[發(fā)明專利]用于頻標輸出跳變檢測的抗野值自適應(yīng)卡爾曼濾波方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910447795.3
• 申請日: 2019-05-27
• 公開（公告）號: CN110287537B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯榆青;陶翠;唐升;王桑源;李昌隆
• 申請（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06F17/16;G06F17/15;H03H21/00
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種用于頻標輸出跳變檢測的抗野值自適應(yīng)卡爾曼濾波方法，其特征在于，所述用于頻標輸出跳變檢測的抗野值自適應(yīng)卡爾曼濾波方法包括：

第一步，野值自適應(yīng)卡爾曼濾波利用觀測數(shù)據(jù)進行遞推濾波的同時，根據(jù)事實的得到的量測新息的實際方差與理論方差的比值，得到平均頻率偏差的濾波方程；

第二步，根據(jù)先驗頻率偏差矩陣得到后驗頻率偏差的矩陣，據(jù)先驗頻率偏差的先驗均方誤差得到頻率偏差的增益矩陣，根據(jù)增益矩陣得到后驗頻率偏差均方誤差的矩陣；

所述用于頻標輸出跳變檢測的抗野值自適應(yīng)卡爾曼濾波方法的測量模型為y_k＝h^T·X_k+v_k，y_k為第k個采樣點的觀測向量的平均頻率偏差，v_k表示協(xié)方差矩陣P_k的測量噪聲；

野值自適應(yīng)卡爾曼濾波利用觀測數(shù)據(jù)進行遞推濾波的同時，根據(jù)事實的得到的量測新息的實際方差與理論方差的比值；得到平均頻率偏差的濾波方程，從而得到頻率偏差的信息為其中Z_k為k時刻的測量值，h為測量系數(shù)矩陣，根據(jù)先驗頻率偏差矩陣得到后驗頻率偏差的矩陣據(jù)先驗頻率偏差的先驗均方誤差得到頻率偏差的增益矩陣，K_k＝P_k·h^T(hP_kh^T+R)^-1，根據(jù)增益矩陣得到后驗頻率偏差均方誤差的矩陣

所述用于頻標輸出跳變檢測的抗野值自適應(yīng)卡爾曼濾波方法具體包括：先驗頻率偏差數(shù)據(jù)和后驗頻率偏差數(shù)據(jù)相互影響，在通過當(dāng)前時刻的先驗概率偏差數(shù)據(jù)得到當(dāng)前的時刻后驗頻率偏差需要加入抗野值自適應(yīng)因子，當(dāng)在k出現(xiàn)由于測量儀器故障導(dǎo)致的野值時，抗野值因子根據(jù)k時刻之前的數(shù)據(jù)通過τ_k和進行自適應(yīng)的調(diào)整，當(dāng)τ_k小于等于時，則此時抗野值因子取值為1，如果τ_k大于時，則抗野值因子取值為也就是說當(dāng)此時頻差數(shù)據(jù)單個數(shù)據(jù)突變，則通過進行自適應(yīng)的修正，最終將無故障異常的數(shù)據(jù)保持在合理的范圍內(nèi)；

抗野值自適應(yīng)卡爾曼濾波跳變檢測需要測得觀測頻差數(shù)據(jù)，經(jīng)過卡爾曼濾波得到先驗頻率偏差，通過計算得到頻率偏差的新息，然后通過加權(quán)平均后得到后驗頻率偏差，將該值和檢測閾值進行比較；具體步驟如下：

步驟一，選擇最優(yōu)累計數(shù)N，將銣原子鐘測量的頻差數(shù)據(jù)劃分窗口，構(gòu)建提出的檢驗統(tǒng)計量的預(yù)測殘留；

步驟二，通過抗野值自適應(yīng)卡爾曼濾波器計算出在時間t_k時的更新矩陣根據(jù)最優(yōu)累計數(shù)N進行N步預(yù)測，得出

步驟三，根據(jù)N步預(yù)測通過式得到相應(yīng)的N步更新矩陣，得出

步驟四，在第k個采樣周期，通過測量頻率偏差和預(yù)測頻率偏差的差值，得到n步預(yù)測殘差，得到矩陣ε＝[ε_k+1?ε_k+2…ε_k+N]^T，其中，

步驟五，將得到N個采樣周期的預(yù)測殘差進行平均，得到檢測統(tǒng)計量

步驟六，將每個檢測統(tǒng)計量的值和檢測閾值T進行比較，大于閾值則判定為銣頻率標準發(fā)生頻率跳變，小于閾值T則銣頻率標準正常運行。