专利名称：基于多维矢量信息的真值估计方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术和信号处理领域，更加具体地，涉及一种基于多维矢量测量 信息的真值估计方法，该真值估计方法通过对同一测量目标进行正交测量，然后利用构造 的真值估计模型对正交测量结果进行高精度和高稳定度的估计。
背景技术：
科研和工业领域一直在寻求提高测量精度的各种途径。提高测量精度大致有两种 方式。一种方式是提高测量器件自身的传感精度和感应能力；另一种是利用采集好的数据， 采用统计信号处理的方法通过后期计算和处理达到提高测量精度的目标。对于第二种提高测量精度方式，在目前的研究水平下，对于广义平稳信号测量，通 常采用两种方式提高测量精度，一种是传统的多次测量求平均值方法，另外一种是维纳滤 波。对于非广义平稳的信号和噪声，则通常采用卡尔曼滤波的方式。现今，由于卡尔曼滤波 具有的优良性能和高度普适性，它已经成为主流的信号处理方式。然而，在各种测量误差 中，传统的精度提高方式极难消除非零均值的高斯噪声(如图1)的均值部分，这一点成为 妨碍精度提高的关键因素。由于非零均值高斯噪声的存在，采用传统的最大似然估计和矩估计对真值进行估 计，通常受到非零均值的极大影响从而使得所得到的估计值易于远离真值。此外，卡尔曼滤 波和维纳滤波对这种误差影响的消除作用也较为有限，因此需要一种新的真值处理方法
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种真值估计方法，利用该真值估计方法，通过光纤 矢量测量结构对同一测量变量同时进行二维或多维正交测量，即构造两个或更多个不相关 的测量系统对同一测量变量进行实时测量，从而产生多维矢量测量信息，然后采用所构造 的真值估计模型，对所获得的多维矢量测量信息进行真值估计，从而可以极大程度地消除 各个测量系统的漂移和噪声，由此得到真值的高灵敏度和高精度的无偏估计。根据本发明的一个方面，提供了一种基于正交测量的真值估计方法，包括利 用两个或更多个正交测量单元对同一测量目标同时进行实时测量，以获得多维测量矢量 (H...,疋);基于所获得的多维测量矢量(A, P2,..., Vj，构造测量结果判决函数F(R)， 其中=乂))，疋)是与多维测量矢量(H...及)中的各个矢 量相关的函数，C(R)是约束因子，R是处于45度不动线上的点，所述约束因子C(R)用于规 范判决函数的极值特性和发散特性，其选取具有灵活性，并且所述判决函数F(R)在R为真 值点时为极值；通过在所述45度不动线上扫描，将所构造出的测量结果判决函数F(R)的极 值点作为真值点，并将该真值点对应的值作为真值估计值。根据本发明的另一方面，提供了一种基于正交测量的真值估计装置，包括两 个或多个正交测量单元，用于对同一测量目标同时进行实时测量，以获得多维测量矢量 (H...及);判决函数构造单元，用于基于所获得的多维测量矢量(Aj2,..., vj ，构造测量结果判决函数F(R)，其中八約=/『(約,( 0^2,..乂))，是与多维测量矢 量(^,...,瓦)中的各个矢量相关的函数，(00是约束因子，R是处于45度不动线上的点，所 述约束因子C(R)用于规范判决函数的极值特性和发散特性，其选取具有灵活性，并且所述 判决函数F(R)在R为真值点时为极值；以及真值估计值确定单元，用于通过在所述45度不 动线上扫描，将所构造出的测量结果判决函数F(R)的极值点作为真值点，并将该真值点对 应的值作为真值估计值。为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在 权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。 然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明 旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。本发明的积极效果为利用本发明的基于正交测量的真值估计方法，可以有效地消除测量中产生的各种 漂移和噪声，从而得到对真值的无偏估计。


通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面 理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中图1是二维矢量模型示意图；图2是提高测量采样率示意图；图3是高采样率下的光纤测量矢量示意图；图4是判决函数沿不动线扫描示意图；图5是三维(多维)矢量模型示意图；图6是典型判决函数形态；图7示出了根据本发明的实施例的基于正交测量的真值估计方法的流程图；图8示出了根据本发明的实施例的基于正交测量的真值估计装置的方框图；图9示出了根据本发明的正交测量单元的一个示例的示图；图10是根据本发明的一个示例的判决函数估计值和图9中的正交测量单元的测 量值比较示图；和图11是根据本发明的一个示例的判决函数精度和图9中的正交测量单元的测量 精度比较示图。在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施例方式在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐 述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。 在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。下面将参照附图来对根据本发明的各个实施例进行详细描述。首先以二维正交测量阐述根据本发明的基于正交测量的真值估计方法的理论原 理。
根据本发明的基于正交测量的真值估计方法可以最大程度消除非零均值高斯噪 声和其它噪声的影响。如图1所示，设真值为A，利用两套不相关的测量系统(S卩，正交测 量系统，以χ和y标志)对同一个物理量进行测量，测量值分别为χ、1，因此真值点必然落 在45度不动线上。很显然，仅仅通过单次测量(X，y)无法解调出真值A，因此通过提高采 样率，在两个测量输出点之间进行采样和信号处理，如图2所示，从而达到提高测量精度的 目的。通过多次采样，在不动线平面中出现一组二维矢量，如图3所示。现构建数学模型 如下
权利要求
1.一种基于正交测量的真值估计方法，包括利用两个或更多个正交测量单元对同一测量目标同时进行实时测量，以获得多维测量 矢量(H...，瓦)；基于所获得的多维测量矢量(A, A,..., Vj，构造测量结果判决函数F(R)，其中 F{R) = f [CiRlGivl^...,vn))，龙)是与多维测量矢量(H...龙)中的各个矢量相 关的函数，C(R)是约束因子，R是处于45度不动线上的点，所述约束因子C(R)用于规范判 决函数的极值特性和发散特性，其选取具有灵活性，，并且所述判决函数F (R)在R为真值点 时为极值；通过在所述45度不动线上扫描，将所构造出的测量结果判决函数F(R)的极值点作为 真值点，并将该真值点对应的值作为真值估计值。
2.如权利要求1所述的真值估计方法，其中，所述矢量函数是
3.一种基于正交测量的真值估计装置，包括两个或多个正交测量单元，用于对同一测量目标同时进行实时测量，以获得多维测量 矢量(H...，瓦)；判决函数构造单元，用于基于所获得的多维测量矢量(A, A,..., Vj，构造测量 结果判决函数F(R)，其中=乂))，是与多维测量矢量(巧,込中的各个矢量相关的函数，C(R)是约束因子，R是处于45度不动线上的点，所述 约束因子C(R)用于规范判决函数的极值特性和发散特性，其选取具有灵活性，，并且所述 判决函数F(R)在R为真值点时为极值；以及真值估计值确定单元，用于通过在所述45度不动线上扫描，将所构造出的测量结果判 决函数F(R)的极值点作为真值点，并将该真值点对应的值作为真值估计值。
4.如权利要求3所述的真值估计装置，其中，所述矢量函数=。
全文摘要
本发明提供了一种基于正交测量的真值估计方法，包括利用两个或更多个正交测量单元对同一测量目标同时进行实时测量，以获得多维测量矢量基于所获得的多维测量矢量构造测量结果判决函数F(R)，其中是与多维测量矢量中的各个矢量相关的函数，C(R)是约束因子，R是处于45度不动线上的扫描动点，所述约束因子C(R)用于规范判决函数的极值特性和发散特性，其选取具有灵活性，并且所述判决函数F(R)在R为真值点时取得极值；通过在所述45度不动线上扫描，将所构造出的测量结果判决函数F(R)的极值点作为真值点，并将该真值点对应的值作为真值估计值。
文档编号G01P3/36GK102042849SQ20101060321
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者李正斌, 杨易, 王子南, 邵珊 申请人:北京大学