一种水下磁场测量姿态噪声去除方法及装置与流程

文档序号:20570128发布日期:2020-04-29 00:43阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种水下磁场测量姿态噪声去除方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1:对测量传感器输出的测量信号进行滤波,去除运动噪声;

步骤2:根据测量传感器相对于惯性坐标系的实时横摆角α,俯仰角β,偏航角γ构建旋转矩阵;

步骤3:将去除运动噪声后的测量信号利用旋转矩阵进行坐标转换,实现测量信号的姿态校正。

2.根据权利要求1所述的水下磁场测量姿态噪声去除方法,其特征在于:步骤1中,利用高通滤波器对测量传感器输出的测量信号进行滤波。

3.根据权利要求1所述的水下磁场测量姿态噪声去除方法,其特征在于:步骤1中,利用高通滤波器对测量传感器输出的测量信号进行滤波后,利用经验模态分解方法对残余运动噪声进行压制。

4.根据权利要求1所述的水下磁场测量姿态噪声去除方法,其特征在于:步骤2中,利用与测量传感器刚性连接的九轴姿态测量装置,获得测量传感器的实时横摆角α,俯仰角β,偏航角γ。

5.根据权利要求4所述的水下磁场测量姿态噪声去除方法,其特征在于:步骤2中,单一角度下的姿态旋转矩阵为,

其中dα,dβ,dγ分别为单一姿态角度α,β,γ下的旋转矩阵。

6.根据权利要求5所述的水下磁场测量姿态噪声去除方法,其特征在于:步骤3中,将去除运动噪声后的测量信号利用旋转矩阵进行坐标转换,通过如下公式实现,

b(t)=dγdβdαy(t)

dα,dβ,dγ分别为单一姿态角度α,β,γ下的旋转矩阵,y(t)是去除运动噪声后的测量数据,b(t)是校正后的测量数据。

7.根据权利要求3所述的水下磁场测量姿态噪声去除方法,其特征在于,步骤1中,利用经验模态分解方法对残余运动噪声进行压制,包括如下步骤:

步骤1.1:识别数据x(t)中所有的极大值点和极小值点;x(t)为利用高通滤波器对测量传感器输出的测量信号进行滤波后的数据;

步骤1.2:分别对所有极大值点和极小值点进行三次样条插值,得到x(t)的上、下包络线;

步骤1.3:将上下包络线对应各点进行求和并取均值,得到m11,x(t)与m11做差得到h11,

x(t)-m11=h11

步骤1.4:判断h11是否满足固有模态函数的两个条件:极值点个数与过零点个数相等或相差为1;在任一点上、下包络线的均值为0;

若h11不满足该条件,则将h11作为新的输入重复步骤1.3,直到第i次得到的h1i满足上述条件,将h1i作为第一个imf,记为imf1;

步骤1.5:从x(t)中剔除imf1,得到第一个余项r1,

x(t)-imf1=r1

步骤1.6:将余项r1作为新的输入,重复步骤1.3至步骤1.5,得到新的余项r2,以此类推,直到hy(i-1)与hyi的标准差sd满足设定的阈值ε,即,

通过阈值ε截断得到n阶的固有模态函数imf1,imf2,…,imfn和一个余项rn;

步骤1.7:根据所得到的经验模态函数和余项,对信号进行重构,

y(t)即为压制残余运动噪声后的测量数据。

8.一种水下磁场测量姿态噪声去除装置,其特征在于,包括:

测量传感器,用于测量水下磁场;

九轴姿态测量装置,与测量传感器刚性连接,用于获得测量传感器的实时横摆角α,俯仰角β,偏航角γ;

姿态噪声去除模块,用于实现权利要求1至7任何一项所述的方法,对测量传感器输出的测量信号进行姿态噪声去除。


技术总结
本发明涉及一种水下磁场测量姿态噪声去除方法及装置,对测量传感器输出的测量信号进行滤波,去除运动噪声;根据测量传感器相对于惯性坐标系的实时横摆角α,俯仰角β,偏航角γ构建旋转矩阵;将去除运动噪声后的测量信号利用旋转矩阵进行坐标转换,实现测量信号的姿态校正。能够有效实现水下磁场传感器姿态噪声去除。

技术研发人员:钟华森;李光;修春晓;周瑜
受保护的技术使用者:中国电子科技集团公司第三研究所
技术研发日:2019.12.26
技术公布日:2020.04.28
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