[发明专利]一种基于小波分析的转台动态角速率测量方法与测量装置有效
申请号: | 202011233166.X | 申请日: | 2020-11-06 |
公开(公告)号: | CN112326988B | 公开(公告)日: | 2022-08-09 |
发明(设计)人: | 何学军;李太景;王一璋;王爱军;王卓然 | 申请(专利权)人: | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 |
主分类号: | G01P3/486 | 分类号: | G01P3/486;G06F17/15 |
代理公司: | 北京正阳理工知识产权代理事务所(普通合伙) 11639 | 代理人: | 王民盛 |
地址: | 100095*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 分析 转台 动态 速率 测量方法 测量 装置 | ||
1.一种基于小波分析的转台动态角速率测量方法,其特征在于:包括以下步骤,
步骤1:确定转台动态角速率测量所需的小波基函数;
步骤2:将所测量的转台动态角的频段范围均匀划分为n-1等分,形成频率序列;通过频率序列与信号采样频率Fs、小波基中心频率Fc的关系,将频率序列转换为尺度序列,建立频率序列与尺度序列一一对应;
步骤3:计算频率序列对应的小波系数,并通过小波系数矩阵描述转台动态角速率信号在所有采样时刻的各频率成分的相对含量多少;
步骤3实现方法为,
对转台的角度编码器输出的正弦信号y(t)进行采样,设一段时间内共有p个采样点y(tk),(1≤k≤p,k∈Z),其中tk为时刻,y(tk)为tk时刻采样到正弦信号的电压幅值;以步骤2所述的尺度序列scale1,scale2,...,scalen,分别对步骤1所述的小波基函数进行平移与伸缩变换,得到n个经尺度变换的小波基函数ψ1(t),ψ2(t),...,ψn(t),时域宽度分别为w1,w2,...,wn;正弦信号y(t)在tk时刻,其频率成分fi的小波系数aik为:
小波系数aik越大,则表示y(t)在tk时刻的频率fi成分比重越大;
用矩阵An×p存储小波系数aik,(1≤i≤n,1≤k≤p,i,k∈Z),令
则小波系数矩阵An×p描述转台动态角速率信号在所有采样时刻的各频率成分f1,f2,...,fn-1,fn的相对含量多少;
步骤4:基于步骤3所述的小波系数矩阵,依次计算各时刻唯一对应的瞬时频率值;对于某时刻,频率序列对应的小波系数由矩阵得到,瞬时频率通过加权平均法计算获得,由此建立转台角速率所测正弦信号的时间-瞬时频率对应关系;
步骤5:将瞬时频率转化为转台动态角速率,实现转台动态角速率的高精度测量。
2.如权利要求1所述的一种基于小波分析的转台动态角速率测量方法,其特征在于:步骤1实现方法为,
所测量的转台动态角速率信号以角度编码器输出的正弦信号为测量基准,选用与正弦波形相似的Morlet函数作为小波基,函数表达式为:
其中ω0为小波基函数的中心频率,t为时间,j为虚数单位符号。
3.如权利要求1所述的一种基于小波分析的转台动态角速率测量方法,其特征在于:步骤2实现方法为,
所测量的转台动态角的频段范围为[fmin,fmax](fmin0),将其均匀划分为n-1等分,形成频率序列f1,f2,...,fn-1,fn,其中f1=fmin,fn=fmax;通过频率序列与信号采样频率Fs、小波基中心频率Fc的关系,将频率序列转换为尺度序列scale1,scale2,...,scalen;频率序列与尺度序列一一对应,具体转化方式为:
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