1.卡尔曼滤波和Visushrink阈值处理的陀螺信号去噪方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:建立陀螺仪信号的时间序列ARMA模型;
先提取陀螺仪原始信号中的趋势项和周期项,再对其残差建立时间序列ARMA模型,采用最终预报误差FPE准则对模型定阶,求得陀螺随机漂移误差;
步骤2:采用自适应抗野值卡尔曼滤波对陀螺仪信号去噪;
步骤2.1:根据步骤1的陀螺随机漂移误差模型建立卡尔曼滤波器的状态方程和量测方程;
步骤2.2:进行自适应抗野值卡尔曼滤波器初始化,在滤波开始时刻,利用陀螺随机漂移误差模型估计的陀螺仪误差,初始化滤波器的状态向量和协方差矩阵;
步骤2.3:进行自适应抗野值卡尔曼滤波;
在完成tk时刻的一次滤波更新之后,计算前 时刻信息序列 、 、 的方差,其中 为 时刻的信息,计算 并与 、相比较,其中, 表示矩阵的均值,β为常数, ;
如果 ,则认为此数据是干扰数据,修正 时刻卡尔曼滤波增益,将 赋值给 , 为常数, ,重新计算 时刻的系统状态更新和协方差更新 以及滤波器输出 ,进入下一时刻滤波循环;
如果 ,则修正 时刻系统状态向量的一步预测值 ,将 赋值给 , ,并重新计算 时刻的信息 ,继而重新计算 时刻的系统状态更新 和协方差更新 以及滤波器输出 ,进入下一时刻滤波循环;
如果 ,则进入下一时刻的滤波过程循环;
步骤3:利用小波分析,分别对卡尔曼滤波后的陀螺仪信号的低频分量、高频分量进行阈值处理;
步骤3.1:选择小波函数;
步骤3.2:确定小波分解水平,对滤波后输出的陀螺仪信号采用选定的小波函数进行小波分解,计算每层高频分量的峰值比;
高频分量的峰值比的计算式为:
;
式中 为分解层数, 为第 层高频分量的个数, 为位于第 层的高频分量绝对值的最大值, 为位于第 层第 个高频分量的绝对值, 为第 层的峰值比;
当 且 时,确定分解层数 ,其中 为区分某层高频分量中是否含有噪声信息的一个阈值, ;
步骤3.3:对低频信号和高频信号进行Visushrink阈值处理;
对 层的低频信号和每一层的高频信号进行阈值处理,采用Visushrink阈值,其中 为小波分解第一层的小波系数的绝对值,M为信号的长度,采用软阈值函数
;
式中r为每一个小波系数;
步骤4:对阈值处理后的陀螺仪信号的高频和低频信号进行小波重构。