抗差穩(wěn)健狀態(tài)信息融合研究.pdf

1、信息融合（Information Fusion）是上世紀(jì)80 年代興起的一門信息處理技術(shù)，亦稱為多傳感器信息融合技術(shù)，是通過對來自多種傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行多級別，多方面，多層次的處理與綜合，以期獲得比單傳感器更豐富、更精確、更可靠的信息。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，隨著傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展和多傳感器系統(tǒng)的大量涌現(xiàn)，多傳感器信息融合技術(shù)已經(jīng)獲得了廣泛的研究和發(fā)展。目前，信息融合，特別是狀態(tài)信息融合已廣泛應(yīng)用于空中交通管制、國防、海港監(jiān)控、機(jī)器人視覺、

2、遙感、氣象預(yù)報和智能交通等領(lǐng)域。 穩(wěn)健性是對信息融合的重要要求之一。然而現(xiàn)有的信息融合算法主要針對理想的環(huán)境，很少考慮到現(xiàn)實(shí)的惡劣環(huán)境。而在實(shí)際環(huán)境下系統(tǒng)將會受到粗差、干擾等的影響，這些將嚴(yán)重影響信息融合的精確度，甚至在某種情況下該影響將導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)散和崩潰。 另外，隨著科技的發(fā)展，系統(tǒng)對復(fù)雜背景條件下信息融合精度的要求越來越高，因此為了解決傳統(tǒng)的信息融合算法在穩(wěn)健性上的局限，獲取目標(biāo)狀態(tài)的精確估計，就迫切需要應(yīng)用新的理論

3、和工具。 本研究即是在此基礎(chǔ)上，從抗差估計理論出發(fā)，針對當(dāng)前工程應(yīng)用中的實(shí)際問題，對多傳感器狀態(tài)信息融合的穩(wěn)健性能進(jìn)行了深入的研究。 本文的主要工作成果包括以下三個方面： （1）對卡爾曼抗差濾波估計的原理進(jìn)行了分析，并且針對抗差理論中基于M 估計的三種權(quán)函數(shù)，即Huber 法，丹麥法和IGG 法，從現(xiàn)實(shí)中觀測數(shù)據(jù)的分布情況、能否應(yīng)用和效率三個方面進(jìn)行了分析。 （2）在時域的卡爾曼抗差濾波估計中，由于等價權(quán)

4、是置于等價方差的分母上，因此當(dāng)殘差比較大時就很可能出現(xiàn)等價權(quán)為零的情況，從而造成濾波的發(fā)散，因此IGG 方案不適宜卡爾曼濾波穩(wěn)健估計。本文在時域?qū)GG 方案進(jìn)行改進(jìn)并應(yīng)用于卡爾曼抗差濾波估計當(dāng)中。仿真實(shí)驗(yàn)表明這種自適應(yīng)的卡爾曼抗差濾波能夠抵抗粗差并獲得精確的濾波估計性能。 （3）首次將IGG 抗差方案引入頻域，將觀測信號中豐富的多速率信息抽取和IGG 抗差方案通過小波處理結(jié)合起來，建立起了自適應(yīng)抗差多速率模型，并將其應(yīng)用到交互