[發明專利]一種新息約束傳感器網絡的分布式保概率濾波器設計方法

在審

• 申請號: 202211407651.3
• 申請日: 2022-11-10
• 公開（公告）號: CN115882822A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 鐘俊;李美玲;馬立豐;鮑廣妍;趙宏遠
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H03H17/02
• 分類號: H03H17/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 徐新艷

本申請提供一種新息約束傳感器網絡的分布式保概率濾波器設計方法，所述方法包括：建立帶有新息飽和機制的非線性系統數學模型；設計概率橢球約束目標和平均H_∞性能指標；推導算法存在的充分條件并獲得濾波參數；提出兩個優化問題以獲取局部最優濾波參數。本申請提出的算法能夠以指定的概率保證包絡約束，可以減少實際應用中不必要的性能約束條件。

技術領域

本發明涉及一種濾波器設計方法，特別涉及一種新息約束傳感器網絡的分布式保概率濾波器設計方法。

背景技術

目前，濾波估計問題作為一個基礎研究主題，在工程應用中是一個十分重要的研究內容。有關于濾波估計問題的研究也取得了豐富成果。

但是，目前的研究一直和實際工程環境之間存在一定的差距。例如，實際工程環境是十分復雜的，可能會出現異常測量值的情況。異常測量值有可能會導致估計性能的惡化。在網絡化場景中，惡劣環境中的不可靠測量，以及使用開放網絡傳輸信息受到的惡意攻擊，會導致產生異常信息，嚴重干擾濾波器性能。

實際工程應用特別是噪聲干擾嚴重的環境下，往往不可能，嚴格以100％概率來保證性能指標。以極高的保證概率進行性能指標設計，很大概率會導致其他指標設計的裕度空間太小，給系統設計的可行性帶來一定的負面影響。

發明內容

本申請提供了一種新息約束傳感器網絡的分布式保概率濾波器設計方法，可用于解決實際工程環境下因為異常值以及噪聲問題，導致濾波估計出現較大偏差的技術問題。

本申請提供一種新息約束傳感器網絡的分布式保概率濾波器設計方法，所述方法包括：

步驟1、建立帶有新息飽和機制的非線性系統數學模型；

步驟2、設計概率橢球約束目標和平均H_∞性能指標；

步驟3、推導算法存在的充分條件并獲得濾波參數；

步驟4、提出兩個優化問題以獲取局部最優濾波參數。

可選的，建立帶有新息飽和機制的非線性系統數學模型，包括：

步驟1.1，建立在時域[0,T],傳感器網絡的非線性離散時變系統數學模型：

其中，表示在時刻k系統的狀態,/表示在時刻k第i個傳感器節點的測量輸出，/表示在時刻k+1系統的狀態,/表示在時刻k+1第i個傳感器節點的測量輸出；ω_k是具有單一方差的零均值高斯白色序列；/表示過程噪聲，/表示測量噪聲；B_k是具有適當維度的已知實矩陣之一，D_k是具有適當維度的已知實矩陣之二，C_i，k是具有適當維度的已知實矩陣之三，E_i，k是是具有適當維度的已知實矩陣之四；是非線性函數之一，/是非線性函數之二；

假設1：噪聲序列ν_k和μ_k滿足如下約束集：

其中V_k是具有適當維度的正定矩陣之一，U_k是具有適當維度的正定矩陣之二。

步驟1.2，建立濾波器結構：

其中是在時刻k，節點i的系統狀態估計；/是在時刻k+1，節點i的系統狀態估計；/是在時刻k，節點i的估計輸出；F_i，k是待設計的濾波器參數之一，H_ij，k是待設計的濾波器參數之二；對于向量/a^(s)是其第s項；非線性映射/定義如下：