基于GPS的航標(biāo)遙測(cè)系統(tǒng)數(shù)值優(yōu)化方法

Xsum=Xn-XmMIN-XmMAX

把Xsum存于存儲(chǔ)單元作為后續(xù)處理方法的和基準(zhǔn)。 算術(shù)平均濾波法：即采樣一定量的數(shù)據(jù)，然后對(duì)其求平均值作為測(cè)量估計(jì)值，這樣可以使得偏離真值的正負(fù)誤差相消，從而使測(cè)量值更接近真實(shí)值。本課題將前面所取得的n-2m次測(cè)量數(shù)據(jù)作算術(shù)平均，且存于固定的算術(shù)平均值存儲(chǔ)單元，并根據(jù)以后所讀數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。這樣有：

X=(Xswn)/(n-2m);Xi=(Xsumi)/(n-2m).

其中，X是初始化時(shí)所求平均值，作為一個(gè)平均基準(zhǔn)存于存儲(chǔ)單元。Xi是每讀一次數(shù)據(jù)所求平均值，作為位置評(píng)估值應(yīng)用于位置飄移判斷控制中。

進(jìn)退遞推濾波法：前面兩者都是讀取一定數(shù)據(jù)以后再作后處理，而測(cè)量過程中必須對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。所以，所測(cè)量經(jīng)緯度的變化趨勢(shì)必須反應(yīng)出來，以便航標(biāo)因?yàn)橐馔舛鏊o定范圍時(shí)能實(shí)時(shí)向監(jiān)控中心發(fā)送警報(bào)信息，從而進(jìn)行修正。本文根據(jù)實(shí)驗(yàn)與觀察的結(jié)果，采取進(jìn)一新數(shù)退一平均數(shù)的進(jìn)退遞推濾波方法，即：

Xswni=Xsum_i-1+Xi-1+xi

限幅濾波法：在測(cè)量過程中，常常會(huì)碰到偏離中值較遠(yuǎn)的粗大誤差。這對(duì)經(jīng)過前面幾種濾波法處理后的數(shù)據(jù)基準(zhǔn)會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊，限幅濾波法就是針對(duì)這一思想的。設(shè)定一個(gè)閾值，當(dāng)所測(cè)數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較后，差值超過閾值就認(rèn)為是粗大誤差并舍掉。但是本課題中如果航標(biāo)燈因意外而漂出很遠(yuǎn)，就必須能識(shí)別出來，而不能當(dāng)粗大誤差全部舍掉。所以在控制程序中專門設(shè)計(jì)了一計(jì)數(shù)器對(duì)舍掉比率進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果舍掉比率大于某一值則重新初始化，即重新讀取n-2m次的和基準(zhǔn)及其算術(shù)平均基準(zhǔn)。

圖2、圖3、圖4分別是對(duì)利用Visual Basic6.0開發(fā)的數(shù)據(jù)采集與處理程序采集的10小時(shí)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行幾種數(shù)據(jù)處理后的坐標(biāo)示意圖(其中，橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)分別表示經(jīng)、緯度)。從這三個(gè)圖中可以看出，從圖2到圖4，數(shù)據(jù)收斂性依次增強(qiáng)，可見綜合幾種濾波法于數(shù)據(jù)處理中，將大大減少誤差，提高系統(tǒng)精度。

2.3 控制流程

系統(tǒng)控制流程圖如圖5所示。

本文通過大量的實(shí)驗(yàn)與測(cè)量觀察，深究了GPS OEM板的誤差來源及規(guī)律，并采取了相應(yīng)的數(shù)值處理方法及控制策略，大大提高了GPS OEM板在遙測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用價(jià)值和可靠性，保證了航道維護(hù)中標(biāo)燈的位置遙測(cè)監(jiān)控的準(zhǔn)確性與安全性，是GPS OEM板—個(gè)很有意義的應(yīng)用實(shí)例.