專利名稱：一種對雙觀測系統(tǒng)量測噪聲方差陣的自適應(yīng)同步估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信號處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對雙觀測系統(tǒng)量測噪聲方差陣的自適應(yīng)同步估計(jì)方法，可同時有效自適應(yīng)估計(jì)出不同測量系統(tǒng)的量測噪聲方差陣。
背景技術(shù)：
卡爾曼濾波算法是一項(xiàng)廣泛應(yīng)用的信息融合技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波濾波算法是建立在系統(tǒng)噪聲方差陣已知情況下的最優(yōu)估計(jì)，但在實(shí)際情況下，測量系統(tǒng)的測量噪聲方差陣未知，如何有效估計(jì)出系統(tǒng)測量噪聲方差陣對提高濾波精度具有重要意義。通常，若要獲得系統(tǒng)測量噪聲方差陣一般通過對測量系統(tǒng)進(jìn)行長時間觀測，根據(jù) 對系統(tǒng)輸出信息的統(tǒng)計(jì)量獲得量測噪聲方差陣，然而這種基于驗(yàn)前信息獲得噪聲統(tǒng)計(jì)特性的方法無法解決時變噪聲的問題。在自適應(yīng)估計(jì)系統(tǒng)量測噪聲的研究中，方法主要為基于信息序列的自適應(yīng)估計(jì)方法(IAE),主要代表為sage-husa法,它可以自適應(yīng)估計(jì)系統(tǒng)的狀態(tài)噪聲方差陣和量測噪聲方差陣，然而此法的信息序列基于狀態(tài)一步遞推值和觀測值，當(dāng)狀態(tài)估計(jì)值計(jì)算不準(zhǔn)確時，會造成誤差耦合，導(dǎo)致量測噪聲陣的估計(jì)精度下降。本發(fā)明利用兩種測量參考系統(tǒng)的不同測量特性，自適應(yīng)調(diào)節(jié)窗口長度，對系統(tǒng)量測噪聲進(jìn)行有效估計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明為解決對測量系統(tǒng)量測噪聲方差陣進(jìn)行有效估計(jì)的問題，提出了一種對雙觀測系統(tǒng)量測噪聲方差陣的自適應(yīng)同步估計(jì)方法。該方法通過計(jì)算雙觀測系統(tǒng)觀測值的自差分序列以及互差分序列的方差，得到量測噪聲方差陣，并且對同一時刻不同窗口長度下計(jì)算得到的噪聲方差陣序列進(jìn)行一次直線擬合，由擬合得到的直線斜率計(jì)算出最優(yōu)窗口長度并得到最終的量測噪聲方差陣。本發(fā)明提出一種對雙觀測系統(tǒng)量測噪聲方差陣的自適應(yīng)同步估計(jì)方法，包括以下幾個步驟步驟一分別得到觀測系統(tǒng)A、觀測系統(tǒng)B在各時刻的數(shù)據(jù)信號Zl (i)、Z2(i)，其中i為觀測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號測量時刻；步驟二 分別計(jì)算觀測系統(tǒng)A數(shù)據(jù)信號Zl (i)的自差分序列和觀測系統(tǒng)B數(shù)據(jù)信號Z2(i)的自差分序列，并計(jì)算兩個自差分序列的互差分序列，具體為(I)觀測系統(tǒng)A數(shù)據(jù)信號Zl (i)的自差分序列A Zl⑴為A Zl (i) = Zl (i) -Zl (i-1)其中i-1和i分別表示觀測系統(tǒng)A的數(shù)據(jù)采集時刻；(2)觀測系統(tǒng)B數(shù)據(jù)信號Z2(i)的自差分序列AZ2(i)為AZ2(i) = Z2(i)-Z2(i-1)其中i-1和i分別表示觀測系統(tǒng)B的數(shù)據(jù)采集時刻；(3)觀測系統(tǒng)A和觀測系統(tǒng)B的兩個自差分序列的的互差分序列C(i)為C(i) = AZl(i)-AZ2(i)
步驟三分別計(jì)算觀測系統(tǒng)A數(shù)據(jù)信號在不同窗口長度下自差分序列的方差，觀測系統(tǒng)B數(shù)據(jù)信號在不同窗口長度下自差分序列的方差，以及兩個觀測系統(tǒng)在不同窗口長度下互差分序列的方差，并利用方差進(jìn)行相關(guān)計(jì)算得到觀測系統(tǒng)A、觀測系統(tǒng)B不同窗口長度下的量測噪聲方差陣Rl、R2，具體為(I)首先選取最大窗口長度MMax、最小窗口長度MMin和窗口長度間隔Mllis，且窗口長度間隔Mms為Mmm與Mmn之差的整數(shù)倍，若當(dāng)前數(shù)據(jù)信號量測時刻k小于等于MMax，則直接采用窗口長度累積的方式計(jì)算觀測系統(tǒng)A自差分序列的方差
權(quán)利要求
1.一種對雙觀測系統(tǒng)量測噪聲方差陣的自適應(yīng)同步估計(jì)方法，其特征在于包括以下幾個步驟 步驟一分別得到觀測系統(tǒng)A、觀測系統(tǒng)B在各時刻的數(shù)據(jù)信號Zl(i)、Z2(i)，其中i為觀測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號測量時刻； 步驟二 分別計(jì)算觀測系統(tǒng)A數(shù)據(jù)信號Zl (i)的自差分序列和觀測系統(tǒng)B數(shù)據(jù)信號Z2(i)的自差分序列，并計(jì)算兩個自差分序列的互差分序列，具體為 (1)觀測系統(tǒng)A數(shù)據(jù)信號Zl(i)的自差分序列AZl(i)為
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種對雙觀測系統(tǒng)量測噪聲方差陣的自適應(yīng)同步估計(jì)方法，其特征在于所述的最大斜率amax取值為3 7。
全文摘要
本發(fā)明提出一種對雙觀測系統(tǒng)量測噪聲方差陣的自適應(yīng)同步估計(jì)方法，屬于信號處理技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括得到兩觀測系統(tǒng)在各時刻的數(shù)據(jù)信號；計(jì)算兩觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號Z1(i)的自差分序列以及兩個自差分序列的互差分序列；計(jì)算兩觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號在不同窗口長度下自差分序列的方差以及兩個觀測系統(tǒng)在不同窗口長度下互差分序列的方差，得到兩觀測系統(tǒng)不同窗口長度下的量測噪聲方差陣；使用最優(yōu)窗口長度計(jì)算得當(dāng)前時刻的量測噪聲方差陣。本發(fā)明利用雙測量系統(tǒng)自差分序列和互差分序列信息，能夠同時有效估計(jì)出兩個測量系統(tǒng)的量測噪聲方差陣，可實(shí)時調(diào)節(jié)計(jì)算噪聲方差陣時的數(shù)據(jù)窗口長度，提高估計(jì)精度。本發(fā)明單純利用測量系統(tǒng)信息，避免了誤差耦合，精度較高。
文檔編號G01D18/00GK102749096SQ20121021391
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者周啟帆, 張海, 王嫣然 申請人:北京航空航天大學(xué)