Allan方差是在时域上对频域稳定性进行分析的一种方法.是IEEE公认的光纤陀螺参数分析的标准方法。该方法的主要特点是能够非常容易地对光纤陀螺中存在的各种类型的误差源和整个噪声统计特性进行细致的表征与辨识.如果各噪声源统计独立.则计算的Allan方差是各类型误差的平方和。Allan方差的估计与系统所用光纤陀螺仪的类型和实验数据获取的环境有关.数据中可能存在各种成份的随机噪声.对应产生的误差分别为角度随机游走、偏值不稳定性、速率随机游走速率斜坡、化噪声误差系数分别用N、B、K、R、Q表示。光纤陀螺总的噪声源的Allan差为
针对轴向陀螺静态零漂测试数据进行Allan方差法分析然后上式进行最小二乘拟合便可得各项误差系数.
拟合得到原始数据的各项误差系数为N=0.0036(°)/h1/2,B=0.0890 (°)/h3/2, K=0. 6762 (°)/ h3/2,R =0.6055 (°)/h2 ,Q=37. 3066 urad。 由此可见采用AIlan差法分离出的噪声项物理概念清晰.因此该方法的计算结果能够更科学、更准确地反映陀螺的精度指标。
对原始信号进行不同滤波处理前后的频谱对比分析只能定性得到滤波处理的程度.而Allan方差则可以定量分析滤波前后的结果。依照上述计算方法分别得到Allan方差对加权滑动平均处理、But-terworth低通滤波、小波变换后的信号的误差估计参数。
由此可以看出,陀螺的量化噪声系数较大,通过对原始信号进行不同滤波算法的处理, Allan方差计算后的量化噪声系数均得到不同程度的减小,综合比较处理后结果的Allan 方差误差估计参数,得到小波变换比其他方法可以更有效地消除噪声,抑制光纤陀螺的随机漂移,明显减小信号精度损失,从而提高陀螺测斜仪整体精度水平。
光纤陀螺测斜仪中光纤陀螺作为敏感角速度信息的核心部件,对其精度要求较高,仅在硬件方面提高精度会极大的增加成本,不适于工程应用,从软件设计对光纤陀螺信号进行处理以提高精度便显得尤为重要。本文针对光纤陀螺输出信号进行理论分析,通过采用不同滤波算法的对比研究,以及运用Allan方差进行的结果分析.都表明小波变换处理后的光纤陀螺信号.有效地抑制了随机误差.精度得到明显改善.肯定了小波变换算法在信号滤波处理中的实用性。结合实际工程应用要求.提出合适的尺度指标对光纤陀螺信号进行小波分析处理,可以满足工程上准确性和实时性的要求,具有工程实用价值。
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