H z 的采样频率采集陀螺输出信号,并对陀螺信号进行确定性漂移补偿后的结果如图11450北京航空航天大学学报 2010年所示.图1 动态试验数据在0~320s 范围内陀螺处于静止状态,此时的数据可以认为是陀螺的随机漂移.利用前8s 的数据(400个点在线建立最优模型为ARMA (2,1,其表达式为z k =0.681z k-1-0.255z k-2+a k +0.504a k-1(30结合机动角速率模型,建立形如式(28和式(29的线性系统方程,其参数为A &∋=100-0.2550.681000010.020001B ∋=10001.18500000000001H ∋=[1 0 1 0]自适应K al m an 滤波器选取如下初始参数:X ∋0=[0 0 0 0]TP ∋0=10I系统噪声方差阵元素分别取自陀螺的ARMA 在线建模残差方差和A llan 方差分析结果,具体数值为Q ∋0=d iag [2.954 2.954 11.421 0.383]10-6R ∋0=va r (Z ∋k =7.69910-6以9~1800s 的试验数据作为量测值,使用自适应K alm an 滤波器进行实时滤波,滤波器估计结果如图2~图5所示.图2 估计角速率图3 估计随机漂移图4 估计虚拟噪声均值图5 估计虚拟噪声方差由图2~图5可知,估计出的角速率对量测值跟踪性能良好,估计出的虚拟噪声均值和方差随着时间的推移,在缓慢地发生变化,与实际情况相符.由此可见,滤波器能够适应ME M S 姿态测量仪在一定动态条件下的应用.将角速率估计结果用于实时姿态解算,由于试验对象为天轴陀螺,只需考察解算出的航向角即可.表1给出了统计意义下的航向角解算误差值的比较结果.表1 航向角解算误差比较rad项目运动状态静态0.09710.55320.1789结合图1、图2和表1,可以得出以下结论:1在静态条件下,补偿后的解算结果优于补偿前的情况,误差均值和标准差均降为补偿前的50%.3摇摆条件下,补偿后的解算结果较补偿前1451第12期袁赣南等:M E M S 陀螺随机漂移在线补偿技术的性能也有所提高,误差均值降为补偿前的29%,误差标准差降为补偿前的53%.4 结束语M E M S陀螺随机漂移是随时间缓慢变化的、无规律的近似随机过程,是影响姿态测量系统精度的主要因素之一,有必要加以补偿.通过在线建立随机漂移的ARMA模型和机动角速率模型,进行基于虚拟噪声补偿理论的自适应K al m an滤波,对随机漂移和角速率进行实时估计.试验结果表明,文中采用的系统模型和滤波算法能够适应姿态测量系统动态应用的需要,且使姿态解算精度有了较大程度的提高.参考文献(References[1]王新龙,马闪.光纤陀螺随机漂移误差补偿适用性方法[J].北京航空航天大学学报,2008,34(6:681-685W ang X i n l ong,M a Shan.Appli cab ili ty co m pensati on m et hod f orrando m drift of fi ber opti c gyroscopes[J].J ou rnal ofB eiji ng Un ivers i ty ofAeronau ti cs and A stronau tics,2008,34(6:681-685(i n C h i nese[2]杨叔子,吴雅.时间序列分析的工程应用[M].2版.武汉:华中理工大学出版社,2007:46-138Y ang Shuz,iW u Y a.T i m e s eri es an al ysis i n engineeri ng app lica tion[M].Th e S econd Ed i ti on.W uhan:H uaz hong U n i vers it y of S ci ence and Techn ol ogy Pres s,2007:46-138(i n Ch i nes e [3]Box G E P,Jenk i ns G M,Re i nselG C.T i m e series anal ysis:forecasti ng and con trol[M].Be iji ng:Post&Teleco m Press,2005:287-298[4]P i et D J,Jere m y P.The AR M A m odel i n state space f or m[J].S tatistic&P robab ility L etters,2004,70(8:119-125[5]周洪仁,敬忠良,王培德.机动目标跟踪[M].北京:国防工业出版社,1991:135-153Zhou H ongren,J i ng Zhong li ang,W ang Pei de.M aneuveri ng t arget track ing[M].Beiji ng:N ati ona l Defense I ndu stry Press,1991:135-153(i n C h i nese[6]邓自立.自校正滤波理论及其应用:现代时间序列分析方法[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2003:179-185Deng Z il.i Ad apti ve filt eri ng t h eory and app lication:m et hod of m od ern ti m e series anal ysis[M].H arb i n:H arb i n In stit u te of Tec hno l ogy P ress,2003:179-185(i n C h i nese[7]邓自立,许燕.基于K al m an滤波的白噪声估计理论[J].自动化学报,2003,29(1:23-31D eng Zil,i Xu Yan.W hite noise esti m ati on t heory based on Kalm an filteri ng[J].A cta Au t om ati ca S i n i ca,2003,29(1:23-31(i n Ch i n ese(编辑:赵海容(上接第1439页5 结论1本文完成B737 800驾驶舱空气流动和传热的数值模拟,得出的数值模拟结果符合大型客机驾驶舱空气设计要求,且与飞行员主观评价结果相一致;2根据数值模拟结果求得驾驶舱P MV指标,该客观评价得出B737 800驾驶舱处于舒适区的范围内,与飞行员主观评价结果相一致;3根据以上两个结论,得出本文驾驶舱的模型设计、简化与驾驶舱边界条件、计算条件的处理均为合理的,本文的驾驶舱数值模拟方法和客观评价方法可运用于此类机型驾驶舱的初期设计研究中.参考文献(References[1]Ab oos a i d iF,W arfi eld M J.Num eri cal an al ysis of a i rflo w i n aircraft cab i n s[R].SAE 91 1441,1991[2]DeJ ager A W,Lytle D m erci al airplane air d i stribu tions yste m developm ent through t h e u se of co m putational fl u i d dy na mics[R].AI AA 1992 0987,1992[3]S ingh A,H os n iM H,H orts m an RH.Nu m erical si m u l ation of airflo w i n an aircraft cabin section[J].ASHRAE T ransacti ons,2002,108(1:1005-1013[4]寿荣中,何慧珊.飞行器环境控制[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006:7Shou Rongzhong,H e H uis h an.Aerocraft environm ent con trol sys te m[M].Be iji ng:Beiji 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(完整版)阵列信号处理中DOA算法分类总结(大全),推荐文档

阵列信号处理中的DOA (窄带)/接收过程中的信号增强。
参数估计:从而对目标进行定位/给空域滤波提供空域参数。
(DOA)空间谱:输出功率P 关于波达角θ的函数,P(θ).——相加法/经典波束形成器注,延迟相加法和CBF 法本质相同,仅仅是CBF 法的最优权向量是归一化了的。
CBF / Bartlett 波束形成器CBF :Conventional Beam Former )最小方差法/Capon 波束形成器/ MVDR 波束形成器MVDR :minimum variance distortionless response )Root-MUSIC 算法多重信号分类法解相干的MUSIC 算法(MUSIC )基于波束空间的MUSIC 算法TAM旋转不变子空间法LS-ESPRIT TLS-ESPRIT 确定性最大似然法(DML :deterministic ML )随机性最大似然法(SML :stochastic ML )最大似然估计法是最优的方法,即便是在信噪比很低的环境下仍然具有良好的性能,但是通常计算量很大。
同子空间方法不同的是,最大似然法在原信号为相关信号的情况下也能保持良好的性能。
阵列流形矩阵(导向矢量矩阵)只要确定了阵列各阵元之间的延迟τ,就可以很容易地得出一个特定阵列天线的阵列流形矩阵A。
传统的波达方向估计方法是基于波束形成和零波导引概念的,并没有利用接收信号向量的模型(或信号和噪声的统计特性)。
知道阵列流形 A 以后,可以对阵列进行电子导引,利用电子导引可以把波束调整到任意方向上,从而寻找输出功率的峰值。
①常规波束形成(CBF)法CBF法,也称延迟—相加法/经典波束形成器法/傅里叶法/Bartlett波束形成法,是最简单的DOA 估计方法之一。
这种算法是使波束形成器的输出功率相对于某个信号为最大。
(参考自:阵列信号处理中DOA估计及DBF技术研究_赵娜)注意:理解信号模型注意:上式中,导向矩阵A的行向量表示第K个天线阵元对N个不同的信号s(i)的附加权值,列向量表示第i个信号s(i)在M个不同的天线上的附加权值。
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用于 MEMS 陀螺阵列信号处理的 OBE 平滑算法
沈 强,刘洁瑜,王 琪,秦伟伟
(火箭军工程大学 控制工程系,西安 710025)
摘要:为提高 MEMS 陀螺的精度,提出了一种基于最优定界椭球(OBE)的平滑算法,并将其用于陀 螺阵列信号的处理。首先,利用多个相同型号的 MEMS 陀螺构成阵列,测量同一角速率信号,并建立 数据融合模型。对于融合问题而言,噪声统计特性的不确定会导致传统融合方法精度下降。为解决该 问题,引入仅要求噪声未知但有界的集员估计理论,结合 RTS 平滑思想,提出一种新的平滑算法作为 融合方法,它由前向滤波和反向平滑两个过程构成:前者采用集员估计理论中的 OBE 滤波估计角速 率, 后者则逆序执行 OBE 算法进一步提高估计精度。 实验表明: 该方法能够将陀螺的静态漂移由 0.5130 (°)/s 降低到 0.1368 (°)/s;动态条件下,在有效跟踪载体角度变化的同时,将漂移由 0.5343 (°)/s 降低到 0.1704 (°)/s,显著提高了陀螺的使用精度。 关 键 词:MEMS 陀螺阵列;数据融合;集员估计;RTS 平滑;OBE 算法 文献标志码:A MEMS devices has been improved a lot. The MEMS gyroscopes, however, are still not sufficiently accurate for many applications such as space vehicle. To enlarge the application field of the MEMS gyroscope and give full play to its advantages, it is necessary to improve its accuracy further without hardware break 中图分类号:V241.5 The micro-electrical-mechanical systems (MEMS) gyroscopes have many excellent properties including lightweight, compact size, low power consumption, low cost and ease of mass production. Thus they have been widely used in various applications[1-2]. With recent developments in MEMS technology, the accuracy of the
- 110 [3]
中国惯性技术学报
第 25 卷
through . With the development of the data fusion technique, the gyroscopes array is used to achieve higher performance. The gyroscope array technique was first proposed by Bayard and Ploen[4], which integrated the outputs of several MEMS gyroscopes to obtain an optimal estimated rate signal by data fusion method. This rate estimate is sometimes known as a “virtual gyro” since it is different from the rate signal of a single physical gyroscope. Ji and Wang presented complete error model and measurement model of the gyroscope array and used the Kalman filter (KF) to process their signals[5]. Xue and Jiang took six separate MEMS gyroscopes to form a gyroscope array and proposed a novel KF to implement the virtual gyro system[6-7]. The key of gyroscope array technique lies in the estimate method. The KF and its variants and extensions are used in above approaches, which have been proven effective to some extent. However, the Gaussian noise assumption in these classical techniques may render them invalid in some practical application. When the Kalman filters are used for gyroscope array, the uncertainty of noises statistical character may lead to accuracy degeneration. An innovative alternative is to use the set-membership (SM) estimation approach, in which noises are assumed only to be bounded[8]. In addition, by using the filter algorithms, the angular rate estimates are obtained using the present and historic measurements. The estimate accuracy can be improved further by smoothing because it uses observations both before and after the current estimation time[9]. As an important subclass of SM algorithms, optimal bounding ellipsoid (OBE) algorithms are widely adopted in the estimation problems[10-11]. Thus, in this paper, a new SM smoothing method based on OBE algorithm is presented and used for array signal processing to improve the accuracy of MEMS gyroscopes. This method is a RTS-type algorithm, which updates each state twice: once during its forward OBE filter, and second during its backward smoothing with an OBE recursion. Therefore, the proposed method can be called an OBE smoother. The minimum-volume and minimum-trace bounding ellipsoids containing the feasible state set are derived from this algorithm.
收稿日期:2016-11-04;修回日期:2017-01-20 基金项目:国家自然科学基金(61503390,61503392) 作者简介:沈强(1989—) ,男,博士研究生,从事MEMS惯性技术研究。E-mail: shenq110@ 联 系 人:刘洁瑜(1970—) ,女,教授,博士生导师。E-mail: liujieyu128@
OBE smoother for signal processing of MEMS gyroscope array
SHEN Qiang, LIU Jie-yu, WANG Qi, QIN Wei-wei
(Department of Control Engineering, Rocket Force University of Engineering, Xi’an 710025, China) Abstract: To improve the accuracy of the MEMS gyroscopes, a novel smoother based on the optimal bounding ellipsoid (OBE) algorithms is proposed for signal processing of the gyroscope array. Firstly, several gyroscopes measuring the same angular rate signal are used to construct an array, and then a data fusion model is established. For traditional fusion methods, the uncertainty of noises statistical characters may lead to accuracy degeneration. To solve this problem, the set-membership (SM) methods, in which errors are assumed only to be bounded, can be used as a substitute. The proposed SM method is a Rauch-Tung-Striebel (RTS)-type smoother, which is constructed by a forward pass and a backward one. The forward pass estimates the angular rate with the OBE filter, while the backward pass updates the estimates by using the OBE algorithm in the backward direction. Experiment results indicate that the method can significantly improve the accuracy of MEMS gyroscopes, with the static drift of the estimated rate signal being reduced to 0.1368 (°)/s from 0.5130 (°)/s. Under dynamic condition, the drift can be reduced to 0.1704 (°)/s from 0.5343 (°)/s. Key words: MEMS gyroscope array; data fusion; set-membership estimate; Rauch-Tung-Striebel smoother; optimal bounding ellipsoid algorithm