旋转加速度计重力梯度仪数据处理方法-东南大学学报.PDFVIP

第４６卷第４期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ．４６ Ｎｏ．４ 　 ２０１６年７月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｊｕｌｙ２０１６ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１６．０４．００６ 旋转加速度计重力梯度仪数据处理方法 钱学武　 蔡体菁 （东南大学仪器科学与工程学院，南京２１００９６） 摘要：为了有效去除旋转加速度计重力梯度仪输出信号中的各种干扰噪声，提出了一种提取重 力梯度信号的有效方法．首先对重力梯度仪输出信号进行故障诊断，然后采用基于Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ最 佳一致逼近法设计的带通滤波器对故障诊断后的信号进行滤波，并对滤波后的重力梯度信号进 行梯度解调，最后采用ｄｍｅｙ小波基函数强制阈值方法对解调后的重力梯度信息做进一步去噪 处理．在重力梯度半物理仿真平台上进行了仿真试验测试，结果表明，所提方法可以有效降低有 用信号均方差，不会造成数据丢失和信号偏移，提高了重力梯度测量精度． 关键词：重力梯度仪；旋转加速度计；梯度解调；带通滤波；小波去噪 中图分类号：Ｕ６６６．１　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２０１６）０４０７０８０５ Ｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｒｏｔａｔｉｎｇａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒｇｒａｖｉｔｙｇｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ ＱｉａｎＸｕｅｗｕ　 ＣａｉＴｉｊｉｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｍｏｖｅｔｈｅｎｏｉｓｅｉｎｔｈｅｏｕｔｐｕｔｓｉｇｎａｌｓｏｆｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｇａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒｇｒａｖｉｔｙｇｒａ ｄｉｏｍｅｔｅｒｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ（ＧＧＩ），ａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｔｈｅｇｒａｖｉｔｙｇｒａｄｉｅｎｔｓｉｇｎａｌｉｓｐｒｅｓｅｎ ｔｅｄ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｔｈｅｏｕｔｐｕｔｓｉｇｎａｌｓｏｆｔｈｅＧＧＩ．Ｔｈｅｎａｂａｎｄ ｐａｓｓｉｎｇｆｉｌｔｅｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＣｈｅｂｙｓｈｅｖｏｐｔｉｍａｌｕｎｉｆｏｒｍａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｆｉｌｔｒａｔｅｔｈｅ ｄｉａｇｎｏｓｅｄｓｉｇｎａｌｓ，ａｎｄｔｈｅｏｕｔｐｕｔｓｉｇｎａｌｓｏｆｔｈｅｂａｎｄｐａｓｓｆｉｌｔｅｒａｒｅｄｅｍｏｄｕｌａｔｅｄｉｎｔｈｅｎｅｘｔｓｔｅｐ．Ｆｉ ｎａｌｌｙ，ｔｈｅｇｒａｖｉｔｙｇｒａｄｉｅｎｔｉｓｆｕｒｔｈｅｒｄｅｎｏｉｓｅｄｂｙｔｈｅｃｏｍｐｕｌｓｏｒｙｔｈｒｅｓｈｏｌｄｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅｍｙ ｗａｖｅｌｅｔｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓｔｅｓｔｅｄｏｎｔｈｅｇｒａｖｉｔｙｇｒａｄｉｅｎｔｈａｒｄｉｎｔｈｅｌｏｏｐｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｍｅａｎｓｑｕａｒｅｄｅｖｉａ ｔｉｏｎｏｆｔｈｅｕｓｅｆｕｌｓｉｇｎａｌｓａｎｄａｖｏｉｄｄａｔａｌｏｓｓｏｒｓｉｇｎａｌｏｆｆｓｅｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｈｅｇｒａｖｉｔｙｇｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒａｖｉｔｙｇｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ；ｒｏｔａｔｉｎｇａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ；ｇｒａｄｉｅｎｔｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ｂａｎｄｐａｓｓｉｎｇｆｉｌｔｅ ｒｉｎｇ；ｗａｖｅｌｅｔｄｅｎｏｉｓｉｎｇ 　　高精度重力梯度测量对于空间科学、地球科 旋转