傳感器網(wǎng)絡(luò)中的分布式H∞濾波方法.pdf

1、近年來(lái)，隨著電子與無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，傳感器網(wǎng)絡(luò)在許多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。許多實(shí)際工程問(wèn)題都可以建模成一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)問(wèn)題，設(shè)計(jì)一個(gè)有效的、可靠性高的分布式濾波算法是傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中的一個(gè)重要方向。如何實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的快速信息融合以及處理復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境造成的信息缺失是問(wèn)題的關(guān)鍵所在。本文針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)研究了分布式H∞濾波的設(shè)計(jì)問(wèn)題，主要工作包括：
　?、盘岢隽艘环N基于二維系統(tǒng)理論的分布式H∞濾波設(shè)計(jì)方法。針對(duì)分布式濾

2、波問(wèn)題的特點(diǎn)，建立了由測(cè)量更新和一致性更新兩個(gè)步驟組成的節(jié)點(diǎn)濾波器，并采用保守性更小的平均H∞指標(biāo)來(lái)約束整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的估計(jì)性能。通過(guò)構(gòu)造一個(gè)與原系統(tǒng)相似的二維Roesser模型，將問(wèn)題轉(zhuǎn)化成一個(gè)二維系統(tǒng)的濾波問(wèn)題。利用二維系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論和有界實(shí)引理，得到了所有節(jié)點(diǎn)濾波器漸近穩(wěn)定的充分條件，并且能夠保證估計(jì)誤差滿足預(yù)先設(shè)定的平均H∞性能約束。通過(guò)重復(fù)執(zhí)行一致性更新步驟，可以使各節(jié)點(diǎn)的輸出估計(jì)在每個(gè)采樣周期內(nèi)都能達(dá)到一致性。
　?、七M(jìn)一

3、步研究了傳感器網(wǎng)絡(luò)存在信息丟失以及具有多個(gè)拓?fù)淠Ｊ角闆r下的分布式H∞濾波問(wèn)題。利用一組Bernoulli隨機(jī)序列對(duì)測(cè)量丟失和通信失敗現(xiàn)象進(jìn)行建模，借助前面建立的設(shè)計(jì)方法最終可以得到一個(gè)帶有乘性噪聲的二維濾波誤差系統(tǒng)。為了保證分布式濾波器可以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，將一個(gè)切換信號(hào)引入到一致性更新步驟中，建立了一個(gè)多模式節(jié)點(diǎn)濾波器，并最終得到一個(gè)二維切換誤差系統(tǒng)。根據(jù)乘性噪聲系統(tǒng)和切換系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論，可以給出所有節(jié)點(diǎn)濾波器都保持穩(wěn)定的充分

4、條件。濾波器參數(shù)可以通過(guò)求解一組弱耦合的線性矩陣不等式得到。
　?、茄芯苛藗鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)中稀疏信號(hào)的分布式估計(jì)問(wèn)題。通過(guò)將偽測(cè)量方法與經(jīng)典H∞濾波結(jié)合，根據(jù)Krein空間Kalman濾波理論，提出了一種集中式稀疏信號(hào)估計(jì)方法，稱為l1-正規(guī)化H∞濾波，并利用其信息形式在各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上建立了等價(jià)的節(jié)點(diǎn)濾波器。在網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)連通的條件下，通過(guò)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上嵌入一個(gè)高通一致性濾波器可以建立一個(gè)分布式濾波算法，使各節(jié)點(diǎn)能夠不斷融合相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)