專利名稱：基于多維矢量信息的真值估計(jì)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)和信號(hào)處理領(lǐng)域，更加具體地，涉及一種基于多維矢量測量 信息的真值估計(jì)方法，該真值估計(jì)方法通過對同一測量目標(biāo)進(jìn)行正交測量，然后利用構(gòu)造 的真值估計(jì)模型對正交測量結(jié)果進(jìn)行高精度和高穩(wěn)定度的估計(jì)。
背景技術(shù)：
科研和工業(yè)領(lǐng)域一直在尋求提高測量精度的各種途徑。提高測量精度大致有兩種 方式。一種方式是提高測量器件自身的傳感精度和感應(yīng)能力；另一種是利用采集好的數(shù)據(jù)， 采用統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理的方法通過后期計(jì)算和處理達(dá)到提高測量精度的目標(biāo)。對于第二種提高測量精度方式，在目前的研究水平下，對于廣義平穩(wěn)信號(hào)測量，通 常采用兩種方式提高測量精度，一種是傳統(tǒng)的多次測量求平均值方法，另外一種是維納濾 波。對于非廣義平穩(wěn)的信號(hào)和噪聲，則通常采用卡爾曼濾波的方式。現(xiàn)今，由于卡爾曼濾波 具有的優(yōu)良性能和高度普適性，它已經(jīng)成為主流的信號(hào)處理方式。然而，在各種測量誤差 中，傳統(tǒng)的精度提高方式極難消除非零均值的高斯噪聲(如圖1)的均值部分，這一點(diǎn)成為 妨礙精度提高的關(guān)鍵因素。由于非零均值高斯噪聲的存在，采用傳統(tǒng)的最大似然估計(jì)和矩估計(jì)對真值進(jìn)行估 計(jì)，通常受到非零均值的極大影響從而使得所得到的估計(jì)值易于遠(yuǎn)離真值。此外，卡爾曼濾 波和維納濾波對這種誤差影響的消除作用也較為有限，因此需要一種新的真值處理方法
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明提供了一種真值估計(jì)方法，利用該真值估計(jì)方法，通過光纖 矢量測量結(jié)構(gòu)對同一測量變量同時(shí)進(jìn)行二維或多維正交測量，即構(gòu)造兩個(gè)或更多個(gè)不相關(guān) 的測量系統(tǒng)對同一測量變量進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，從而產(chǎn)生多維矢量測量信息，然后采用所構(gòu)造 的真值估計(jì)模型，對所獲得的多維矢量測量信息進(jìn)行真值估計(jì)，從而可以極大程度地消除 各個(gè)測量系統(tǒng)的漂移和噪聲，由此得到真值的高靈敏度和高精度的無偏估計(jì)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于正交測量的真值估計(jì)方法，包括利 用兩個(gè)或更多個(gè)正交測量單元對同一測量目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，以獲得多維測量矢量 (H...,疋);基于所獲得的多維測量矢量(A, P2,..., Vj，構(gòu)造測量結(jié)果判決函數(shù)F(R)， 其中=乂))，疋)是與多維測量矢量(H...及)中的各個(gè)矢 量相關(guān)的函數(shù)，C(R)是約束因子，R是處于45度不動(dòng)線上的點(diǎn)，所述約束因子C(R)用于規(guī) 范判決函數(shù)的極值特性和發(fā)散特性，其選取具有靈活性，并且所述判決函數(shù)F(R)在R為真 值點(diǎn)時(shí)為極值；通過在所述45度不動(dòng)線上掃描，將所構(gòu)造出的測量結(jié)果判決函數(shù)F(R)的極 值點(diǎn)作為真值點(diǎn)，并將該真值點(diǎn)對應(yīng)的值作為真值估計(jì)值。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種基于正交測量的真值估計(jì)裝置，包括兩 個(gè)或多個(gè)正交測量單元，用于對同一測量目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，以獲得多維測量矢量 (H...及);判決函數(shù)構(gòu)造單元，用于基于所獲得的多維測量矢量(Aj2,..., vj ，構(gòu)造測量結(jié)果判決函數(shù)F(R)，其中八約=/『(約,( 0^2,..乂))，是與多維測量矢 量(^,...,瓦)中的各個(gè)矢量相關(guān)的函數(shù)，(00是約束因子，R是處于45度不動(dòng)線上的點(diǎn)，所 述約束因子C(R)用于規(guī)范判決函數(shù)的極值特性和發(fā)散特性，其選取具有靈活性，并且所述 判決函數(shù)F(R)在R為真值點(diǎn)時(shí)為極值；以及真值估計(jì)值確定單元，用于通過在所述45度不 動(dòng)線上掃描，將所構(gòu)造出的測量結(jié)果判決函數(shù)F(R)的極值點(diǎn)作為真值點(diǎn)，并將該真值點(diǎn)對 應(yīng)的值作為真值估計(jì)值。為了實(shí)現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面包括后面將詳細(xì)說明并在 權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細(xì)說明了本發(fā)明的某些示例性方面。 然而，這些方面指示的僅僅是可使用本發(fā)明的原理的各種方式中的一些方式。此外，本發(fā)明 旨在包括所有這些方面以及它們的等同物。本發(fā)明的積極效果為利用本發(fā)明的基于正交測量的真值估計(jì)方法，可以有效地消除測量中產(chǎn)生的各種 漂移和噪聲，從而得到對真值的無偏估計(jì)。


通過參考以下結(jié)合附圖的說明及權(quán)利要求書的內(nèi)容，并且隨著對本發(fā)明的更全面 理解，本發(fā)明的其它目的及結(jié)果將更加明白及易于理解。在附圖中圖1是二維矢量模型示意圖；圖2是提高測量采樣率示意圖；圖3是高采樣率下的光纖測量矢量示意圖；圖4是判決函數(shù)沿不動(dòng)線掃描示意圖；圖5是三維(多維)矢量模型示意圖；圖6是典型判決函數(shù)形態(tài)；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于正交測量的真值估計(jì)方法的流程圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的基于正交測量的真值估計(jì)裝置的方框圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的正交測量單元的一個(gè)示例的示圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例的判決函數(shù)估計(jì)值和圖9中的正交測量單元的測 量值比較示圖；和圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例的判決函數(shù)精度和圖9中的正交測量單元的測量 精度比較示圖。在所有附圖中相同的標(biāo)號(hào)指示相似或相應(yīng)的特征或功能。
具體實(shí)施例方式在下面的描述中，出于說明的目的，為了提供對一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的全面理解，闡 述了許多具體細(xì)節(jié)。然而，很明顯，也可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)現(xiàn)這些實(shí)施例。 在其它例子中，為了便于描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以方框圖的形式示出。下面將參照附圖來對根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。首先以二維正交測量闡述根據(jù)本發(fā)明的基于正交測量的真值估計(jì)方法的理論原 理。
根據(jù)本發(fā)明的基于正交測量的真值估計(jì)方法可以最大程度消除非零均值高斯噪 聲和其它噪聲的影響。如圖1所示，設(shè)真值為A，利用兩套不相關(guān)的測量系統(tǒng)(S卩，正交測 量系統(tǒng)，以χ和y標(biāo)志)對同一個(gè)物理量進(jìn)行測量，測量值分別為χ、1，因此真值點(diǎn)必然落 在45度不動(dòng)線上。很顯然，僅僅通過單次測量(X，y)無法解調(diào)出真值A(chǔ)，因此通過提高采 樣率，在兩個(gè)測量輸出點(diǎn)之間進(jìn)行采樣和信號(hào)處理，如圖2所示，從而達(dá)到提高測量精度的 目的。通過多次采樣，在不動(dòng)線平面中出現(xiàn)一組二維矢量，如圖3所示?，F(xiàn)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型 如下
權(quán)利要求
1.一種基于正交測量的真值估計(jì)方法，包括利用兩個(gè)或更多個(gè)正交測量單元對同一測量目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，以獲得多維測量 矢量(H...，瓦)；基于所獲得的多維測量矢量(A, A,..., Vj，構(gòu)造測量結(jié)果判決函數(shù)F(R)，其中 F{R) = f [CiRlGivl^...,vn))，龍)是與多維測量矢量(H...龍)中的各個(gè)矢量相 關(guān)的函數(shù)，C(R)是約束因子，R是處于45度不動(dòng)線上的點(diǎn)，所述約束因子C(R)用于規(guī)范判 決函數(shù)的極值特性和發(fā)散特性，其選取具有靈活性，，并且所述判決函數(shù)F (R)在R為真值點(diǎn) 時(shí)為極值；通過在所述45度不動(dòng)線上掃描，將所構(gòu)造出的測量結(jié)果判決函數(shù)F(R)的極值點(diǎn)作為 真值點(diǎn)，并將該真值點(diǎn)對應(yīng)的值作為真值估計(jì)值。
2.如權(quán)利要求1所述的真值估計(jì)方法，其中，所述矢量函數(shù)是
3.一種基于正交測量的真值估計(jì)裝置，包括兩個(gè)或多個(gè)正交測量單元，用于對同一測量目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，以獲得多維測量 矢量(H...，瓦)；判決函數(shù)構(gòu)造單元，用于基于所獲得的多維測量矢量(A, A,..., Vj，構(gòu)造測量 結(jié)果判決函數(shù)F(R)，其中=乂))，是與多維測量矢量(巧,込中的各個(gè)矢量相關(guān)的函數(shù)，C(R)是約束因子，R是處于45度不動(dòng)線上的點(diǎn)，所述 約束因子C(R)用于規(guī)范判決函數(shù)的極值特性和發(fā)散特性，其選取具有靈活性，，并且所述 判決函數(shù)F(R)在R為真值點(diǎn)時(shí)為極值；以及真值估計(jì)值確定單元，用于通過在所述45度不動(dòng)線上掃描，將所構(gòu)造出的測量結(jié)果判 決函數(shù)F(R)的極值點(diǎn)作為真值點(diǎn)，并將該真值點(diǎn)對應(yīng)的值作為真值估計(jì)值。
4.如權(quán)利要求3所述的真值估計(jì)裝置，其中，所述矢量函數(shù)=。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于正交測量的真值估計(jì)方法，包括利用兩個(gè)或更多個(gè)正交測量單元對同一測量目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，以獲得多維測量矢量基于所獲得的多維測量矢量構(gòu)造測量結(jié)果判決函數(shù)F(R)，其中是與多維測量矢量中的各個(gè)矢量相關(guān)的函數(shù)，C(R)是約束因子，R是處于45度不動(dòng)線上的掃描動(dòng)點(diǎn)，所述約束因子C(R)用于規(guī)范判決函數(shù)的極值特性和發(fā)散特性，其選取具有靈活性，并且所述判決函數(shù)F(R)在R為真值點(diǎn)時(shí)取得極值；通過在所述45度不動(dòng)線上掃描，將所構(gòu)造出的測量結(jié)果判決函數(shù)F(R)的極值點(diǎn)作為真值點(diǎn)，并將該真值點(diǎn)對應(yīng)的值作為真值估計(jì)值。
文檔編號(hào)G01P3/36GK102042849SQ20101060321
公開日2011年5月4日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者李正斌, 楊易, 王子南, 邵珊 申請人:北京大學(xué)