[發明專利]一種基于CKF的非線性異步多傳感器信息融合方法

有效

• 申請號: 201310397651.4
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN103455675A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 高偉;張亞;孫騫;石惠文;周廣濤;徐博;鮑桂清;史宏洋;阮雙雙;趙維珩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種基于CKF的非線性異步多傳感器信息融合新方法，其特征是：

(1)對多傳感器系統進行預熱，并采集各個傳感器的量測信息；

(2)建立非線性異步多傳感器系統的非線性狀態方程和量測方程；

(3)采用細分時間片方法，將融合中心的采樣間隔設定為各傳感器間最高精度時間單位，即取能同時被各傳感器采樣間隔整除的最大數為融合中心的采樣間隔；

設任意兩傳感器的采樣時間分別為T_i，T_j(i，j＝1，2，…，N，且i≠j)，N為傳感器的總個數；且有：

則融合中心的采樣間隔為：

ΔT=min{ΔTi=TiNi|i=1,2,···,N}]]>

(4)根據異步多傳感器系統融合中心的采樣時刻，在融合中心對各傳感器的估計狀態進行判斷融合：

a)k時刻，僅有一個傳感器S有量測信息時，利用CKF對該傳感器進行狀態估計，得到該傳感器的狀態變量估計值和協方差陣P_S(k)，則系統的最優狀態估計即為該傳感器的狀態變量估計值：

x^(k)=x^S(k)---(1)]]>

b)k時刻，有m(m∈{2，3，…，N}，其中N為傳感器的個數)個傳感器S₁，S₂，…，S_m有量測信息時，利用CKF對這些傳感器分別進行濾波估計，得到各傳感器的狀態變量估計值和協方差陣P₁(k)，P₂(k)，…，P_m(k)；然后對各個傳感器的估計值進行加權處理，融合后系統的狀態變量估計值為：

x^(k)=D1x^1(k)+D2x^2(k)+···+Dmx^m(k)---(2)]]>

其中，D₁，D₂，…，D_m為相應傳感器狀態變量估計的權值。D₁，D₂，…，D_m可由式(3)～(5)獲得：

D1=S1Φ(k+1,k)D2=S2Φ(k+1,k)...Dm=SmΦ(k+1,k)---(3)]]>

S1=(I+Σi=2m-1(A1Ai-1)+A1Am-1)-1S2=S1A1A2-1...Sm=S1A1Am-1---(4)]]>

A1=P1(k)+P1T(k)A2=P2(k)+P2T(k)...Am=Pm(k)+PmT(k)---(5)]]>

其中，Φ(k+1，k)為異步多傳感器系統中k時刻的狀態轉移矩陣，P_m(k)為異步多傳感器系統中第m個傳感器在k時刻的方差陣的估計值；

c)k時刻，各傳感器均沒有量測信息時，便利用前一時刻的估計值進行時間更新；

x^(k)=x^(k|k-1)---(6).]]>