一種基于小波分析和bp神經(jīng)網(wǎng)絡的光纖陀螺溫度漂移補償方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于小波分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡的光纖陀螺溫度漂移補償方法，步驟如下：利用小波分析的方法對光纖陀螺的零位漂移數(shù)據(jù)進行分析和預處理，分解出光纖陀螺零位漂移的溫度趨勢項和噪聲項；用BP神經(jīng)網(wǎng)絡擬合溫度趨勢項得到光纖陀螺零位漂移與溫度之間的復雜非線性關(guān)系；將光纖陀螺的實時輸出數(shù)據(jù)減去溫度漂移誤差補償模型所得到的漂移值，即對光纖陀螺進行了溫度補償。該方法完全滿足工程應用的實時性要求，對光纖陀螺在溫度環(huán)境不斷變化條件下的性能研究與提高具有重要意義。
【專利說明】一種基于小波分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡的光纖陀螺溫度漂移補償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種慣性【技術(shù)領(lǐng)域】中光纖陀螺漂移溫度趨勢項的補償方法，適用于光纖陀螺測試和系統(tǒng)應用，具體涉及一種基于小波分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡的光纖陀螺溫度漂移補償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖陀螺是現(xiàn)代慣性技術(shù)的一個核心部件，它具有結(jié)構(gòu)簡單、無運動部件、啟動快、功耗低、耐沖擊、精度覆蓋面廣、動態(tài)范圍大等優(yōu)點，因而在近、中程導彈、艦艇、反潛武器以及衛(wèi)星和宇宙飛船等航空、航天、航海和兵器領(lǐng)域中得到廣泛應用。
[0003]零位隨機漂移是描述光纖陀螺性能的一個重要指標。光纖陀螺的零位漂移受到很多因素的影響，環(huán)境溫度的變化是影響零位漂移的重要因素之一。環(huán)境溫度對光纖陀螺性能的影響有兩方面，一是噪聲，二是漂移。前者決定了光纖陀螺的最小可檢測相移也即最終精度(零偏穩(wěn)定性)，而后者用于評價陀螺輸出信號的長期變化。在光纖陀螺工作過程中，存在量化噪聲、角度隨機游走、零偏不穩(wěn)定性等環(huán)境變化引起的大量隨機噪聲，它們混疊在陀螺信號中，在溫度建模過程中所用樣本的噪聲會對模型精度造成很大影響。
[0004]文中的重點是利用小波分析方法對原始樣本進行了濾波處理，使其更好的反映漂移趨勢項的特性，再用神經(jīng)網(wǎng)絡方法擬合光纖陀螺漂移隨溫度變化的復雜非線性關(guān)系，從而對光電陀螺漂移進行溫度補償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種基于小波去噪和BP神經(jīng)網(wǎng)絡擬合的光纖陀螺溫度漂移補償方法，有效提高光纖陀螺精度、縮短光纖陀螺啟動時間。采用小波分析方法對光纖陀螺原始數(shù)據(jù)做去噪處理，有效提取光纖陀螺漂移溫度趨勢項，減少BP神經(jīng)網(wǎng)絡訓練的運算負擔，提高神經(jīng)網(wǎng)絡的擬合精度，從而實現(xiàn)了對光纖陀螺溫度漂移的補償。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:一種基于小波分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡的光纖陀螺溫度漂移補償方法，步驟如下:
[0007]步驟(I)、利用小波分析方法對多組光纖陀螺原始數(shù)據(jù)進行去噪處理，分離光纖陀螺漂移的溫度趨勢項和噪聲項；
[0008]步驟(2)、利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡訓練上述多組光纖陀螺漂移溫度趨勢項和溫度之間的復雜非線性關(guān)系，建立光纖陀螺溫度漂移模型；
[0009]步驟(3)、依據(jù)上述建立的光纖陀螺溫度漂移，利用當時的光纖陀螺溫度實時補償陀螺漂移。
[0010]進一步的，步驟(I)中所述小波分析的基函數(shù)通過選擇，采用db4小波函數(shù)，分解層數(shù)為4層，在時域內(nèi)對多組光纖陀螺漂移進行去噪處理，從光纖陀螺原始數(shù)據(jù)中分離出溫度趨勢項，便于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練。[0011]進一步的，步驟(2)中所述的BP神經(jīng)網(wǎng)絡采用三層神經(jīng)網(wǎng)絡，輸入層和輸出層都取一個節(jié)點，隱含層取8個節(jié)點，其目標是實現(xiàn)從輸入到輸出的高度非線性映射的估計:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種基于小波分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡的光纖陀螺溫度漂移補償方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟(I )、利用小波分析方法對多組光纖陀螺原始數(shù)據(jù)進行去噪處理，分離光纖陀螺漂移的溫度趨勢項和噪聲項； 步驟(2)、利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡訓練得到上述多組光纖陀螺漂移溫度趨勢項和溫度之間的復雜非線性關(guān)系，建立光纖陀螺溫度漂移模型； 步驟(3)、依據(jù)上述建立的光纖陀螺溫度漂移模型，利用光纖陀螺溫度實時補償陀螺漂移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于小波分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡的光纖陀螺溫度漂移補償方法，其特征在于，步驟(1)中所述小波分析的基函數(shù)通過選擇，采用db4小波函數(shù)，分解層數(shù)為4層，在時域內(nèi)對多組光纖陀螺漂移進行去噪處理，從光纖陀螺原始數(shù)據(jù)中分離出溫度趨勢項，便于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的訓練。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于小波分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡的光纖陀螺溫度漂移補償方法，其特征在于，步驟(2)中所述的BP神經(jīng)網(wǎng)絡采用三層神經(jīng)網(wǎng)絡，輸入層和輸出層都取一個節(jié)點，隱含層取8個節(jié)點，其目標是實現(xiàn)從輸入到輸出的高度非線性映射的估計:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于小波分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡的光纖陀螺溫度漂移補償方法，其特征在于，BP網(wǎng)絡學習的算法采用梯度下降法，即函數(shù)的極值是沿著梯度變化最快的方向求取的，其權(quán)值調(diào)整公式如下:
【文檔編號】G01C19/72GK103499345SQ201310480399
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】王瑋, 張謙, 王蕾, 丁振興, 高鵬宇 申請人:北京航空航天大學