基于約束信息的狀態(tài)估計與融合研究.pdf

1、狀態(tài)估計也稱為濾波,是指通過非直接的方式,根據選取的估計準則和能獲得的觀測數據來估計動態(tài)系統(tǒng)的內部狀態(tài)。狀態(tài)估計理論的應用非常廣泛,在航空、航天、目標跟蹤、電力系統(tǒng)、模式識別以及機器人編隊等領域均得到了成功的應用。在狀態(tài)估計理論的實際應用中,狀態(tài)向量常常包含約束條件,這些約束條件通?？梢灶A先獲知,有效地利用這些先驗信息可以進一步明確目標狀態(tài)元素之間的關系。然而,在系統(tǒng)狀態(tài)估計理論的實際應用中,卻常常忽略這些系統(tǒng)固有的先驗約束信息。究其原

2、因并不是實際系統(tǒng)中不存在約束,而是缺乏對約束信息的有效挖掘和使用方法。事實上,約束信息的存在改變了狀態(tài)估計模型概率方面的結構,使原來的狀態(tài)估計過程發(fā)生了變化,給數據分析和狀態(tài)估計的實現帶來了困難。若能克服這些困難,并合理地利用這些先驗約束信息,理論上可以提高對含有約束信息動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)估計精度。
　　因此,開展基于約束信息的狀態(tài)估計與融合研究具有一定的理論意義與廣泛的應用前景。
　　本文主要是針對線性等式約束、非線性等式約束

3、、觀測噪聲未知和測量噪聲相關的多傳感器約束系統(tǒng),在已有的研究基礎上,提出了一系列新的算法。本文研究工作主要集中在以下三個方面:
　　1)研究了具有線性和非線性等式約束的狀態(tài)估計問題。將約束信息納入到傳統(tǒng)卡爾曼濾波框架之中,把傳統(tǒng)無約束卡爾曼濾波結果投影到狀態(tài)約束子空間,投影之后的結果具有更高的狀態(tài)估計精度。根據是否將經過約束信息處理的結果反饋到狀態(tài)估計回路中,分為開環(huán)式和閉環(huán)式約束濾波。并將基于投影法的約束濾波算法推廣到非線性系統(tǒng)

4、。
　　2)針對含有等式狀態(tài)約束系統(tǒng)中觀測噪聲統(tǒng)計特性未知情況下,提出模糊自適應約束狀態(tài)估計算法。采用模糊推理系統(tǒng)和協(xié)方差匹配技術在線實時調整觀測噪聲協(xié)方差矩陣,使其不斷接近真實的情況,有效地提高了狀態(tài)估計對模型變化的適應能力。
　　3)為了提高狀態(tài)估計的精度和可靠性,在前面研究成果的基礎上,提出了多傳感器等式約束狀態(tài)估計算法。研究了約束系統(tǒng)多傳感器分布式矩陣加權數據融合算法。并且研究了分布式融合策略,通過協(xié)方差匹配技術檢測