Allan方差

摘要： 本文提出了一种超小型磁选态铯原子钟。与传统的小型铯原子钟相比,超小型铯钟体积减小40%,其中铯束管体积减小23%,频标电路体积减小48%。采用数值方法研究了该钟的性能,结果表明,与传统小型铯钟LIP Cs-3000相比,超小型铯钟的Ramsey线宽增大67%,信噪比增大36%。该超小型铯钟体积约为27 L,预计Allan偏差介于1.0×10^(-11)/■~3.3×10^(-11)/■之间。数值计算结果为超小型铯钟的研制奠定了理论基础。

摘要： 基于Allan方差和功率谱密度的关系,测定陀螺仪的角度随机游走、零偏不稳定性、角速率随机游走等分形噪声的功率谱密度;利用测定的分形噪声功率谱密度计算对应噪声的比例因子,并采用快速傅里叶变换仿真三种分形噪声的时间序列样本。用最小二乘法拟合仿真分形噪声得到对数斜率并与分形噪声的标准功率谱比对,验证了仿真分形噪声的真实性。推导基于陀螺仪的轨道高低不平顺检测算法,并以正弦波窄带信号模拟轨道不平顺,通过链式法则对时间和空间求导以获取高低不平顺对应的陀螺仪角速率。陀螺仪角速率叠加仿真分形噪声后,基于陀螺仪的轨道高低不平顺算法获得轨道不平顺,减去相同的算法流程处理未叠加噪声的陀螺仪角速率获得的轨道不平顺,二者差值可表征陀螺仪噪声对轨道高低不平顺检测的影响。

摘要： 在利用微惯性器件实时读取定位数据实验中,针对实验器材输出信息受温度、环境设置等因素影响,导致输出信息中含有各种各样误差有待辨识等问题,提出采用艾伦方差(Allan variance)分析方法:通过对实验数据分组实验获取每组数据平均值,再按照分析原理处理均值化后数据,按照计算公式获取方差值,绘制Allan标准差与时间关系双对数曲线,阐述了数据分析处理过程,即对定位数据获取实验实时分析,并使用分段拟合方法,获取每种误差系数。对器件误差进行研究目的在于更有效地对器件使用中伴随的误差进行标定与补偿。实验结果表明,Allan方差法能够有效地辨识微惯性器件误差成分,为惯性器件的设计提供依据,证明Allan方差方法的实用性、可靠性。

摘要： 针对微机电系统(MEMS)陀螺仪易受影响且随机误差较大,导致建立模型不准确和测量精度低的问题,该文提出了一种改进的自适应卡尔曼滤波方法。首先建立ARMA模型,在传统卡尔曼算法中引入衰减系数以减小系统旧值的影响,同时引入基于系统新息突变的预测误差矩阵清除系统的突变值。使用Allan方差对原始陀螺仪数据和滤波后的陀螺仪数据进行分析对比。结果表明,实验所用陀螺仪的角度随机游走、零偏不稳定性和角速率随机游走至少小了1个数量级,标准差明显减小,这表明改进算法有效抑制了随机噪声,提高了MEMS的性能。

摘要： 基于磁流体动力学(Magnetohydrodynamics, MHD)的角速度传感器兼具低噪声、宽频带、耐冲击等特点,在微角振动测量与抑制领域内应用广泛。但其存在原理极限,当角旋转频率较低时,在反电动势和粘滞力的作用下,传感器输出性能不佳。实际应用时,MHD角速度传感器需要与其他低频传感器组合测量,进而实现DC-1 kHz的全频带测量。针对传统卡尔曼滤波算法更新过程中协方差矩阵容易失去正定性,导致滤波发散的问题,基于协方差更新的Joseph形式,提出了一种平方根卡尔曼滤波算法,利用Allan方差计算并实时更新测量协方差矩阵,实现了MHD角速度传感器与MEMS陀螺仪的组合测量。仿真及实验结果表明:该方法具有较好的实时性,且能够实现较好的融合效果,0~60 Hz频段内最大标度因数抖动小于2.5%,非线性误差小于1%。

摘要： 光纤陀螺在随机误差方面表现出极佳的性能优势,并不断向超高精度方向发展。结合所在研发团队近几年的最新研究成果,分析了高精度光纤陀螺及惯导系统的发展现状。重点突破了超高精度光纤陀螺的结构设计与仿真、超长细径大直径精密环圈设计、误差抑制与标度提升以及陀螺极限精度测试等关键技术,研制的高精度光纤陀螺Allan方差探底值测试精度达到0.000005°/h。同时,介绍了平台旋转调制与载体角运动隔离、热/磁引起的航向效应误差抑制及残差补偿、高精度重力场误差模型构建与补偿等系统技术。首次开展了水下长航时自主导航试验,验证了舰船长航时光纤陀螺惯导系统技术的可行性和优势。最后对高精度光纤陀螺及惯导系统未来发展进行了展望。

摘要： 频率稳定度是铷原子钟计量测试中一项重要的技术指标。在对铷原子钟频率稳定度进行长期测试,并对测试数据进行分析研究的基础上,提出了一种基于抗差最小二乘法+改进Allan方差的频率稳定度计算方法,通过稳定的频率漂移补偿Allan方差中频率漂移造成的误差,用以减小传统频率稳定度计算方法中的测试误差,提高测试结果的准确性。以计量实验室实测的时差数据对该算法进行验证,结果表明该算法有效地降低铷原子钟稳定频率漂移对其频率稳定度的影响,可应用于铷原子钟的频率稳定度测量中。

摘要： 光纤旋转地震仪具有宽频带、高灵敏度、便携等优点,在地震旋转运动的观测中有着广阔的应用前景.光学旋转地震仪的性能会受观测环境噪声的影响,因此,在低噪环境下测试仪器的自噪声、验证其对远震信号的分辨能力是非常有意义的.利用淮南停产的潘一东煤矿-848 m的地下巷道空间,我们开展了深部地下地震联合观测试验,对比了R-2型电化学式旋转地震仪与FOS1、FOS2、FOS3三种光纤旋转地震仪的自噪声水平,及其记录的远震Love波信号垂向旋转分量与切向加速度的相干性.观测与分析结果表明:光纤旋转地震仪的灵敏度高于R-2电化学式;较小的体积使得FOS3型六分量地震计的自噪声较高,而相对大体积的FOS1型单分量与FOS2型双分量光纤旋转地震计具有更低的自噪声和Allan方差,能有效捕获1000 km左右的远震旋转信号,且二者观测地震事件的波形具有较高的一致性.表明深地环境可用于光纤旋转地震仪的自噪声测试和比对,且有助于国内旋转地震仪性能的提高.

摘要： GPS坐标时间序列中存在时空相关的噪声,对其进行噪声特性分析具有重要意义,基于此,本文采用基于速率的Allan方差对其进行分析,选取6个GPS基准站坐标时间序列数据进行试算,并将计算结果与最大似然估计得到的结果进行对比,验证了基于速率的Allan方差方法的有效性及优越性。

摘要： 针对惯性测量单元在不同载体上的装配需求,设计了一种非质心构型的微惯性测量单元(MIMU).MIMU采用3个单轴陀螺仪和2个三轴加速度计的配置方案,其机械结构外形为中空圆柱形,各个传感器的安装位置远离测量装置的质心位置,因此称为非质心构型的MIMU.结合各个传感器的安装位置,分析了非质心构型下的传感器误差特性,建立误差模型,提出基于最小二乘拟合的分立式快速标定方法,利用三轴转台和离心机等实验设备分别对各项误差参数进行了有效的标定和补偿.最后利用Allan方差分析方法,结合实际的测量数据,得到了MIMU中传感器的各项性能指标,进而为后续研究工作提供了可靠的测量装置和数据源.

摘要： 根据原子钟信号噪声的特点,引入了小波分析的处理方法,并给出了小波分析函数的数学模型和滤波器构建方法。利用该方法对氢原子钟的钟差数据进行分析,并利用allan方差对处理结果进行评估,结果显示小波分析方法有效地减弱了原子钟信号噪声,原子钟的频率稳定度得到了明显提高。

摘要： 针对于GPS/INS组合导航中GPS输出的位置和速度误差模型构建的问题,提出了一种利用Allan方差误差辨识的组合导航GPS观测值误差建模方法.首先介绍了Allan方差的原理和计算方法,利用其对GPS位置和速度观测值误差进行辨识,发现1阶Gauss　Markov模型比较符合GPS位置和速度的误差特性,结合INS动力模型,给出了组合导航详细的动力学模型和观测模型.最后利用实测数据验证了新建模型的有效性.结果表明:对于GPS的位置和速度观测值误差,相对传统的白噪声模型,1阶Gauss　Markov模型可靠性和准确性更高,利用Gauss　Markov的新建模型能够有效提高组合导航的位置和速度精度,与此同时,姿态角误差,尤其是航向角误差大幅度降低.

摘要： 针对于GPS/INS组合导航中GPS输出的位置和速度误差模型构建的问题,提出了一种利用Allan方差误差辨识的组合导航GPS观测值误差建模方法.首先介绍了Allan方差的原理和计算方法,利用其对GPS位置和速度观测值误差进行辨识,发现1阶Gauss　Markov模型比较符合GPS位置和速度的误差特性,结合INS动力模型,给出了组合导航详细的动力学模型和观测模型.最后利用实测数据验证了新建模型的有效性.结果表明:对于GPS的位置和速度观测值误差,相对传统的白噪声模型,1阶Gauss　Markov模型可靠性和准确性更高,利用Gauss　Markov的新建模型能够有效提高组合导航的位置和速度精度,与此同时,姿态角误差,尤其是航向角误差大幅度降低.

摘要： 针对于GPS/INS组合导航中GPS输出的位置和速度误差模型构建的问题,提出了一种利用Allan方差误差辨识的组合导航GPS观测值误差建模方法.首先介绍了Allan方差的原理和计算方法,利用其对GPS位置和速度观测值误差进行辨识,发现1阶Gauss　Markov模型比较符合GPS位置和速度的误差特性,结合INS动力模型,给出了组合导航详细的动力学模型和观测模型.最后利用实测数据验证了新建模型的有效性.结果表明:对于GPS的位置和速度观测值误差,相对传统的白噪声模型,1阶Gauss　Markov模型可靠性和准确性更高,利用Gauss　Markov的新建模型能够有效提高组合导航的位置和速度精度,与此同时,姿态角误差,尤其是航向角误差大幅度降低.

摘要： 针对于GPS/INS组合导航中GPS输出的位置和速度误差模型构建的问题,提出了一种利用Allan方差误差辨识的组合导航GPS观测值误差建模方法.首先介绍了Allan方差的原理和计算方法,利用其对GPS位置和速度观测值误差进行辨识,发现1阶Gauss　Markov模型比较符合GPS位置和速度的误差特性,结合INS动力模型,给出了组合导航详细的动力学模型和观测模型.最后利用实测数据验证了新建模型的有效性.结果表明:对于GPS的位置和速度观测值误差,相对传统的白噪声模型,1阶Gauss　Markov模型可靠性和准确性更高,利用Gauss　Markov的新建模型能够有效提高组合导航的位置和速度精度,与此同时,姿态角误差,尤其是航向角误差大幅度降低.

摘要： 针对于GPS/INS组合导航中GPS输出的位置和速度误差模型构建的问题,提出了一种利用Allan方差误差辨识的组合导航GPS观测值误差建模方法.首先介绍了Allan方差的原理和计算方法,利用其对GPS位置和速度观测值误差进行辨识,发现1阶Gauss　Markov模型比较符合GPS位置和速度的误差特性,结合INS动力模型,给出了组合导航详细的动力学模型和观测模型.最后利用实测数据验证了新建模型的有效性.结果表明:对于GPS的位置和速度观测值误差,相对传统的白噪声模型,1阶Gauss　Markov模型可靠性和准确性更高,利用Gauss　Markov的新建模型能够有效提高组合导航的位置和速度精度,与此同时,姿态角误差,尤其是航向角误差大幅度降低.

摘要： Allan方差与Hadamard方差是在时域分析频率稳定度的最常用的方法,可利用其分析各种原子钟的稳定性,并可以用以区分在不同采样时间频率源所表现的噪声类型.但两种方差本身存在一定的区别,在频率源的输出频率存在线性漂移时,采用Hadand方差可以表示振荡器时域的频率稳定度,同时消除了频率线性漂移的影响.本文主要讨论这两种不同方差在原子钟稳定度分析中的异同与在原子钟噪声分析中的应用。

摘要： Allan方差与Hadamard方差是在时域分析频率稳定度的最常用的方法,可利用其分析各种原子钟的稳定性,并可以用以区分在不同采样时间频率源所表现的噪声类型.但两种方差本身存在一定的区别,在频率源的输出频率存在线性漂移时,采用Hadand方差可以表示振荡器时域的频率稳定度,同时消除了频率线性漂移的影响.本文主要讨论这两种不同方差在原子钟稳定度分析中的异同与在原子钟噪声分析中的应用。

摘要： Allan方差与Hadamard方差是在时域分析频率稳定度的最常用的方法,可利用其分析各种原子钟的稳定性,并可以用以区分在不同采样时间频率源所表现的噪声类型.但两种方差本身存在一定的区别,在频率源的输出频率存在线性漂移时,采用Hadand方差可以表示振荡器时域的频率稳定度,同时消除了频率线性漂移的影响.本文主要讨论这两种不同方差在原子钟稳定度分析中的异同与在原子钟噪声分析中的应用。

摘要： Allan方差与Hadamard方差是在时域分析频率稳定度的最常用的方法,可利用其分析各种原子钟的稳定性,并可以用以区分在不同采样时间频率源所表现的噪声类型.但两种方差本身存在一定的区别,在频率源的输出频率存在线性漂移时,采用Hadand方差可以表示振荡器时域的频率稳定度,同时消除了频率线性漂移的影响.本文主要讨论这两种不同方差在原子钟稳定度分析中的异同与在原子钟噪声分析中的应用。

摘要： 本发明公开基于Allan方差和随机多项式提高陀螺仪精度的方法,涉及提高仪器精度的技术领域；通过Allan方差方法对角速率数据进行处理，辨识出数据中含有的影响陀螺仪随机误差的噪声源，建立陀螺仪随机误差模型，利用随机多项式对陀螺仪随机误差模型进行逼近，将陀螺仪随机误差模型转化为确定的随机多项式系数的微分方程，进而对微分方程进行求解，得到每一时刻随机多项式的系数，从而计算出陀螺仪输出信号的统计信息，进一步分析获得陀螺仪的随机误差的误差精度，根据误差精度对陀螺仪的随机误差进行补偿，本发明将随机问题转化为确定性问题，快速有效地提高陀螺仪的精度，减少计算量和计算时间，同时通用性好，具有广泛应用价值。

摘要： 本发明公开了一种运动平台下基于ALLAN方差分析的望远镜自动指向修正方法，望远镜的定位精度与机械系统的运动精度相关，受到机械、电器设备、软件控制算法影响。随着电子技术的发展，加工装配中的机械误差成为影响定位精度的主要因素。机械误差主要来至于零部件加工误差、轴承误差、望远镜装配误差和结构变形等。安装运动平台上的光电跟踪系统会受到载体运动、振动等的影响，而且，由于惯性器件的使用，将会引入对准误差、惯性敏感器件的漂移误差等。本发明在望远镜指向基本原理和指向误差来源分析的基础上，建立了运动平台下基于ALLAN方差分析的自动指向修正模型，不仅修正精度和模型稳定性有所提高，而且实现了自动指向修正。

摘要： 本发明属于通信技术领域，具体的说是一种基于Allan方差的辐射源个体识别方法。本发明基于Allan方差的辐射源个体识别方法，利用了实际辐射源中非线性器件带来的不同非线性特征。事实上，在本发明中，不同的辐射源被看做不同的非线性系统，基于此原则，Allan方差被用来提取这些非线性系统的特征，进而识别不同的系统。由于不同的相关时间下计算所得的Allan标准差具有不同的含义，本发明使用了三个相关时间下的Allan标准差组成特征向量，加强识别的有效性。

摘要： 本发明公开了一种基于模糊控制的时变窗长动态Allan方差分析方法，属于惯性导航技术领域。该方法根据光纤陀螺输出信号特性，设计以光纤陀螺输出信号的一次变化率和二次变化率为判断依据的模糊控制器选择动态Allan方差的窗口长度，计算信号的动态Allan方差，实现对光纤陀螺输出信号动态特征的有效分析。在此基础上，提出基于雷达图的算法性能评估指标，实现算法性能的有效评估。该发明适用于光纤陀螺的噪声分析过程。

摘要： 本发明公开了一种基于Allan方差的无人机姿态角解算的方法及系统，包括步骤：(1)根据陀螺仪的测量值解算出理论重力加速度，将理论重力加速度与实际重力加速度进行叉乘，获得重力场误差补偿量；(2)利用Allan方差法对陀螺仪进行随机噪声分析获得陀螺仪的零偏不稳定性；(3)基于获取的零偏不稳定性计算陀螺仪零偏不稳定性误差补偿量；(4)通过获取的零偏不稳定性误差以及重力场误差补偿共同校正陀螺仪，利用校正后陀螺仪的测量值推算新的四元数，利用新的四元数解算姿态角。本发明能够利用Allan方差分析陀螺仪误差并量化误差，结合重力场误差补偿陀螺仪，实现使用六轴数据即可达到九轴数据的测量精度，达到了降低系统硬件复杂度的目的。

摘要： 本发明公开基于Allan方差和随机多项式提高陀螺仪精度的方法,涉及提高仪器精度的技术领域；通过Allan方差方法对角速率数据进行处理，辨识出数据中含有的影响陀螺仪随机误差的噪声源，建立陀螺仪随机误差模型，利用随机多项式对陀螺仪随机误差模型进行逼近，将陀螺仪随机误差模型转化为确定的随机多项式系数的微分方程，进而对微分方程进行求解，得到每一时刻随机多项式的系数，从而计算出陀螺仪输出信号的统计信息，进一步分析获得陀螺仪的随机误差的误差精度，根据误差精度对陀螺仪的随机误差进行补偿，本发明将随机问题转化为确定性问题，快速有效地提高陀螺仪的精度，减少计算量和计算时间，同时通用性好，具有广泛应用价值。

摘要： 本发明公开了一种运动平台下基于ALLAN方差分析的望远镜自动指向修正方法，望远镜的定位精度与机械系统的运动精度相关，受到机械、电器设备、软件控制算法影响。随着电子技术的发展，加工装配中的机械误差成为影响定位精度的主要因素。机械误差主要来至于零部件加工误差、轴承误差、望远镜装配误差和结构变形等。安装运动平台上的光电跟踪系统会受到载体运动、振动等的影响，而且，由于惯性器件的使用，将会引入对准误差、惯性敏感器件的漂移误差等。本发明在望远镜指向基本原理和指向误差来源分析的基础上，建立了运动平台下基于ALLAN方差分析的自动指向修正模型，不仅修正精度和模型稳定性有所提高，而且实现了自动指向修正。

摘要： 本发明公开了一种融合遗传算法的Allan方差分析法，建立各随机误差项与Allan方差之间的等价模型，分别采集MEMS陀螺和加速度计在水平静止情况下输出的三轴角速率和三轴加速度信息，依据采集的角速率和加速度信息，依次对MEMS陀螺和加速度计进行Allan方差计算，得到Allan方差与相关时间τ之间的数值对应关系，采用遗传算法进行数据拟合，确定模型中的各项系数值，实现随机误差项的识别和提取。

摘要： 本发明属于通信技术领域，具体的说是一种基于Allan方差的辐射源个体识别方法。本发明基于Allan方差的辐射源个体识别方法，利用了实际辐射源中非线性器件带来的不同非线性特征。事实上，在本发明中，不同的辐射源被看做不同的非线性系统，基于此原则，Allan方差被用来提取这些非线性系统的特征，进而识别不同的系统。由于不同的相关时间下计算所得的Allan标准差具有不同的含义，本发明使用了三个相关时间下的Allan标准差组成特征向量，加强识别的有效性。

摘要： 本申请公开一种基于Allan方差理论的电流互感器状态诊断方法；首先确定光纤电流互感器组成及基本分类；分析典型光纤电流互感器波的传播过程；考虑环境因素和自身因素对光纤电流互感器的影响，确定光纤电流互感器噪声特征分类；构建基于Allan方差的光纤电流互感器状态诊断分析模型；根据Allan方差计算结果诊断互感器状态，并实现自身故障定位。该方法为光纤电流互感器在智能电网中的应用提供理论支撑。