[發明專利]一種針對類UDP系統的交互多模型近似狀態估計方法

在審

• 申請號: 202011111569.7
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112653572A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 林鴻;林參;陳志強;劉梅
• 申請（專利權）人: 深圳職業技術學院
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L29/06
• 代理公司: 深圳遠勝智和知識產權代理事務所(普通合伙) 44665
• 代理人: 劉鋒

1.一種針對類UDP系統的交互多模型近似狀態估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S10：構建類UDP系統：

x_k＝Ax_k-1+θ_kBu_k-1+ω_k (1)

其中x_k∈Rⁿ,u_k∈R^q,y_k∈R^p和C分別表示系統狀態、控制輸入、傳感器觀測值和觀測矩陣；y_k＝φ(空集)表示沒有接收到傳感器觀測值，ω_k和v_k分別是協方差和的零均值高斯噪聲，θ_k和γ_k是伯努利隨機變量Ρ(θ_k＝1)＝θ和Ρ(γ_k＝1)＝γ，分別對控制丟包率和觀測丟包率丟失情況進行建模：γ_k＝1表示估計器已經成功接收到傳感器觀測值y_k，γ_k＝0表示傳感器觀測值y_k丟失，無法被估計器接收；θ_k＝1表示控制輸入u_k已經成功傳送到執行器，否則θ_k＝0；假設控制輸入u_k是有界的即對于所有k,||u_k||＜+∞，θ和γ分別被稱為控制丟包率到達率和觀測丟包率到達率；

并作出假設1：(A,Q^1/2)是可控的，(A,C)是可觀測的；ω_k,v_k,θ_k和是相互獨立的；

步驟S20：在所述類UDP系統中提出近似最優估計器的交互多模型估計器；

步驟S30：驗證控制丟包率、觀測丟包率和控制輸入分別對所述交互多模型估計器穩定性的影響情況；

步驟S40：驗證控制丟包率、觀測丟包率和控制輸入分別對所述交互多模型估計器收斂性的影響情況；

步驟S50：驗證控制丟包率、觀測丟包率和控制輸入分別對所述交互多模型估計器估計性能的影響情況。

2.根據權利要求1所述的一種針對類UDP系統的交互多模型近似狀態估計方法，其特征在于，步驟S10還包括：

步驟S110：提出定義1：用表示對x_k的估計，且在最小均方誤差估計器(MMSE)中是最優的，即如果使得最小化，那么

步驟S120：提出定義2：當supE[P_k]＜+∞時，估計量的誤差協方差(EC)P_k是平均穩定的；如果誤差協方差(EC)P_k是穩定或收斂的，則交互多模型估計器是穩定或收斂的，其中P_k的收斂遵循范數空間中矩陣收斂的傳統定義。

3.根據權利要求2所述的一種針對類UDP系統的交互多模型近似狀態估計方法，其特征在于，所述交互多模型估計器是由算法1實現的，所述算法1是指用于類UDP系統的標準IMM估計器(α＝0)和校正mIMM估計器(α＝1)，所述算法1的實現步驟如下：

步驟S210：對模式匹配的卡爾曼濾波器i的初始條件和進行混合：

其中上標i∈{0,1}表示參數對應的模式：模式0或模式1；

步驟S220：進行卡爾曼濾波器的時間預測校正：

步驟S230：進行卡爾曼濾波器的模式概率校正：令和先驗模式概率

如果γ_k＝0，那么后驗模式概率為

如果γ_k＝1，那么

余量：

余量誤差協方差：

似然函數：

后驗模式概率為

步驟S240：進行卡爾曼濾波器的估計測量校正：

如果γ_k＝0，那么和

如果γ_k＝1，那么

其中，

步驟S250：綜合步驟S210-步驟S240：令