【摘 要】
：
针对陀螺仪存在低频噪声和漂移误差导致姿态测量精度下降的问题,提出采用经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)算法融合陀螺仪、加速度计解算姿态角.首先运用EWT算法对陀螺仪采集的数据进行频谱分割,得到信号的模态分量;其次采用小波自适应软阈值去噪的方法对信号进行降噪处理并重构信号,得到处理后的陀螺仪数据;然后根据PID互补滤波方法,利用加速度计的数据实现对陀螺仪数据的修正;最后利用校正后的陀螺仪数据,结合龙格库塔法解算四元数,从而通过四元数获得精确的姿态角.实验结果表明,
【机 构】
：
合肥工业大学电气与自动化工程学院 合肥230009
论文部分内容阅读
针对陀螺仪存在低频噪声和漂移误差导致姿态测量精度下降的问题,提出采用经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)算法融合陀螺仪、加速度计解算姿态角.首先运用EWT算法对陀螺仪采集的数据进行频谱分割,得到信号的模态分量;其次采用小波自适应软阈值去噪的方法对信号进行降噪处理并重构信号,得到处理后的陀螺仪数据;然后根据PID互补滤波方法,利用加速度计的数据实现对陀螺仪数据的修正;最后利用校正后的陀螺仪数据,结合龙格库塔法解算四元数,从而通过四元数获得精确的姿态角.实验结果表明,EWT算法融合陀螺仪和加速度计,能够将姿态解算精度提高50％,且降噪效果良好,满足姿态解算准确性的要求.
其他文献
针对强背景噪声下轴承复合故障特征难以分离提取的问题,提出了一种基于快速独立成分分析-天牛须-最大相关峭度解卷积算法(FastICA-BAS-MCKD)的滚动轴承复合故障特征提取方法.首先,引入FastICA对滚动轴承多通道故障信号进行盲源分离;其次,利用BAS算法同步优化MCKD算法的解卷积周期T、滤波器长度L和移位数M,构建基于BAS-MCKD的滚动轴承振动信号自适应分析方法;然后,应用BAS-MCKD方法处理分离后的信号,实现分离信号的降噪和特征增强;最后,应用希尔伯特解调方法对MCKD处理后的信号进
悬跨弯曲严重威胁着海底管道安全,可以使用不易卡堵、收发便捷的球形内检测器开展准实时检测.通过在球形内检测器内合理布置加速计及其质量分布,实现了球形内检测器在管道内的定轴转动,建立了加速度计的精确输出模型,实现了对加速度交流分量频率和直流分量的提取,用于指征管道向下弯曲.通过峰值检测或连续小波变换从加速度数据中提取直流分量,可以实现对管道弯曲的高灵敏检测.若加速度频谱特征峰为单峰,则管道没有发生悬跨弯曲;若特征峰存在展宽现象,则管道发生了悬跨弯曲.对于12m的管道,弯曲检测分辨率可以达到1 cm.
研究基于键合图模型的多电飞机非相似余度作动系统的分布式故障估计方法.首先,采用键合图方法对多电飞机余度作动系统进行建模.由于该模型结构复杂,采用传统的基于全局模型的故障诊断方法计算效率不高,且扩展性较差.为了解决这些问题,通过模型分解方法对全局模型进行结构分解,得到若干个计算独立的局部子模型.其次,基于局部子系统模型,推导解析冗余关系进行分布式故障检测和隔离.最后,提出基于模糊扩展卡尔曼滤波(FEKF)的分布式故障估计算法.仿真结果验证了分布式故障估计方法的有效性.
大气电场仪的环境误差修订对于提高雷电预警准确率具有非常重要的意义.针对已有的模拟计算方法难以准确还原真实复杂的边界条件这一问题,利用有限元法模拟大气电场仪所在位置处的真实地形和建筑物等对大气电场畸变的影响,并对实测数据进行了环境误差修订.与已有方法相比,有限元法既模拟还原了真实的边界形状又提高了求解精度和计算速度.结果 表明,位于平地时大气电场仪的误差修订系数与导体距离之间具有幂函数的变化关系,在屏蔽距离内山地的修订系数变化率较平地更大;误差修订系数与屋顶边缘距离具有二次函数的变化关系,山地的修订系数较平
在密封电子设备的生产制造过程中,对多余物进行检测和定位至关重要.针对设备体积大和多余物位置难以确定的问题,使用参数优化支持向量机对设备内部的多余物进行定位.通过设计信号调理电路与多通道信号同步采集电路,调理和采集微弱的多余物信号,设计两级双门限脉冲提取算法和多通道脉冲匹配算法对信号进行预处理,得到有效的信号数据.提取和选择性能优良的时频域特征构建定位数据集,比较不同分类算法在数据集上的性能表现,对更优的支持向量机进行参数优化设计,将优化后的支持向量机定位模型用于实物测试.测试结果表明,参数优化支持向量机的
电力电子电路中的高频开关管会在电路回路中产生高di/dt电流,其会对相邻近的回路产生严重的磁场干扰,破坏电路的正常工作,尤其是在布线愈加紧凑的印刷电路板(PCB)上.为了减小PCB上导线间的磁场干扰,对回路间耦合系数表达式进行分析,抽取出特征量,矩形回路间距离d与线圈l1长度a1之比d/a1、两回路面积之比A2/A1以及两回路中心偏移夹角α,再利用有限元分析方法,分析PCB上矩形回路之间的耦合系数k与各特征量的关系.并且通过MATLAB对仿真数据进行分析,得到耦合系数k与(d/a1,A2/A1,α)的关系
为消除干涉幅值对分布光纤振动传感系统在相位解调时的影响,提出了一种基于改进型相位生成载波(PGC)调制解调技术的Michelson干涉仪型光纤振动传感解调系统.其首先对Michelson干涉仪光纤振动传感系统的参考光纤上施加一定幅值和频率的高频载波信号,完成对待测振动信号的高频调制.而后通过零次谐波、一次谐波载频信号和低通滤波器还原出含有待测振动信号的正弦项和余弦项.最后通过对正弦项和余弦项的适当变换并相除解调出不含有干涉幅值的待测信号项.通过仿真与实验分析,提出的改进型PGC解调方案可以有效消除干涉幅值
为设计更有效的声源定位方法,深入研究了传统MUSIC算法,并针对其分辨率低且在麦克风数目较少时波达方向(direction of arrival,DOA)估计精度较差等问题,对传统MUSIC算法进行了优化,利用广义互相关算法估计出声源信号到达各麦克风之间的时间差,并据此构建出对应的矢量信号,最后通过计算谱函数确定DOA估计值.仿真和实验结果表明,优化后的MUSIC算法可以得到更加尖锐的指向性波束,更低的旁瓣,并且能使方位角的定位精度达到±4°,俯仰角的定位精度达到±5°.
机载热成像检测太阳能光伏板表面时,热斑的产生存在不确定性,为解决上述问题,分析热斑产生的机理,构建阴影遮挡下的光伏板等效电路模型,得到局部阴影条件下的光伏板表面发热量与输出电流的数学表达式,经MATLAB/Simulink仿真及温度实测验证.搭建无人机热斑模拟检测平台,改变输入电流及检测高度得到光伏板表面热成像图,建立表征不同温度下的像素统计值的分段函数,采用K均值聚类算法搭建特征值数据库,用于后续故障光伏板的定位.实验结果表明,该方法具有电流对光伏板表面温度的可控性且采用分段函数-K均值聚类混合算法构建
为了实现膝关节声发射信号的动态分析和模式识别,以膝关节在坐-立-坐运动的不同阶段产生的声发射信号为研究对象,进行主成分分析、差异性检验和基于支持向量机的分类测试.声发射特征参数经过线性变化提取为2个主成分;对膝关节在两个运动阶段产生的声发射信号进行差异性检验,渐进显著性健康组主成分F1＜0.05、主成分F2＞0.05,对照组均小于0.05;支持向量机对膝关节声发射信号的分类准确率达到了97.9％.结果 表明,主成分分析的方法能够对膝关节声发射信号成功降维,对降维后的信号进行差异性检验和诊断识别发现患病膝关