[发明专利]水下机器人推进器实时监测电流值的降噪方法及其实时监测系统

说明书

本发明公开了一种水下机器人推进器实时监测电流值的降噪方法，实时显示当前电流数据，并有效降低电流原始数据中的随机噪声干扰影响，使得降噪后的电流数据逼近真实电流数据，进一步减小降噪后的电流数据与真实电流数据的平均误差、方均根误差、平均相对误差。本发明还提供了一种适用于上述方法的水下机器人推进器电流实时监测系统。

技术领域

本发明涉及一种水下机器人推进器实时监测电流值的降噪方法及其实时监测系统。

背景技术

推进器是水下机器人负荷最重的部件，容易发生故障，所以需要实时监测推进器运行状态。监测推进器运行状态的有效方法之一是监测水下机器人推进器电流状态。监测水下机器人推进器电流状态的工程实践中发现，采集到的电流原始数据往往含有较强的随机噪声干扰，与推进器真实电流数据的误差较大，如果在电流监测系统中直接显示电流原始数据，将使得水下机器人操作人员难以识别电流状态，进而难以根据电流状态判断推进器运行状态。所以在电流监测系统显示电流数据之前，需要对采集到的电流原始数据进行降噪处理。

公知的信号降噪方法一般采用小波分解方法或者七点平滑方法对信号进行降噪处理，但在水下机器人推进器电流数据的降噪实验中发现：单一的小波降噪方法以及单一的七点平滑方法在水下机器人推进器电流信号的降噪中效果有限，具体表现为降噪后的电流数据与真实电流数据的平均误差、方均根误差、平均相对误差仍然较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种水下机器人推进器实时监测电流值的降噪方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种水下机器人推进器实时监测电流值的降噪方法，其步骤是：

(1)接收水下机器人CPU系统模块发送过来的电流原始数据，并存储；

(2)采用长度为L的滑动时间窗截取当前时间节拍以及前L-1个时间节拍的电流原始数据；

(3)采用七点平滑方法对时间窗内的数据进行降噪处理；

(4)对上一步处理后的数据采用小波基函数进行小波分解，分解层数为i＝1，提取第i层的小波近似分量；对第i层小波近似分量进行七点平滑处理；

(5)对上一次处理后的数据采用小波基函数进行小波分解，分解层数为i+1，提取第i+1层的小波近似分量；对第i+1层小波近似分量进行七点平滑处理，令i＝i+1；

(6)重复步骤5，直至i达到设定值N时，进行下一步；

(7)将上一步处理后的电流信号的最后一个数据提取出来，作为推进器电流信号在当前时间节拍的电流值。

(8)将上一步提取的电流值传送给电流显示模块；

(9)当收到新的数据时，舍弃时间窗中第一个数据并将新收到的数据放在时间窗的末尾，始终保持时间窗内的数据长度为L，重复步骤3-8。

作为一种优选的方案，所述滑动时间窗长度L＝200，小波基函数为“DB4”，所述设定值N＝6。

本方案的有益效果是：实时显示当前电流数据，并有效降低电流原始数据中的随机噪声干扰影响，使得降噪后的电流数据逼近真实电流数据，进一步减小降噪后的电流数据与真实电流数据的平均误差、方均根误差、平均相对误差。

本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种适用于上述方法的水下机器人推进器电流实时监测系统。