專利名稱：基于多維矢量信息的真值估計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 信息的真值估計方法，該真值估計方法通過對同一測量目標(biāo)進行正交測量，然后利用構(gòu)造 的真值估計模型對正交測量結(jié)果進行高精度和高穩(wěn)定度的估計。
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)計信號處理的方法通過后期計算和處理達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)的信號和噪聲，則通常采用卡爾曼濾波的方式?，F(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)的最大似然估計和矩估計對真值進行估 計，通常受到非零均值的極大影響從而使得所得到的估計值易于遠離真值。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方法，利用該真值估計方法，通過光纖 矢量測量結(jié)構(gòu)對同一測量變量同時進行二維或多維正交測量，即構(gòu)造兩個或更多個不相關(guān) 的測量系統(tǒng)對同一測量變量進行實時測量，從而產(chǎn)生多維矢量測量信息，然后采用所構(gòu)造 的真值估計模型，對所獲得的多維矢量測量信息進行真值估計，從而可以極大程度地消除 各個測量系統(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。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于正交測量的真值估計方法，包括利 用兩個或更多個正交測量單元對同一測量目標(biāo)同時進行實時測量，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)中的各個矢 量相關(guān)的函數(shù)，C(R)是約束因子，R是處于45度不動線上的點，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 值點時為極值；通過在所述45度不動線上掃描，將所構(gòu)造出的測量結(jié)果判決函數(shù)F(R)的極 值點作為真值點，并將該真值點對應(yīng)的值作為真值估計值。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裝置，包括兩 個或多個正交測量單元，用于對同一測量目標(biāo)同時進行實時測量，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)中的各個矢量相關(guān)的函數(shù)，(00是約束因子，R是處于45度不動線上的點，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為真值點時為極值；以及真值估計值確定單元，用于通過在所述45度不 動線上掃描，將所構(gòu)造出的測量結(jié)果判決函數(shù)F(R)的極值點作為真值點，并將該真值點對 應(yīng)的值作為真值估計值。為了實現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本發(fā)明的一個或多個方面包括后面將詳細說明并在 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。


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)明的實施例的基于正交測量的真值估計方法的流程圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的基于正交測量的真值估計裝置的方框圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的正交測量單元的一個示例的示圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個示例的判決函數(shù)估計值和圖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)號指示相似或相應(yīng)的特征或功能。
具體實施例方式在下面的描述中，出于說明的目的，為了提供對一個或多個實施例的全面理解，闡 述了許多具體細節(jié)。然而，很明顯，也可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實現(xiàn)這些實施例。 在其它例子中，為了便于描述一個或多個實施例，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)明的各個實施例進行詳細描述。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)對同一個物理量進行測量，測量值分別為χ、1，因此真值點必然落 在45度不動線上。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，在兩個測量輸出點之間進行采樣和信號處理，如圖2所示，從而達到提高測量精度的 目的。通過多次采樣，在不動線平面中出現(xiàn)一組二維矢量，如圖3所示。現(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方法，包括利用兩個或更多個正交測量單元對同一測量目標(biāo)同時進行實時測量，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)中的各個矢量相 關(guān)的函數(shù)，C(R)是約束因子，R是處于45度不動線上的點，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 時為極值；通過在所述45度不動線上掃描，將所構(gòu)造出的測量結(jié)果判決函數(shù)F(R)的極值點作為 真值點，并將該真值點對應(yīng)的值作為真值估計值。
2.如權(quán)利要求1所述的真值估計方法，其中，所述矢量函數(shù)是
3.一種基于正交測量的真值估計裝置，包括兩個或多個正交測量單元，用于對同一測量目標(biāo)同時進行實時測量，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,込中的各個矢量相關(guān)的函數(shù)，C(R)是約束因子，R是處于45度不動線上的點，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為真值點時為極值；以及真值估計值確定單元，用于通過在所述45度不動線上掃描，將所構(gòu)造出的測量結(jié)果判 決函數(shù)F(R)的極值點作為真值點，并將該真值點對應(yīng)的值作為真值估計值。
4.如權(quán)利要求3所述的真值估計裝置，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方法，包括利用兩個或更多個正交測量單元對同一測量目標(biāo)同時進行實時測量，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矢量相關(guān)的函數(shù)，C(R)是約束因子，R是處于45度不動線上的掃描動點，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為真值點時取得極值；通過在所述45度不動線上掃描，將所構(gòu)造出的測量結(jié)果判決函數(shù)F(R)的極值點作為真值點，并將該真值點對應(yīng)的值作為真值估計值。
文檔編號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)