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三维小角度测量系统中温度波动误差的自适应滤波研究与应用

三维小角度测量系统中温度波动误差的自适应滤波研究与应用

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作者：李佳哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

自适应信号处理技术对当今时代的发展具有着十分重要的意义。在某些较为特殊的测量领域中,如太空环境,由于测量环境受到温度影响会使测量数据产生不同程度的波动,故会导致常规的测量方法难以按照既定目标完成测量任务。因此研制出一种... 详细信息

自适应信号处理技术对当今时代的发展具有着十分重要的意义。在某些较为特殊的测量领域中,如太空环境,由于测量环境受到温度影响会使测量数据产生不同程度的波动,故会导致常规的测量方法难以按照既定目标完成测量任务。因此研制出一种通过自适应滤波算法改善温度影响因素的测量精度高、温度特性好、抗干扰能力强的三维小角度测量系统对当今时代很有必要。针对自适应信号处理的原理进行分析。为了研制出具有上述性能的三维小角度测量系统,需要对自适应滤波器和自适应滤波算法的理论进行研究。其中对自适应滤波器介绍的内容包括组成结构,基本原理,相关特性以及应用场景;而自适应滤波算法部分主要介绍了四种常见算法公式的推导过程,它们分别为LMS算法、NLMS算法、RLS算法以及Sigmoid函数变步长最小均方算法。针对三维小角度测量系统进行实验平台的搭建。在三维小角度测量系统的理论基础上完成硬件电路设计,这包括数据处理电路和放大滤波电路两部分;另外还需要完成嵌入式测量系统的设计,其中包括AD采样模块的选择、控制模块的选择以及显示模块的选择。针对选定的几种自适应滤波算法完成实验的仿真过程。主要比较LMS算法、NLMS算法以及从参考文献中引用的几种经过改进的变步长最小均方算法的性能,这些性能包括算法的收敛性,算法的收敛速度,算法的稳定性以及算法自身的计算复杂度四个方面。然后在此基础上提出一种综合性能优化算法,并将其与以上几种算法进行仿真实验和对比分析。针对已应用自适应滤波算法的系统进行实验验证。首先通过实验完成了PSD的标定,然后对比PSD线性度的实际检测值和理论值。将未应用自适应滤波算法的系统检测数据与应用了自适应滤波算法的系统检测数据进行对比,从而完成实验验证。本文研制的三维小角度测量系统可以达到预期设计目标,其测量精度优于0.3",测量范围在±10",分辨力为0.01",示值稳定性良好。

关键词：自适应滤波算法三维小角度测量系统变步长最小均方算法 PSD

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