[发明专利]一种复合分层抗干扰滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有干扰抵消和抑制性能的复合分层抗干扰滤波器的设计方法，可用于多源干扰系统的抗干扰滤波，如航空航天器导航与控制系统等。

背景技术

由于各种干扰噪声广泛地存在于系统和量测过程中(例如惯性导航系统中存在惯性器件漂移，随机噪声，模型不确定性等多源干扰)，因此对于干扰的抑制、补偿和抵消近年来已成为控制界的一个研究热点。对于各种能量有界的干扰信号或随机噪声，人们提出了LQG(线性二次高斯，如卡尔曼滤波)以及H₂滤波、H_∞滤波等思想，可以使得干扰对滤波器性能的影响最小。上述几种方法对于线性的被控对象来说，理论上都已经取得了比较完善的解决方法。但单一干扰抑制方法(如H_∞滤波、H₂滤波、LQG滤波等)或者保守性较大，难以实现高精度控制和滤波性能；或者对于被控对象和干扰模型要求严格，难以广泛应用。对于非线性模型，处理方法主要有EKF、UKF、粒子滤波、H_∞滤波、H₂和H_∞滤波、基于干扰观测器的滤波方法等。EKF主要是将非线性模型线性化且要求噪声满足高斯白噪声假设，模型线性化产生较大的模型误差，影响滤波精度。UKF虽然可以直接使用系统的非线性模型无需线性化，但仍要求噪声是高斯白噪声。粒子滤波可以解决非线性、非高斯情况下的滤波问题且对于观测值中的坏点容忍性较强，但它容易陷入粒子枯竭，而且其递推过程计算量大，实时性不能保证。H_∞滤波方法，可以解决噪声统计特性未知的非线性系统滤波问题，并具有一定的鲁棒性能，但由于单一的性能指标使得其精度不高。对于基于干扰观测器的滤波方法，早期的工作仅考虑了针对常值干扰的线性干扰观测器，而实际中干扰总是具有不同类型的时变值，有些系统中会同时存在多源干扰如谐波干扰、常值干扰等外部模型描述干扰、导数有界干扰、无模型干扰等，这就进一步增加了研究难度。H₂和H_∞滤波方法可以解决同时含有高斯白噪声和模型不确定性系统的滤波问题，但对于具有已知特性的干扰采用干扰抑制，使得滤波精度不高。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对多源干扰系统，克服现有技术的不足，提供一种具有干扰抵消和抑制性能的复合分层抗干扰滤波器，解决了多源干扰系统的抗干扰滤波器设计问题，提高了系统的滤波精度。

本发明的技术解决方案为：一种复合分层抗干扰滤波器的设计方法，其实现步骤如下：

(1)针对多源干扰系统∑₁中外部模型描述干扰d₁(t)，构造干扰观测器为：

w^·(t)=Ww^(t)+K2(y(t)-y^(t))d^1(t)=Vw^(t)]]>