[發明專利]一種目標狀態估計方法及系統

在審

• 申請號: 201910095861.5
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN110958639A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 李清東;張政;董希旺;任章;呂金虎;王俊波
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04W28/02
• 分類號: H04W28/02;H04L12/24;H03H17/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 程華

1.一種目標狀態估計方法，其特征在于，包括：

獲取分布式傳感器網絡的通訊拓撲圖；

獲取非線性系統的觀測模型和前一時刻傳感器i的預測信息；所述預測信息包括傳感器i的狀態預測值和誤差協方差預測陣；

根據所述觀測模型和前一時刻傳感器i的預測信息，計算得到當前時刻傳感器i的交互信息，所述交互信息包括當前時刻傳感器i的狀態值和誤差協方差陣；

將所述傳感器i的交互信息與鄰居節點傳感器j的交互信息進行交互；所述傳感器j為所述分布式傳感器網絡的通訊拓撲圖中傳感器i的鄰居節點；

根據所述傳感器i的交互信息與所述傳感器j的交互信息，采用加權平均一致性算法進行融合，得到當前時刻所述傳感器i的狀態估計參數；所述傳感器i的狀態估計參數包括所述傳感器i的狀態估計值和誤差協方差估計陣；

將當前時刻所述傳感器i的狀態估計參數確定為當前時刻目標的狀態估計參數。

2.根據權利要求1所述的目標狀態估計方法，其特征在于，所述得到當前時刻所述傳感器i的狀態估計參數，之后還包括：

獲取所述非線性系統的目標狀態模型；

根據所述目標狀態模型，進行擴展卡爾曼濾波過程，得到下一時刻所述傳感器i的狀態預測值和誤差協方差預測陣。

3.根據權利要求1所述的目標狀態估計方法，其特征在于，所述根據所述觀測模型和前一時刻傳感器i的預測信息，計算得到當前時刻傳感器i的交互信息，具體包括：

根據所述觀測模型和前一時刻傳感器i的預測信息，利用公式確定當前時刻傳感器i的狀態值其中，為根據所述觀測模型得到的當前時刻k時傳感器i的預測觀測值，為當前時刻k時傳感器i的實際測量值，為前一時刻傳感器i的狀態預測值，為卡爾曼濾波增益，H_i表示雅克比矩陣，H′_i表示雅克比矩陣的轉置矩陣，R_k表示k時刻的噪聲過程矩陣，表示前一時刻傳感器i的誤差協方差預測陣；

根據擴展卡爾曼濾波和前一時刻傳感器i的預測信息，利用公式確定當前時刻傳感器i的誤差協方差陣其中，I為單位陣。

4.根據權利要求1所述的目標狀態估計方法，其特征在于，所述根據所述傳感器i交互信息與所述傳感器j交互信息，采用加權平均一致性算法進行融合，得到當前時刻所述傳感器i的狀態估計參數，具體包括：

根據所述傳感器i交互信息與所述傳感器j交互信息，利用公式對傳感器i的狀態值和傳感器j的狀態值進行融合，得到當前時刻所述傳感器i的狀態估計值其中，為當前時刻融合過程中第l次一致性迭代傳感器i的狀態值，為當前時刻融合過程中第l次一致性迭代傳感器j的狀態值，π^i,i和π^i,j為加權平均一致性算法中權重矩陣的元素，N_i為除傳感器i之外的所有傳感器；

根據所述傳感器i的交互信息與所述傳感器j的交互信息，利用公式對傳感器i的誤差協方差陣和傳感器j的誤差協方差陣進行融合，得到當前時刻所述傳感器i的誤差協方差估計陣為當前時刻融合過程中第l次一致性迭代傳感器i的誤差協方差陣，為當前時刻融合過程中第l次一致性迭代傳感器j的誤差協方差陣。

5.一種目標狀態估計系統，其特征在于，包括：

通訊拓撲圖獲取模塊，用于獲取分布式傳感器網絡的通訊拓撲圖；

參數獲取模塊，用于獲取非線性系統的觀測模型和前一時刻傳感器i的預測信息；所述預測信息包括傳感器i的狀態預測值和誤差協方差預測陣；

交互信息獲取模塊，用于根據所述觀測模型和前一時刻傳感器i的預測信息，計算得到當前時刻傳感器i的交互信息，所述交互信息包括當前時刻傳感器i的狀態值和誤差協方差陣；

信息交互模塊，用于將所述傳感器i的交互信息與鄰居節點傳感器j的交互信息進行交互；所述傳感器j為所述分布式傳感器網絡的通訊拓撲圖中傳感器i的鄰居節點；

融合模塊，用于根據所述傳感器i的交互信息與所述傳感器j的交互信息，采用加權平均一致性算法進行融合，得到當前時刻所述傳感器i的狀態估計參數；所述傳感器i的狀態估計參數包括所述傳感器i的狀態估計值和誤差協方差估計陣；

目標的狀態估計參數確定模塊，用于將當前時刻所述傳感器i的狀態估計參數確定為當前時刻目標的狀態估計參數。