[發明專利]非線性帶偏差系統的多傳感器融合估計方法

有效

• 申請號: 201910079241.2
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109543143B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 葛泉波;王宏;張建朝;牛竹云;何美光
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15;G06F17/16
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

1.非線性帶偏差系統的多傳感器融合估計方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟1.系統建模；

考慮了帶偏差非線性多傳感器系統為模型，系統過程噪聲統計特性已知，非線性多傳感器系統的狀態方程、偏差方程和量測方程描述如下：

y_i,k＝h_i(x_k)+D_i,kb_k+v_i,k????(3)

式中，k表示時刻；x_k,b_k和y_i,k分別為系統n維狀態向量、m維偏差向量和第i個傳感器的p維觀測向量；和v_i,k分別為系統狀態噪聲向量、系統偏差噪聲向量和第i個傳感器的量測噪聲向量；f(x_k)為狀態轉移函數；h_i(x_k)為第i個傳感器的狀態觀測函數；過程噪聲、偏差噪聲和量測噪聲均是零均值高斯白噪聲序列：v_i,k～N(0,V_i,k)；

步驟2.使用單傳感器兩階段容積卡爾曼濾波器，分別求取無偏差狀態的估計值和偏差的估計值；

兩階段容積卡爾曼濾波器的采樣點集為：

無偏差狀態的估計信息：

偏差的殘差表示為：

偏差的協方差矩陣表示為：

得到線性濾波器偏差狀態估計信息：

b_k+1/k＝b_k/k??????????(17)

由于狀態轉移函數和測量函數的存在，需要以無偏差狀態估計值和預測值為基礎，對函數進行近似表述：

因此，系統狀態表示為：

步驟3.對N個兩階段容積卡爾曼濾波器進行分散融合，得到對系統狀態的估計信息；

在分散融合結構中，各個傳感器將自己的狀態和其誤差協方差矩陣發送到融合中心；同時，所有濾波器利用上一時刻的狀態估計值和誤差協方差矩陣進行時間更新得到預測值；進而，各個局部濾波器利用自己的預測值進行量測更新，得到局部狀態估計信息；在融合中心，利用所有濾波器的狀態估計信息，進行處理，得到全局狀態估計值和它的全局誤差協方差矩陣；第i個無偏差狀態濾波器和主濾波器求取狀態估計信息：

無偏差狀態濾波器：

主濾波器：

第i個無偏差狀態濾波器進行測量更新：

式中，Y_i,k+1/k+1為無偏差狀態的局部估計協方差矩陣的逆矩陣，為無偏差狀態的局部估計的逆矩陣；

在分散融合結構中，融合中心將全局估計反饋給每個局部傳感器以處理下一個測量值，因此每個局部估計器的預測信息向量和矩陣是相同的：

因此，全局估計為

式中，Y_g,k+1/k+1為無偏差狀態的全局估計協方差矩陣的逆矩陣，為無偏差狀態的全局估計的逆矩陣；

然后，將無偏差狀態濾波器和偏差濾波器的估計結果進行組合,得到對系統狀態的估計信息x_k+1/k+1,

式中，V_i，k+1為融合因子。