[发明专利]一种跨介质时变流体参数在线估计的方法

权利要求书

1.一种跨介质时变流体参数在线估计的方法，其特征在于，所述方法包括：

针对水下航行器，在跨介质入水过程中建立数学模型，所述数学模型中的阻尼系数和舵力矩系数为指数过程和随机白噪声叠加的形式；

利用具有约束条件的自适应UKF滤波算法，假设待估计参数满足约束条件：x_L<＝x<＝x_H；根据滤波方差，计算2n+1个σ点，将不满足约束条件x的σ点，投影到约束边界对跨介质入水过程的阻尼系数和舵力矩系数进行在线估计；其中，n为自然数；

在时间更新方程中，利用状态变量对修改后的σ点进行状态预测；

在测量更新方程中，将滤波结果不满足约束条件x的点，对其进行投影变换。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，入水阶段时的所述数学模型为：

其中，θ为横滚角，为对θ求导，p为横滚角速度，为对p求导，a(t)为阻尼系数，b(t)为舵力矩系数，u为控制量，t为时间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据滤波方差，计算2n+1个σ点，具体为：

根据非线性系统计算σ点依据状态的预测值x_k-1|k-1和状态的预测协方差p_k-1|k-1生成2n+1个σ点i＝0,1,2,…2n；

其中，x(k+1)为状态变量，f_k(x(k))为状态非线性函数，w(k)为状态噪声，具有协方差阵Q_k；z(k)为观察变量，h_k(x(k))为观察非线性函数，v(k)为观察噪声，具有协方差阵R_k。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算σ点具体为：

其中，为预测均值，ω_i为权重,T为转置；

计算σ点和p_k|k-1通过量测方程对x_k的传播：

其中，为的下一个σ点，λ为常数，根据实际情况选取。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在时间更新方程中，利用状态变量对修改后的σ点进行状态预测，通过如下方式进行：

其中，T为转置。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在获得新的量测Z_k后，进行滤波更新，通过如下方式进行：

其中，-1为逆操作，T为转置，K_k为第k点的信息增益。