加快度监测数据校订(1)(DOC)加快度检测仪数据校订纲要本文针对声屏障检测仪内部加快度检测器的数据校订，利用题中所给的加快度数据，在校订的过程中，我们联合物理运动规律、失散型随机变量等知识，成立了加快度- 速度、加快度-位移仿真模型，运用组合辛普森算法、卡尔曼滤波器、正负赔偿法等方法除去了随机偏差和系统偏差的影响，使物体运动规律切合实质状况，并将模型推行运用到其余领域针对问题一中声屏障的速度、位移的仿真计算以及偏差剖析，我们鉴于a v,a s基本物理公式成立计算声屏障运动速度和位移的仿真模型， 采纳高精度的组合辛普森积分公式，经过仿真计算分别绘制出三种情况下的速度、位移-时间关系图，将仿真图与理想状况相对照，我们发现存在系统偏差和随机偏差所以我们分别从系统偏差和随机偏差2个角度对数据进行定性和定量的偏差剖析问题二中，利用问题一中速度和位移的数值积分计算模型和偏差剖析结果，以尽量除去系统偏差与随机偏差，使得速度和位移的计算结果基本切合物体运动事实为目标，对加快度数据进行校订我们利用卡尔曼滤波对加快度数据进行降噪办理，而后利用正负赔偿法除去系统偏差，有效的校订了数据，将校订后的数据代入问题一所建模型中建议，发现物体运动规律切合实质状况，即最后速度为0，位移为一稳固值。
问题三中，改良后的加快度数据校订模型能够推行应用到生产生活中，如电梯的加快度丈量、油井示功图位移丈量技术、惯性导航系统、胎儿心率检测仪等等本文最大的特点在于利用精准度较高的组合辛普森算法，并且综合卡尔曼滤波法和正负赔偿法分别减小了随机偏差和系统偏差的影响，拥有必定的靠谱性重点词：组合辛普森算法、卡尔曼滤波、正负赔偿法、数据校订/1一、问题提出声屏障是一种控制铁路、公路、高速铁路等各样道路行车对四周环境的噪声污染有效举措之一，跟着列车的大幅度加快，脉动风交替出此刻列车双侧，进而惹起对声屏障的拉压作用，声屏障发生摇动正常状态下，声屏障的摇动应当在必定的范围内，当超出正常范围则需要对其进行加固维修因为声屏障维修或重修花费高昂，故需声屏障检测仪对声屏障的工作状态进行检测，有针对性的对声屏障进行维修声屏障检测仪的工作原理是：经过内部的加快度传感器来记录车辆经过时声屏障振动而产生的加快度数值(密集采样)将加快度数据经过数值积分，依照加快度-位移的物理公式将加快度数据转变为震动的位移，并经过震动位移对声屏障状态进行判断在试验中，传感器测得的数据往常会存在偏差，偏差包含系统偏差、随机偏差其中系统偏差，又称为固有偏差，一般其存在是拥有必定的规律性，是能够被剖析掌握的；随机偏差，又称为丈量偏差，一般它的出现是不拥有规律并且不行防止的。
因为偏差的存在，在使用数值积分方法计算振动位移的过程中，就会积累许多的扰乱，故而在测得数据后，需要经过系统偏差校订、随机偏差数据滤波等对数据进行校订此刻请成立数学模型解决以下问题：1. 成立适合的数学模型，鉴于加快度-速度和加快度-位移物理公式，经过数值积分的方法计算声屏障的速度、位移，并鉴于给定数据对模型进行仿真计算，判断声屏障检测仪能否存在显然偏差，从随机偏差、系统偏差 2个角度对数据进行偏差剖析；2. 鉴于速度和位移的数值积分计算模型和偏差剖析结果，成立数学模型来对加快度数据进行校订，要求能尽量除去系统偏差与随机偏差，使得速度和位移的计算结果基本切合物体运动事实；3. 对你所成立的数据办理方法和模型进行推行，所改良过的加快度检测仪除了能够用于声屏障监测之外，还能够应用于哪些场景，请联合改良方案论述原由二、基本假定1、假定：在三组数据采集过程中，加快度检测仪所处外界环境基真相同；2、假定：在加快度检测仪工作的初始时辰 ,声屏障的加快度、速度、位移均为 0；3、假定：不考虑环境要素如温度，天气对加快度监测仪的影响；4、假定：声屏障发生的形变老是弹性形变，侧向外力除去后可恢还原状并答还原位；5、假定：试验过程中，仅考虑声屏障在水平方向的运动，即仅存在水平方向的加快度。
2三、符号说明符号Ta(t)a(t)v(t)s(t)v(k)s(k)nj(j 1,2,3)意义采样周期t 时辰测得的加快度t 时辰加快的实质值t 时辰物体的速度t 时辰物体的位移第k个区间[(k-1)T,kT]上速度的增量第k个区间[(k-1)T,kT]上位移的增量样本容量随机偏差系统偏差第j个过程样本的偏差单位 备注s 此题中为0.001s2g m/sgm/s2m/smm/sm三个丈量过程n的值各不相同四、问题剖析本文主要解决的是加快度检测仪数据校订的问题关于问题一，鉴于av和as物理公式，以及组合辛普森积分公式，经过matlab程序给出鉴于给定数据的模型仿真将实质值与理论值进行对照，判断声屏障检测仪是否存在显然偏差依据随机偏差的正向散布，采纳贝塞尔公式求出三组数据的偏差，判断随机偏差的大小其次，经过对三组加快度数据积分所得速度 -时间图像、位移-时间3图像对照，总结出系统偏差规律关于问题二，我们的研究思路以下：原始数据随机偏差模型卡尔曼滤波器除去随机偏差后的数据系统偏差模型曲线光滑办理除去系统、随机偏差后的数据仿真计算仿真结果能否符否合运动事实是结束关于问题三，总结上述对加快度检测仪所采集数据的校订方法，将其合理推行于加快度变化状况与之相像的场景中，并作合理论述。
五、模型的成立与求解5.1 问题一模型成立与求解 问题一的剖析4第一，鉴于物理学基本公式成立计算声屏障运动速度和位移的数值积分模型；其次采纳高精度的组合辛普森求积公式，经过仿真计算分别绘制出三种情况下的速度、位移-时间关系图；最后将仿真图与理想状况相对照，从系统偏差和随机偏差2个角度对数据进行偏差剖析5.1.2.1数值积分模型的成立用加快度仪的采样周期T作为时间间隔，将声屏障的振动过程分红n个大小相同的区间；Step1：剖析每个区间上速度的增量（或许位移的增量），第k个区间[(k-1)T,kT]上速度的增量v(k)和位移的增量s(k)为kTa(t)dtv(k)(k1)TkTv(t)dts(k)(k1)TStep2：依照加快度-速度和加快度-位移物理公式得出数值积分模型，t时辰声屏障运动的速度 v(t)和位移s(t)为t/TkTv(t)(k1)Ta(t)dtk1k1,2,...nt/Tt/Tt/TkTkTkTs(t)v(t)dt((k1)T(k1)Ta(t)dt)dtk1k1k1(k1)T关于单方向运动从A-B的过程n1395；从C-D，再从D-C的双向运动过程n3134；从E点到F点，再由F到E，并再重复一次的过程n2397； 引用组合辛普森公式求解数值积分模型因为加快度传感器采样频次较高，且采集次数许多，所以在不增添计算量并且保证精准度足够高的条件下，可引用组合辛普森积分公式近似求解，过程以下：设区间(k-1)T,kT被等距节点t h, 0,1, ,2M，分为宽度为h T 的2M个2M子区间t,t 1 ,2M个子区间的组合辛普森公式表示 v(t)的定积分为：5t/TkTha(0)a(T)2hM14hMv(t)a(t)dta(t2)a(t21)(kk11)T33131同理可得s(t)的定积分表达式为：t/TkTv(t)dthv(0)v(T)2hM14hMs(t)v(t2)v(t21)k1(k1)T33131组合辛普森公式计算偏差为Es(f,h)Th4f(4)(c)O(h4)，此中f为a(t)或v(t).180因为每个时间区间与整个运动全程对比是特别小的，所以我们假定a(t)、v(t)在区间(k-1)T,kT范围内是呈线性变化的，这样即可求出()、(t)的函数表达式。
atv 模型的参数计算采样周期T1s0.0011000Hz设M=4，马上区间(k-1)T,kT分为8个子区间，T1s,节点th则子区间宽度h80002M8000 数值积分仿真结果利用上述组合辛普森数值积分算法编程，在matlab中进行仿真计算，获得三组数据下速度-时间关系图和位移-时间关系图：（1）单方向A B运动的加快度-时间关系图（2）单方向A B运动的速度-时间关系图6（3）单方向A B运动的位移-时间关系图。