一种扰动运动统计特性的解析计算方法技术

本发明专利技术涉及一种扰动运动统计特性的解析计算方法，该方法经过扰动信息提取、自相关序列计算、自相关函数拟合、功率谱密度计算等步骤，定量给出载体运动的自相关和功率谱密度函数的具体参数，可以直接计算外部扰动频率点的功率谱密度，克服了以前功率谱密度尖峰与跳变严重，对扰动特性描述不精确的缺点，实现了对载体运动扰动特性的量化描述，精度高、数据平滑；本发明专利技术方法能够通过数值计算方法，准确、简单、定量计算出载体运动的扰动特性。

An analytic calculation method for statistical characteristics of disturbance motion

The invention relates to a method of calculating the statistical characteristics of motion disturbance analysis steps of this method after disturbance information extraction, autocorrelation sequence calculation, autocorrelation function, power spectral density calculation fitting, the specific parameters of the autocorrelation and power spectral density Quantitative carrier motion function, power can be directly calculate the external disturbance frequency spectrum the density, to overcome the previous power spectral density peak and jump to serious disturbance characteristics description is not precise, realize quantitative description of disturbance characteristics of the vehicle motion, high precision, data smoothing; the method of the invention can through numerical calculation method, accurate, simple, quantitative calculation of the disturbance characteristics of the movement of the carrier.

【技术实现步骤摘要】
一种扰动运动统计特性的解析计算方法
本专利技术涉及一种扰动运动统计特性的解析计算方法，属于力学环境试验

技术介绍
扰动运动的谱分析可以通过对扰动信号直接进行傅里叶变换实现，根据幅值谱大小及其对应频率得到扰动特性。但是这种方法得到的幅值谱曲线存在较大的尖峰与跳变(如图2所示)，使得扰动特性结果不够准确。此后人们通过扰动信号的功率谱密度分析来获得扰动特性，即通过求取信号的功率谱密度，根据功率谱密度幅值及其对应频率得到扰动特性。这一方法在工程中获得了广泛的应用。功率谱密度求取方法的主要包括周期图法、相关函数法和ARMA模型。(1)由周期图法计算功率谱密度周期图法首先将扰动信号进行分段，之后对各段扰动信号进行傅里叶变换，得到其幅值谱密度X(jω)，最后通过公式：得到信号的功率谱密度Φ(ω)。其中，N为信号分段总数，T为每段信号的总时长。但是，该方法的缺点是受噪声影响谱密度序列为离散点，由其构成的曲线不平滑。(2)由自相关序列计算功率谱密度相关函数法首先求取信号的自相关序列，之后对其进行傅里叶变换得到信号的功率谱密度。由于实际中信号的采样总是离散且时间有限的，因此直接使用公式：得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扰动运动统计特性的解析计算方法，其特征在于：包括提取载体运动信息的等间隔周期的时间序列，根据所述时间序列和期望时间序列求出扰动时间序列；根据所述扰动时间序列求出自相关序列；将所述自相关序列与自相关解析模型进行拟合，得到自相关解析模型的参数；根据所述自相关解析模型的参数，求出任意角频率处的功率谱密度。

【技术特征摘要】
1.一种扰动运动统计特性的解析计算方法，其特征在于：包括提取载体运动信息的等间隔周期的时间序列，根据所述时间序列和期望时间序列求出扰动时间序列；根据所述扰动时间序列求出自相关序列；将所述自相关序列与自相关解析模型进行拟合，得到自相关解析模型的参数；根据所述自相关解析模型的参数，求出任意角频率处的功率谱密度。2.根据权利要求1所述的解析计算方法，其特征在于：所述提取载体运动信息的等间隔周期的时间序列为x(k)，k＝0,1,…,N-1，N为正整数；所述期望时间序列为N为正整数；所述扰动时间序列为计算公式如下：3.根据权利要求2所述的解析计算方法，其特征在于：根据所述扰动时间序列求出自相关序列r(k)，具体计算公式如下：其中：l为非负整数。4.根据权利要求3所述的解析计算方法，其特征在于：将所述自相关序列与自相关解析模型进行拟合，得到自相关解析模型的参数μ、λ、α，其中μ为衰减系数，λ为周期、α为初始相位；所述自相关解析模型为：其中：t为时间；r(0)为自相关序列中第一个值。5.根据权利要求1～4之一所述的解析计算方法，其特征在于：将所述自相关序列与自相关解析模型进行拟合，得到自相关解析模型的参数μ、λ、α，包括：(1)、对自相关序列r(k)进行归一化处理，得到归一化处理后的自相关序列(2)、从自相关序列中截取部分自相关序列作为拟合的观测数据；(3)、计算当前迭代次数为l时的自相关序列的待拟合残差bk，并建立向量矩阵B，判断向量矩阵B是否满足要求，或者当前迭代次数l是否为迭代次数上限，若满足，则μ、λ、α的取值分别为当前迭代次数为l时的μl、λl、αl；若不满足，l加1，进入步骤(4)；(4)、计算上一次待拟合参数的残差，包括衰减系数残差Δμ、周期残差Δλ、初始相位残差Δα；(5)、根据衰减系数残差Δμ、周期残差Δλ、初始相位残差Δα对上一次待拟合参数进行补偿；(6)、重复(3)～(5)，利用补偿后的待拟合参数计算自相关序列的待拟合残差b...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏宗康，赵启坤，耿克达，彭智宏，魏珍虹，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11