专利名称：高精度光纤陀螺系统噪声抑制的滤波方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及高精度光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种高精度光纤陀螺系统噪声抑制的滤波方法及装置。
背景技术：
在惯导系统中，导航系统对高精度光纤陀螺输出数据的带宽要求为100 200Hz。 高频扰动信号并不是导航系统需要的数据，带宽外的高频扰动信号输入影响系统的闭环检测性能。因此，通过设计滤波器滤去带宽外的高频信号，减小光纤陀螺系统在高频振动条件下的零偏稳定性是非常重要的；同时另一个重要意义就是提高高精度光纤陀螺系统对白噪声的抑制能力，减小系统静态时的零偏稳定性，优化高精度光纤陀螺的检测精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种高精度光纤陀螺系统噪声抑制的滤波方法及装置，能够提高系统抑制噪声和高频扰动信号的能力，从而提高了高精度光纤陀螺的检测精度。本发明实施例提供了一种高精度光纤陀螺噪声抑制的滤波方法，所述方法包括分析光纤陀螺闭环控制系统的状态方程，将系统噪声源w(k)划分为服从白噪声统计特性的信号W1 (k)和任意高频有限能量信号W2 (k)；所述光纤陀螺闭环控制系统的状态方程为χ (k+1) = Abx (k) +B2W1 (k) +B2W2 (k)ζ (k) = Cx (k)(1)y (k) = Cx (k)其中，Ab、B2、C是描述系统模型的已知实常数矩阵，x(k) e Rn是系统的状态变量， y(k)为闭环输出信号，z(k)是被调输出；并且所述光纤陀螺闭环控制系统是渐近稳定的；分别针对服从白噪声统计特性的信号W1GO和任意高频有限能量信号W2 (k)提出性能指标要求；通过设计满足该性能指标要求的渐近稳定的满阶线性滤波器对所述信号W1 (k)和信号w2(k)分别进行抑制，所述线性滤波器的状态表达式为x(k + 1) = Afx(k) + Bfy(k) (2)= Cfx(k)其中，是系统的状态变量，y(k)为闭环输出信号，幻是滤波器的被调输出，Af、Bf、Cf是描述该线性滤波器的矩阵参数，通过获得~』卩Cf参数就可以得到所述线性滤波器。所述分别针对服从白噪声统计特性的信号W1 (k)和任意高频有限能量信号W2 (k) 提出性能指标要求，具体包括首先给定衡量系统抑制噪声能力的性能指标值的常数Y > 0，并定义估计误差f = z-5，则该线性滤波器的性能指标要求为(1)使得服从白噪声统计特性的信号％ —f的滤波误差方差^^^(幻的一个上界最小化，为信号W1 (k)的H2性能指标要求；(2)任意高频有限能量信号5的滤波误差向量满足Il引Il2，为信号 W2(k)的H00性能指标要求。所述获得Af、Bf、Cf参数，具体包括对给定的常数Y > 0，所述光纤陀螺闭环控制系统的状态方程存在一个吐/！^线性滤波器当且仅当满足以下的优化问题
权利要求
1.一种高精度光纤陀螺噪声抑制的滤波方法，其特征在于，所述方法包括分析光纤陀螺闭环控制系统的状态方程，将系统噪声源w(k)划分为服从白噪声统计特性的信号W1 (k)和任意高频有限能量信号W2 (k)； 所述光纤陀螺闭环控制系统的状态方程为X (k+1) = AbX (k) +B2W1 (k) +B2W2 (k)z(k) = Cx (k)(1)y(k) = Cx (k)其中，Ab、B2、C是描述系统模型的已知实常数矩阵，χ (k) e Rn是系统的状态变量，y(k) 为闭环输出信号，ζ (k)是被调输出；并且所述光纤陀螺闭环控制系统是渐近稳定的；分别针对服从白噪声统计特性的信号W1 (k)和任意高频有限能量信号W2 (k)提出性能指标要求；通过设计满足该性能指标要求的渐近稳定的满阶线性滤波器对所述信号W1 (k)和信号 w2 (k)分别进行抑制，所述线性滤波器的状态表达式为 x(k + 1) = Afx(k) + Bfy(k) (2)z(k) = Cfx{k)其中，是系统的状态变量，y(k)为闭环输出信号，幻是滤波器的被调输出， Af、Bf、Cf是描述该线性滤波器的矩阵参数，通过获得Af、Bf、Cf参数就可以得到所述线性滤波器。
2.根据权利要求1所述的高精度光纤陀螺噪声抑制的滤波方法，其特征在于，所述分别针对服从白噪声统计特性的信号W1 (k)和任意高频有限能量信号W2 (k)提出性能指标要求，具体包括首先给定衡量系统抑制噪声能力的性能指标值的常数Y >0，并定义估计误差 f = ，则该线性滤波器的性能指标要求为(1)使得服从白噪声统计特性的信号％—f的滤波误差方差(幻到幻1的一个上界最小化，为信号W1 (k)的H2性能指标要求；(2)任意高频有限能量信号％—5的滤波误差向量满足Il引Il2，为信号《200的 H00性能指标要求。
3.根据权利要求1所述的高精度光纤陀螺噪声抑制的滤波方法，其特征在于，所述获得Af、Bf、Cf参数，具体包括对给定的常数Y >0，所述光纤陀螺闭环控制系统的状态方程存在一个H2M00线性滤波器当且仅当满足以下的优化问题
4. 一种高精度光纤陀螺噪声抑制的滤波装置，其特征在于，所述装置包括 噪声源划分单元，用于分析光纤陀螺闭环控制系统的状态方程，将系统噪声源w(k)划分为服从白噪声统计特性的信号W1 (k)和任意高频有限能量信号W2 (k)；其中，所述光纤陀螺闭环控制系统的状态方程为X (k+1) = AbX (k) +B2W1 (k) +B2W2 (k) z(k) = Cx (k)(1)y(k) = Cx (k)上述Ab、B2、C是描述系统模型的已知实常数矩阵，χ (k) e Rn是系统的状态变量，y(k) 为闭环输出信号，ζ (k)是被调输出；并且所述光纤陀螺闭环控制系统是渐近稳定的；性能指标要求设计单元，用于分别针对服从白噪声统计特性的信号W1 (k)和任意高频有限能量信号W2 (k)提出性能指标要求；线性滤波器单元，通过该满足性能指标要求的渐近稳定的满阶线性滤波器对所述信号 W1 (k)和信号w2(k)分别进行抑制。
全文摘要
本发明实施例公开了一种高精度光纤陀螺噪声抑制的滤波方法及装置。所述方法首先分析高精度光纤陀螺闭环控制系统的状态方程，将系统噪声源w(k)划分为服从白噪声统计特性的信号w1(k)和任意高频有限能量信号w2(k)；再分别针对服从白噪声统计特性的信号w1(k)和任意高频有限能量信号w2(k)提出性能指标要求；然后利用鲁棒控制理论设计满足该性能指标要求的渐近稳定的满阶线性滤波器对所述信号w1(k)和信号w2(k)分别进行抑制。通过该方法就能够提高系统抑制噪声和高频扰动信号的能力，从而提高了高精度光纤陀螺的检测精度。
文档编号G01C19/72GK102278984SQ20111013572
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者张春熹, 李冰军, 李慧, 李立京, 许文渊 申请人:北京航空航天大学