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专利号: 2021102404550
申请人: 深圳信息职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑相关噪声和随机参数矩阵的分布式融合方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S10,建立参杂有相关噪声和随机参数矩阵的系统模型;系统模型如下:n r

这里xk∈R是n维系统状态, 是mi维传感器测量,ωk∈R是r维系统噪声,相关噪声包括系统噪声和量测噪声,以及 是si维量测噪声,且是k时刻合适维数的相关随机参数矩阵,N是传感器个数,角标i代表第i个传感器,f和h是已知的非线性函数;

条件1:随机参数矩阵 是同步互相关的,与系统噪声及量测噪声不相关,且满足这里 和 分别表示 和 的(i,j)和(s,u)位置的元素;

条件2:ωk和 是相关的零均值白噪声序列,且满足定义 显然有 定义

这里 和 含义相同,只是代表不同的矩阵, 表示由 和 计算产生的矩阵,且θk和ηk与 和 独立;

对于两个矩阵 和 经过运算后的迹求导,一般有下面的结论成立将过程噪声及量测噪声重构为 i=1,…,N,则系统(1)和(2)可重写为且重构后的噪声有如下关系:步骤S20,进行局部预测器设计,求解局部滤波器的一步预测均值和协方差;实现多传感器的非线性系统;

局部预测器设计:

其中,

这里, 表示由L中元素张成的空间,其中, 依据误差定义,有考虑到上式括号中的三项互不相关,则有其中

这里

其中,

这里, 表示g1中的信息在η1条件下计算,g2中的信息在η2条件下计算,且g1和g2表示两个非线性函数,η1和η2表示已经获得的量测;对第i个预测器,其初值取为将Ψ1,Ψ2,Ψ3带入(13)即可得局部滤波器一步预测互协方差矩阵,将(10),(11)带入(8)(9)即可得一步预测均值;

利用局部预测信息对数据处理中心的先验信息进行修正,令Xk+1=exk+1,则步骤S30,根据一步预测均值和协方差设计分布式融合预测器;具体如下:针对系统(5)和(6),在条件1和2满足的条件下,分布式最优融合预测器设计如下:步骤S40,计算局部滤波器的新息及对应协方差矩阵;具体如下:针对系统(5)和(6),新息及其协方差计算如下:其中,

为了简化起见,重写 为

新息互协方差为

步骤S50,利用局部预测器及新息,设计局部滤波器;具体如下:其中,

状态协方差计算如下:

考虑到 则有

带入协方差矩阵可得

互协方差矩阵计算如下

其中

求解过程与 相同;

步骤S60,基于局部滤波器的估计结果对分布式融合预测器的预测值进行修正,计算修正后的均值和协方差;具体如下:针对系统(5)和(6),量测更新均值计算如下:其中Lk+1在证明过程给出证明:

局部测量误差重写为

整理局部预测误差有

类似 这里

量测更新误差协方差矩阵为基于最小均方误差准则,有则有

其中

这里, 且

其中,

由 定义可知, 显然 中的信息在一步预测过程中已计算获得,因此可得式(76),将(76)带入(75)可得Lk+1,将(75)和Lk+1带入(73)可得修正后的协方差,将Lk+1带入(69)可得修正后的估计值。

2.如权利要求1所述考虑相关噪声和随机参数矩阵的分布式融合方法,其特征在于,系统模型中的传感器数量至少为两个,局部预测器的数量至少为两个。

3.如权利要求1所述考虑相关噪声和随机参数矩阵的分布式融合方法,其特征在于,还包括步骤:步骤S70,基于三阶球径容积法则进行数值格式化。

4.如权利要求1所述考虑相关噪声和随机参数矩阵的分布式融合方法,其特征在于,还包括步骤:步骤S80,进行仿真。