一種基于Mallat算法的海洋重力測量誤差消除方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Mallat算法的海洋重力測量誤差消除方法，包括：實(shí)時獲取慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的緯度、航向和航速信息及重力儀測得的重力信號；重力儀的初始參數(shù)標(biāo)定；選擇小波函數(shù)，計算尺度函數(shù)φ(t)和小波函數(shù)Ψ(t)；計算高通濾波器和低通濾波器系數(shù)；使用Mallat算法，將重力信號根據(jù)已選的濾波器系數(shù)進(jìn)行分解，選取分解層數(shù)；根據(jù)原信號的信噪比，求取啟發(fā)式SURE閾值并以軟閾值的方法對重力信號降噪；對降噪后的重力信號重構(gòu)；利用慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出的信息計算厄特弗斯校正值，并對厄特弗斯校正值進(jìn)行濾波處理；對重構(gòu)后的重力信號進(jìn)行厄特弗斯校正。本發(fā)明補(bǔ)償了重力測量中的實(shí)時性不足的缺陷，并且可以消除重力測量中的主要誤差，提高了重力信號精度。
【專利說明】一種基于Mal Iat算法的海洋重力測量誤差消除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海洋重力測量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于Mallat算法的海洋重力測量誤差消除方法。
【背景技術(shù)】
[0002]上世紀(jì)80-90年代美國和前蘇聯(lián)便相繼開始了研制戰(zhàn)略水下潛器的無源導(dǎo)航輔助系統(tǒng)。最初的輔助方法是基于圖形匹配，包括與海底地形圖、磁場圖的匹配，但由于需要用聲納測量海底輪廓，導(dǎo)致海底地形匹配的隱蔽性較弱；同時由于磁場變化復(fù)雜目前還難以真正運(yùn)用到水下潛器導(dǎo)航中，因此重力信號和重力梯度數(shù)據(jù)成為水下潛器導(dǎo)航的主要無源信息資源。重力輔助導(dǎo)航具有精度高、隱蔽性強(qiáng)、自主性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是潛艇等水下航行器理想的水下輔助導(dǎo)航定位手段。
[0003]重力的變化信號是非常微弱的非平穩(wěn)隨機(jī)信號，在測量時，通常都是淹沒在強(qiáng)噪聲背景中，如何在這種強(qiáng)噪聲背景下提取重力信號值，是提高重力輔助導(dǎo)航精度的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的傅立葉變換處理的是平穩(wěn)信號，對于非平穩(wěn)信號，需要區(qū)分各種頻率成分，傅立葉變換不能滿足信號處理的要求。小波分析是在傅立葉變換的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，很好地彌補(bǔ)了傅立葉變換的不足。同時，Mallat算法也保證了重力信號值獲取的實(shí)時性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種基于Mallat算法的海洋重力測量誤差消除方法，旨在解決傳統(tǒng)的傅立葉變換處理的是平穩(wěn)信號，對于非平穩(wěn)信號，需要區(qū)分各種頻率成分，傅立葉變換不能滿足信號處理要求的問題。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于Mallat算法的海洋重力測量誤差消除方法，該基于Mallat算法的海洋重力測量誤差消除方法包括以下步驟:
[0006]步驟一、將高精度的慣導(dǎo)系統(tǒng)與重力儀安裝在同一固定基座上，實(shí)時獲取慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的緯度、航向和航速等信息及重力儀測得的重力信號；
[0007]步驟二、重力儀的初始參數(shù)標(biāo)定:標(biāo)度因數(shù),零點(diǎn)漂移(mgal/h),重力參考基站的重力值；在測量前要對重力儀的零點(diǎn)漂移進(jìn)行標(biāo)定；
[0008]步驟三、選取小波函數(shù)，根據(jù)選擇的小波函數(shù)，計算尺度函數(shù)小⑴和小波函數(shù)￥⑴；設(shè)W (t) G L2(R)，傅立葉變化為W (CO)，如果滿足
【權(quán)利要求】
1.一種基于Mallat算法的海洋重力測量誤差消除方法，其特征在于，該基于Mallat算法的海洋重力測量誤差消除方法包括以下步驟: 步驟一、將高精度的慣導(dǎo)系統(tǒng)與重力儀安裝在同一固定基座上，實(shí)時獲取慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸出的緯度、航向和航速信息及重力儀測得的重力信號； 步驟二、重力儀的初始參數(shù)標(biāo)定:標(biāo)度因數(shù)，零點(diǎn)漂移，重力參考基站的重力值；在測量前要對重力儀的零點(diǎn)漂移進(jìn)行標(biāo)定； 步驟三、選取小波函數(shù)，根據(jù)選擇的小波函數(shù)，計算尺度函數(shù)0 (t)和小波函數(shù)W (t)；設(shè)W (t) G L2 (R)，傅立葉變化為W (?)，如果滿足
2.如權(quán)利要求1所述的基于Mallat算法的海洋重力測量誤差消除方法，其特征在于，在步驟二中:對重力儀的零點(diǎn)漂移進(jìn)行標(biāo)定的具體方法為: 假設(shè)某次海洋重力測量開始和結(jié)束時分別在基點(diǎn)A和B上進(jìn)行了比對觀測，己知基點(diǎn)A的絕對重力值為gA, B點(diǎn)的絕對重力值為gB,兩基點(diǎn)的絕對重力之差為Ag=gB-gA，重力儀在基點(diǎn)A和B上比對讀數(shù)分別為g/和gB'，差值為Ag' =gB' -g/，比對的相應(yīng)時間分別為扒和tB，時間差為At = tB_tA，則測量的零點(diǎn)漂移變化率為
3.如權(quán)利要求1所述的基于Mallat算法的海洋重力測量誤差消除方法，其特征在于，在步驟六中:選取啟發(fā)式SURE閾值并以軟閾值的方法對重力信號降噪，基于Stein無偏似然估計SURE的軟閾值估計是對于給定的閾值t，得到似然估計，然后將似然函數(shù)最小，得到所需要閾值；長對數(shù)閾值是從得到最小極大值方差的閾值t乘以一個系數(shù)√LOG(LENGTH)(S)得到的閾值； 在求得閾值后，采用軟閾值法將邊界出現(xiàn)不連續(xù)的點(diǎn)收縮到零，軟閾值法可有效的避免間斷，使得重建的重力信號比較光滑。
4.如權(quán)利要求1所述的基于Mallat算法的海洋重力測量誤差消除方法，其特征在于，在步驟七中，對降噪后的重力信號重構(gòu)，根據(jù)Parseval公式，證明連續(xù)小波存在逆變換，逆變換公式為
5.如權(quán)利要求4所述的基于Mallat算法的海洋重力測量誤差消除方法，其特征在于，對同一段重力信號分別進(jìn)行三次濾波處理。
6.如權(quán)利要求1所述的基于Mallat算法的海洋重力測量誤差消除方法，其特征在于，在步驟八中，利用慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出的航向、位置和速度信息對所測的重力信號進(jìn)行厄特弗斯校正，當(dāng)載體在自傳地球表面運(yùn)動時，離心力和科氏力對安裝在載體上的重力儀所產(chǎn)生的影響成為厄特弗斯效應(yīng)，假設(shè)載體的航向角為V，航速為V，水下載體的航行深度為h ;則東向和北向的分速度，Ve = Vsin V，Vn = Vcos V，用Re近似作為緯度為L處的地球半徑，東向分速度在地球自轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上增加了一個角速度，大小為
7.如權(quán)利要求6所述的基于Mallat算法的海洋重力測量誤差消除方法，其特征在于，利用慣導(dǎo)系統(tǒng)輸出的航向、緯度和速度信息都不同程度上被噪聲污染，計算出來的厄特弗斯校正值含有噪聲的信號，選取同樣的參數(shù)對厄特弗斯校正值也進(jìn)行濾波處理，消除慣導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)致的噪聲，保證厄 特弗斯校正值在時間上與重力信號值一一對應(yīng)。
【文檔編號】G01V7/06GK103605167SQ201310563343
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】周廣濤, 姜鑫, 趙博, 夏秀瑋, 郝勤順, 孫艷濤, 于春陽, 趙維珩 申請人:哈爾濱工程大學(xué)