1.一种基于ICEEMDAN‑ACF的自适应MEMS陀螺信号去噪方法,其特征在于,它包括以下步骤:步骤1:对微机电系统MEMS陀螺信号进行预降噪;
步骤2:分解微机电系统MEMS陀螺信号,得到多个本征模态函数IMF与余项Res;
步骤3:计算各阶本征模态函数IMF的自相关函数方差,使用自相关函数ACF自适应阈值筛选噪声主导本征模态函数IMF;
步骤4:剔除噪声主导本征模态函数IMF后与余项Res一起重构微机电系统MEMS陀螺信号;
通过以上步骤完成对微机电系统MEMS陀螺信号的去噪。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤1中,对于包含低能量高频成分的微机电系统MEMS陀螺信号,使用自相关函数ACF自适应阈值判断微机电系统MEMS陀螺信号的信噪比;
对于低信噪比且含低能量高频成分的微机电系统MEMS陀螺信号,使用小波软阈值进行预降噪;
对于其它情况的微机电系统MEMS陀螺信号,不进行预降噪处理。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,在步骤1中,对于包含低能量高频成分的微机电系统MEMS陀螺信号,使用自相关函数ACF自适应阈值判断微机电系统MEMS陀螺信号的信噪比;对于低信噪比且含低能量高频成分的微机电系统MEMS陀螺信号,使用小波软阈值进行预降噪;
具体包括以下子步骤:
1.1)计算微机电系统MEMS陀螺信号自相关函数的方差;自相关函数方差为偶对称,所述自相关函数均取右半边数据;
1.2)使用如下公式判断微机电系统MEMS陀螺信号的信噪比水平:var()计算方差,ACFsignal为微机电系统MEMS陀螺信号的自相关函数,ACFideal_awg为理想高斯白噪声的自相关函数,其值为[1,01*(n‑1)],01*(n‑1)为1行n‑1列的零矩阵,n为待去噪信号的长度,t2为信噪比水平判断阈值,上式的比值小于t2时,将微机电系统MEMS陀螺信号判定为低信噪比信号,上式比值大于等于t2时,将微机电系统MEMS陀螺信号判定为中、高信噪比信号;
1.3)使用小波分解低信噪比MEMS陀螺信号,小波分解层数为L,得到小波系数;分解后使用小波软阈值函数处理小波系数,小波软阈值函数如下:c为小波系数,阈值λ’使用Rigrsure阈值,sgn()为符号函数,其形式如下:式中,a为变量。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤2中,使用改进完全自适应噪声集合经验模态分解ICEEMDAN算法分解微机电系统MEMS陀螺信号x,得到N个本征模态函数IMF与一个余项Res;
具体分为以下子步骤:
2.1)计算一阶残差r1和第1阶本征模态函数IMF1:IMF1=x‑r1
<·>表示多个信号求均值;M(·)表示信号的局部均值,以微机电系统MEMS陀螺信号x为例,其局部均值计算方式如下:envup(x)和envdown(x)为x的上包络与下包络,分别可由x的极大值、极小值经过三次多项式插值得到; i=1,2,…,n1,n1为构造信号时添加的高斯白噪声的个数,i 1
ω表示第i个均值为0、方差为1的高斯白噪声,β0=ε0std(x)/std(E1(ω)),std()计算标准差,ε0为高斯白噪声的幅度;Ek(·)表示经验模态分解EMD分解所得的第k阶本征模态函数IMF;
2.2)计算二阶残差r2和第2阶本征模态函数IMF2:IMF2=r1‑r2
其中 i=1,2,…,n1,β1=ε0std(r1);
2.3)k>2,计算k阶残差rk和第k阶本征模态函数IMFk:IMFk=rk‑1‑rk
其中 i=1,2,…,n1,βk=ε0std(rk),判断rk是否单调,若rk单调,则停止分解;若rk非单调,则k加1,重复步骤2.3,直到rk单调;
x可表示为:
式中N为改进完全自适应噪声集合经验模态分解ICEEMDAN分解终止时的k,Res为分解终止时的rk。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤3中,计算各阶本征模态函数IMF的自相关函数方差,使用ACF自适应阈值筛选噪声主导本征模态函数IMF,筛选噪声主导本征模态函数IMF的ACF自适应阈值t1的形式如下:其中λ为自适应阈值调整系数,计算各阶本征模态函数IMF自相关函数方差,如果小于t1,则将该本征模态函数IMF判定为噪声主导本征模态函数IMF。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤4中,剔除噪声主导本征模态函数IMF后与余项Res一起重构微机电系统MEMS陀螺信号;采用以下重构公式进行信号的重构:其中 为不包含噪声主导的本征模态函数IMF的阶数的集合,x'为去噪后重构后的微机电系统MEMS陀螺信号。