[發明專利]一種基于輸出-反饋校正的線性系統濾波估計方法

有效

• 申請號: 201611049727.4
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN106788336B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 梁祿揚;周峰;劉茜筠;楊業;吳浩;郭濤
• 申請（專利權）人: 北京航天自動控制研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: H03H21/00
• 分類號: H03H21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于輸出?反饋校正的線性系統濾波估計方法，其包括以下步驟：1)對第一測量系統和第二測量系統建立關系；2)針對系統特性，建立系統濾波方程；3)結合步驟2)選定濾波器的濾波方法；4)進行輸出?反饋校正系統濾波處理，將濾波器輸出信息經積分和延遲處理后，對第一測量系統的測量量進行補償，并在補償之后與第二測量系統的測量量做差，其測量殘差作為濾波器輸入，濾波器輸出信息經積分后，對第一測量系統的輸出量進行輸出校正，并作為整個信息融合的最終輸出。本發明方法對異類測量系統信息融合具有適用性，將輸出校正和反饋校正相結合，既解決了輸出校正的非線性問題，又兼顧了反饋校正的獨立性問題。

技術領域

本發明涉及自動控制領域，特別是涉及一種基于輸出-反饋校正的線性系統濾波估計方法。

背景技術

在異類傳感器信息融合時，若異類傳感器直接獲得的測量參數不同，且無法通過濾波信息進行反饋校正，隨著時間推移，系統就難以滿足線性條件。

工程上常用的間接法濾波估計通常都是建立在小偏差線性化方程的基礎上，包括輸出校正方式和反饋校正方式。其中，當系統采用輸出校正方式時(如圖1所示)，一旦系統誤差增大而無法滿足線性條件，則容易造成濾波精度下降甚至不收斂問題。而當系統采用反饋校正方式時(如圖2所示)，則削弱了各測量系統的獨立性，一旦某個測量系統故障造成濾波器污染，其它測量系統也會受到污染。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是提供一種能夠解決輸出校正易出現的非線性問題和反饋校正的獨立性問題的基于輸出-反饋校正的線性系統濾波估計方法。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供的一種基于輸出-反饋校正的線性系統濾波估計方法，其包括以下步驟：

1)對第一測量系統和第二測量系統建立關系；

2)針對系統特性，建立系統濾波方程；

3)結合步驟2)選定濾波器的濾波方法；

4)進行輸出-反饋校正系統濾波處理，將濾波器輸出信息經積分和延遲處理后，對第一測量系統的測量量進行補償，并在補償之后與第二測量系統的測量量做差，其測量殘差作為濾波器輸入，濾波器輸出信息經積分后，對第一測量系統的輸出量進行輸出校正，并作為整個信息融合的最終輸出。

其中，所述步驟2)中，系統濾波方程包括離散化的系統狀態方程和測量方程：

式中，ΔX_k為第k時刻的濾波狀態，ΔX_K-1為k-1時刻的濾波狀態，Φ_k,k-1為k-1時刻至k時刻的狀態轉移矩陣，Γ_k-1為系統噪聲驅動陣，W_k-1為系統噪聲，ΔZ_k為測量殘差，H_k為測量矩陣，v_k為測量噪聲。

其中，所述步驟3)中，濾波器選用標準卡爾曼濾波法，并根據離散化的系統狀態方程和測量方程建立濾波方程：

式中，P_k|k-1分別為k時刻濾波狀態和均方誤差的一步預測陣，K_k為濾波增益，和P_k分別為k時刻濾波狀態和均方誤差的估計值，Q_k和R_k為系統噪聲和測量噪聲的協方差陣，為測量矩陣H_k的轉置，為k-1時刻濾波狀態的估計值，P_K-1為k-1時刻均方誤差的估計值，為狀態轉移矩陣Φ_k,k-1的轉置，為系統噪聲驅動陣Γ_k-1的轉置，I為單位矩陣。