激光与光电子学进展, 2020, 57 (15): 150601, 网络出版: 2020-08-04   

基于改进集合经验模态分解的陀螺信号降噪方法 下载: 966次

De-Noising Method for Gyroscope Signal Based on Improved Ensemble Empirical Mode Decomposition
作者单位
天津大学微电子学院, 天津 300072
图 & 表

图 1. 信噪比为5 dB的Blocks信号经EEMD后的结果。(a)含噪信号;(b)IMF分量;(c)残余分量和部分IMF分量

Fig. 1. Results of Blocks signal obtaiend by EEDM with RSN=5 dB. (a) Noisy signal; (b) IMF components; (c) residual component and partial IMF components

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图 2. EEMD-M原理框图

Fig. 2. Principle of proposed EEMD-M

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图 3. 信噪比为5 dB的Blocks信号经EEMD后各IMF分量与原信号的相关系数值

Fig. 3. Correlation coefficient of IMF components and original signal after EEMD for Blocks signal with RSN=5 dB

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图 4. 原始信号及不同算法对陀螺信号的降噪结果(以z轴为例)。(a)原始噪声;(b)小波去噪;(c) EMD去噪;(d) DFA-EMD去噪;(e) EEMD去噪;(f)所提算法

Fig. 4. Original signal and de-noising results of gyroscope signal using different algorithms (taking z-axis as an example). (a) Original signal; (b) wavelet denoising; (c) EMD denoising; (d) DFA-EMD denoising; (e) EEMD denoising; (f) proposed algorithm

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图 5. 原始信号及不同算法降噪后信号的Allan方差结果

Fig. 5. Allan variance results of original signal and de-noising signals obtained by different algorithms

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表 1本文EEMD-M与其他几种算法对Blocks信号降噪的结果对比

Table1. Comparison of de-noising results for Blocks signal using proposed EEMD-M and some other algorithms

SignalInput RSN /dBRSN after denoising /dB
WaveletEMDEMD-DFAEEMDProposed method
19.469.6310.067.7112.97
210.329.8110.798.7413.50
310.759.8311.629.6713.96
411.509.1412.4110.6914.48
511.909.2013.1711.6514.99
612.7213.8713.7812.5915.41
713.2614.5814.7813.5415.87
Blocks814.0615.2514.6914.4316.50
914.5616.0215.8015.3117.05
1015.1416.6214.2516.1817.61
1115.9217.0516.1016.9018.15
1216.7117.5614.4017.7918.92
1317.4316.6017.8218.4719.54
1418.3017.0315.5019.1220.06
1518.8817.7918.6619.8220.51

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表 2本文算法与其他几种算法对陀螺信号的降噪结果对比

Table2. Comparison of de-noising results of gyroscope signal using proposed algorithm and some other algorithms

SignalNoisysignalWaveletdenoising signalEMD signalDFA-EMDsignalEEMDsignalSignal obtained byproposed method
MSE4.4075×10-21.0777×10-29.2160×10-38.3660×10-38.7990×10-37.5510×10-3
MAE0.16720.09010.08680.08630.08660.0862
Maximum error0.85370.35720.27640.21230.23480.1143

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吴倩, 刘昱. 基于改进集合经验模态分解的陀螺信号降噪方法[J]. 激光与光电子学进展, 2020, 57(15): 150601. Qian Wu, Yu Liu. De-Noising Method for Gyroscope Signal Based on Improved Ensemble Empirical Mode Decomposition[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2020, 57(15): 150601.

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