技术专题 / 测量与统计
读取一万次,为什么只得到一百份信息?
用重复保持和协方差算例解释有效样本数,并检查噪声分析有没有静默失效。
核对于 2026.10.24
传感器每毫秒更新一次,主控每10微秒读取一次。一秒能收到十万帧,却至多只有一千次内部更新。没有检查数据身份就按帧数估计平均收益,会把同一结果重复计算。
以下用归一化角度误差 表示圈数。对 个零均值读数,均值方差为:
只有各次独立、方差相同,才化成 。这是把NIST不确定度传播中的协方差用于等权均值后的结果。
复制不会增加测量
合成例:100个独立读数,每个标准差为 圈。平均后标准差是 圈,即0.0036°。把每个读数复制100次,文件变成10000行,平均结果仍然相同。若按10000个独立样本计算,会错误地预报0.00036°,乐观十倍。
但“读数相同”也不证明没有更新:真实静止输入经量化后能连续输出同一码。辨认新样本应优先看更新标志、样本计数或已核对的时刻,不能只数码值变化。
数据身份还应跨过通信层核对:递增的主机接收序号,只证明收到新报文,不证明传感器完成了新转换。若只有接收时间而没有更新标志,可改变读取间隔,检查重复结构是否随之变化,再与手册刷新定义对照。单靠“这一段码值没变”作删除或去重,会把真实的静止停留也删掉。
平均也能快过根号N
两点同方差、相关系数为 时,两点均值的标准差是 。合成设 ,结果为 ,优于独立时的 。所以看到收益快过 ,应检查负相关或噪声整形,而不是直接判计算错。NIST自相关方法要求保留等间隔时间条件。
长时间漂移可再用分块均值差观察;采用Allan类指标时,要声明输入究竟是角度、相位还是频率,不能照搬时钟曲线斜率给磁体老化定性。NIST SP1065提供数据类型与分析方法的对应关系。
实际分析先核时间戳是否递增、记录是否完整,再画自相关和不同平均窗的散布。遇到全常数、有效样本不足或采集时间未知,应输出“无法估计”及原因;不能把空数组、NaN或拟合失败自动填成零噪声。这是分析程序自身也必须通过的测试。