[发明专利]数字光纤陀螺信号的野值实时剔除方法

摘要

本发明属于数字光纤陀螺技术领域，具体涉及一种数字光纤陀螺信号的野值实时剔除方法。本发明针对陀螺输出信息的波动性，利用数据变化率给定一个合理的数据变化范围，在此基础上判定数据的合理性，对于合理的数据保留其原来的数值，偏差较小的数据在原来的基础上进行微量的修改，偏差较大的数据直接利用最小二乘多项式进行外推。其特点在于计算简单，适用性强，并且能够保留有效信息。

主权项

1.一种数字光纤陀螺信号的野值实时剔除方法，其特征在于，该方法由野值实时剔除系统来实施，该系统包括：初始化模块、门限模块、判断模块、第一修正与替代模块、第二修正与替代模块、第三修正与替代模块、更新与保存模块；所述方法包括如下步骤：步骤1：由初始化模块执行初始化；根据公式(1)计算样本在当前时刻k的数据变化率：Rate(k)＝|(Data(k)‑Data(k‑1))|/T  (1)其中，T为系统采样时间，k为当前时刻；再将求得的变化率Rate(k)进行大小排序，去掉最大、最小两个端点值，并求出剩下变化率数据的平均值，作为平均变化率的初值：其中，yn为样本数据数量；此时完成了剔除方法的初始化阶段；步骤2：由门限模块确定剔值门限的大小；首先根据公式(1)计算当前时刻k的数据变化率；再利用公式(3)计算出当前时刻k的平均数据变化率：门限范围会根据数据变化实时更新，自适应地改变门限的上界和下界；门限下界、上界定义如式(4)、式(5)所示：FU(k)＝b×FD(k)  (5)其中，a、b为门限放大参数；公式(4)中FD(k)为数据变化率的下限，其物理意义是取前4个时刻的平均变化率中的最大值作为当前数据变化率的最大范围，如果系统的随机性很强，同时存在振荡现象，就需要调节a的大小，来适当放大门限范围的下界，才能保证算法的实用性；同样，门限范围上界的权值b也是需要根据具体的系统具体设定；步骤3：由判断模块比较当前时刻k的数据变化率和门限上下界的关系；根据公式(1)计算当前时刻k的数据变化率，比较当前时刻k的数据变化率和门限上下界的关系，以确定采用修正和替代方法；如果当前采样数据Data(k)的变化率的绝对值大于等于门限上界FU(k)，利用第一修正与替代模块剔除野值，如公式(6)所示：Data(k)≥FU(k)  (6)如果当前采样数据Data(k)的变化率的绝对值大于等于门限下界并且小于FD(k)，利用第二修正与替代模块剔除野值，如公式(7)所示：FU(k)＞Data(k)≥FD(k)  (7)如果当前采样数据Data(k)的变化率的绝对值小于门限下界FD(k)，利用第三修正与替代模块剔除野值，如公式(8)所示：Data(k)＜FD(k)  (8)步骤4：由第一修正与替代模块、第二修正与替代模块、第三修正与替代模块剔除野值；步骤401：第一修正与替代模块采用最近数据平均值和变化趋势叠加的形式进行估计，形式如公式(9)所示：Data(k)＝2×aveData(k‑1)‑aveData(k‑2)  (9)这里数据平均值采用最近5个数据点进行平均，化简完如公式(10)所示：步骤402：第二修正与替代模块采用七点二阶算法替代野值，七点二阶算法如公式(11)所示：步骤403：第三修正与替代模块认为数据为正常值，保存原数据；步骤5：由更新与保存模块更新数据变化率和平均变化率；在剔除野值点后，由更新与保存模块更新数据变化率Rate和平均数据变化率AveRate，进而通过AveRate更新门限的上下界FU(k)和FD(k)，以保证后面数据野值判断的可靠性。