留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

动态Allan方差改进算法及其在FOG启动信号分析中的应用

汪立新 朱战辉 李瑞

汪立新, 朱战辉, 李瑞. 动态Allan方差改进算法及其在FOG启动信号分析中的应用[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(7): 726004-0726004(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0726004
引用本文: 汪立新, 朱战辉, 李瑞. 动态Allan方差改进算法及其在FOG启动信号分析中的应用[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(7): 726004-0726004(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0726004
Wang Lixin, Zhu Zhanhui, Li Rui. Improvement algorithm of dynamic Allan variance and its application in analysis of FOG start-up signal[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(7): 726004-0726004(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0726004
Citation: Wang Lixin, Zhu Zhanhui, Li Rui. Improvement algorithm of dynamic Allan variance and its application in analysis of FOG start-up signal[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(7): 726004-0726004(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0726004

动态Allan方差改进算法及其在FOG启动信号分析中的应用

doi: 10.3788/IRLA201645.0726004
基金项目: 

国家自然科学基金(61503390)

详细信息
    作者简介:

    汪立新(1966-),男,教授,博士生导师,主要从事惯性技术及测试方面的研究。Email:wanglixin066@sina.cn

    通讯作者: 朱战辉(1978-),男,工程师,博士,主要从事惯性技术及测试、数字信号处理方面的研究。Email:zzhhit@sina.com
  • 中图分类号: TN253

Improvement algorithm of dynamic Allan variance and its application in analysis of FOG start-up signal

  • 摘要: 针对动态Allan方差运用固定长度的分析窗截取信号导致样本数据量减少,长相关时间下方差估计值置信度降低,首先,针对动态信号跟踪能力与置信度的提高不能兼顾的问题提出了一种改进算法。引入截断窗内峭度值作为表征信号短时稳定度的参数,并建立以峭度为变量的窗宽函数,该函数可以使截断窗长随着信号的平稳程度自动变化。其次,再用窗宽自适应的滑动窗分段截取陀螺随机误差,分别对每个截断窗内样本进行总方差计算以增加方差估计的自由度。最后,计算延伸后样本的Allan方差,并将其以三维形式排列出来。结果表明:应用该方法对光纤陀螺启动信号进行分析,该算法既能更有效地跟踪信号的非平稳变化,又能大幅降低长相关时间下方差的估计误差。
  • [1] Shen Jun, Miao Lingjuan, Wu Junwei, et al. Application and compensation for startup phase of FOG based on RBF neural network[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(1):119-124. (in Chinese)
    [2] Wang Ziqiang, Zhong Mincheng, Zhou Jinhua, et al. Modeling and compensation of random drift error for optical tweezer system[J]. Optics and Precision Engineering, 2014, 22(6):1403-1409. (in Chinese)
    [3] Lorenzo Galleani. Characterizing changes in the noise statistics of GNSS space clocks with the dynamic Allan variance[C]//European Signal Processing Conference, 2014:426-430.
    [4] Zhang Chunxi, Wang Lu, Gao Shuang, et al. Dynamic Allan variance analysis for stochastic errors of fiber optic gyroscope[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(9):3081-3088. (in Chinese)
    [5] Gu Shanshan, Liu Jianye, Zeng Qinghua, et al. Dynamic Allan variance analysis method with time-variant window length based on fuzzy control[J]. Journal of Sensors, 2015, 2015:1-8.
    [6] Lorenzo Galleani, Tavella P. The dynamic Allan variance[J]. IEEE Transaction on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, 2009, 56(3):450-460.
    [7] Howe D A. The total deviation approach to long-term characterization of frequency stability[J]. IEEE Transactions on Ultrasonic, Ferroelectrics and Frequency Control, 2000, 47(5):1102-1110.
    [8] Li Jintao, Fang Jiancheng. Not fully overlapping Allan variance and total variance for inertial sensor stochastic error analysis[J]. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2013, 62(10):2659-2672.
    [9] Chen Xuwei, Tang Xiaqing, Huang Xiangyuan. Investigation on random error properties of optic gyroscope based on Theoretical Variance #1[J]. Chinese Journal of Lasers, 2014, 41(10):100050031-100050038. (in Chinese)
    [10] Howe D A. ThoH, a hybrid, high-confidence statistic that improves on the Allan deviation[J]. Metrologia, 2006, 43(4):322-331.
    [11] Xu Dingjie, Miao Zhiyong, Sheng Feng, et al. Dynamic extraction MEMS gyro random error coefficients[J]. Journal of Astronautics, 2015:36(2):217-223. (in Chinese)
  • [1] 李洪才, 刘春桐, 赵晓枫, 马世欣.  基于Simulink的光纤陀螺动态寻北算法建模及分析 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 86-91. doi: 10.3788/IRLA201847.S122006
    [2] 郑华, 郑永秋, 安盼龙, 张婷, 卢晓云, 薛晨阳.  光纤环形谐振腔输入功率波动对谐振式光纤陀螺的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1122002-1122002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1122002
    [3] 谢良平, 李瑞, 张斌, 王京献, 张春熹.  单模光纤弯曲半径对光纤陀螺标度因数稳定性的影响 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 122001-0122001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0122001
    [4] 孟祥涛, 向政, 郭景, 李美清.  非均匀采样条件下光纤陀螺微小角振动信号检测技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 322004-0322004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0322004
    [5] 王夏霄, 张宇宁, 魏良勇, 高洋洋.  光纤陀螺光源SLD启动时波长的变化机理 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1220003-1220003(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1220003
    [6] 杨永清, 梁雁冰, 李治国, 梁冬生.  基于光纤陀螺的转台周期性误差抑制方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1898-1903.
    [7] 王洪波, 李勤.  光纤陀螺光学器件的空间辐射效应及防护技术 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 682-687.
    [8] 单联洁, 马玉洲, 梁迎春.  一种光纤陀螺干涉仪光纤长度误差量测量方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1574-1578.
    [9] 刘颖, 范永青, 徐金涛.  光纤陀螺组合的热设计及分析 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3750-3754.
    [10] 韩正英, 高涵, 高业胜, 赵耀.  光纤环应力分布测试对光纤陀螺性能的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 4128-4132.
    [11] 潘雄, 张春生, 王夏霄, 王熙辰, 赵亚飞, 王定球.  反馈延迟对光纤陀螺振动误差特性的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2607-2612.
    [12] 赵曦晶, 刘光斌, 汪立新, 何志昆, 赵晗.  光纤陀螺温度漂移自适应网络模糊推理补偿 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 790-794.
    [13] 张勇刚, 孙娜, 李宁, 梁宏.  基于MEMS 陀螺辅助增大闭环光纤陀螺动态范围的方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 3070-3074.
    [14] 孟祥涛, 王巍, 向政.  基于微粒群与模拟退火算法的光纤陀螺导航系统动态补偿方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1555-1560.
    [15] 张春熹, 王璐, 高爽, 李慧鹏, 林铁, 李先慕, 王涛.  基于动态Allan 方差的光纤陀螺随机误差分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 3081-3088.
    [16] 何小飞, 王巍, 黄继勋.  联邦滤波在光纤陀螺捷联惯导系统传递对准中的应用 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 993-997.
    [17] 唐圣金, 郭晓松, 司小胜, 王振业.  基于维纳过程的卫星用光纤陀螺剩余寿命预测 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3347-3352.
    [18] 王巍, 向政, 王国栋.  自适应Kalman滤波在光纤陀螺SINS/GNSS紧组合导航中的应用 . 红外与激光工程, 2013, 42(3): 686-691.
    [19] 张勇刚, 郜中星, 吴磊.  尾纤长度不对称导致的光纤陀螺振动误差分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 476-481.
    [20] 沈军, 缪玲娟, 吴军伟, 郭子伟.  基于RBF神经网络的光纤陀螺启动补偿及应用 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 119-124.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  280
  • HTML全文浏览量:  34
  • PDF下载量:  108
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-11-05
  • 修回日期:  2015-12-10
  • 刊出日期:  2016-07-25

动态Allan方差改进算法及其在FOG启动信号分析中的应用

doi: 10.3788/IRLA201645.0726004
    作者简介:

    汪立新(1966-),男,教授,博士生导师,主要从事惯性技术及测试方面的研究。Email:wanglixin066@sina.cn

    通讯作者: 朱战辉(1978-),男,工程师,博士,主要从事惯性技术及测试、数字信号处理方面的研究。Email:zzhhit@sina.com
基金项目:

国家自然科学基金(61503390)

  • 中图分类号: TN253

摘要: 针对动态Allan方差运用固定长度的分析窗截取信号导致样本数据量减少,长相关时间下方差估计值置信度降低,首先,针对动态信号跟踪能力与置信度的提高不能兼顾的问题提出了一种改进算法。引入截断窗内峭度值作为表征信号短时稳定度的参数,并建立以峭度为变量的窗宽函数,该函数可以使截断窗长随着信号的平稳程度自动变化。其次,再用窗宽自适应的滑动窗分段截取陀螺随机误差,分别对每个截断窗内样本进行总方差计算以增加方差估计的自由度。最后,计算延伸后样本的Allan方差,并将其以三维形式排列出来。结果表明:应用该方法对光纤陀螺启动信号进行分析,该算法既能更有效地跟踪信号的非平稳变化,又能大幅降低长相关时间下方差的估计误差。

English Abstract

参考文献 (11)

目录

    /

    返回文章
    返回