[发明专利]一种减摇鳍多反馈升力信号的分步融合方法

说明书

本发明涉及一种减摇鳍多反馈升力信号的分步融合方法。本发明包括：利用A/D模块采集减摇鳍的升力信号和鳍角信号；利用序贯融合方法解算初步融合升力，并解算升力测量信号与初步融合升力均方差；利用线性变换方法解算鳍角折算升力，并解算鳍角折算升力与初步融合升力均方差；比较上述解算的均方差，保留可靠的升力信号；利用岭估计将保留的升力信号进一步融合得到最终融合升力信号；解算最终融合升力信号与实际升力信号的均方差，与前面解算的均方差作比较，验证所发明的升力融合方法的准确性。该方法的优点在于所设计序贯融合滤波算法能够加快融合速度，还可以去除出现故障或缺失的检测升力信号，采用岭估计融合算法提高系统的可靠性。本发明通过仿真实验验证了融合方法的准确性和有效性。

(一)技术领域

本发明是一种减摇鳍多反馈升力信号的分步融合方法。

(二)背景技术

在实际工程应用中，由于角度测量简单可靠，常规减摇鳍控制系统多采用检测鳍角进行控制，但将鳍角折算升力时偏差较大，造成升力信号的不准确，进而影响减摇效果。而采用实际检测的动态升力信号作为反馈，可解决鳍角反馈控制的不足，但该技术目前仍处于理论研究阶段，因而可靠的方式是在常规系统上进行改进。

由于减摇鳍所处环境恶劣，检测动态升力的传感器所处位置及安装方式特殊等因素影响，动态升力检测信号容易受到干扰，存在准确性、实时性和可靠性不高的问题。由于不同升力检测方案中各传感器安装在不同位置互不影响，而单一传感器检测时含有一定不确定性或干扰信号，为此对测得的升力进行信号融合滤波，去除干扰和不利因素的影响，使其相互补充和印证，解决单一传感器的不足。但信号融合有可能会带来滞后，对控制系统反馈造成不良影响，进而导致控制实时性不佳。因而需要设计合适的融合滤波算法加快融合速度。

另外，基于常规鳍角检测的简易性和可靠性，以及在低航速和高海况时的不可替代，可将融合滤波后的升力检测信号与常规鳍角折算升力信号进行计算比较处理，以找到出现故障的传感器或各种原因导致的信号缺失。由于检测升力的传感器位于鳍轴的不同部分，属于同一性质的物理量，可将其先进行快速融合，通过比较鳍角折算升力信号和检测的动态升力信号，去除出现故障或缺失的检测升力信号，再次采用合适的融合算法提高系统的可靠性。

为此，本发明的目的在于提出减摇鳍多种反馈方式下升力信号的融合方法。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种减摇鳍多反馈升力信号的分步融合方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)利用A/D模块采集减摇鳍的升力信号和鳍角信号；

(2)利用序贯融合方法解算初步融合升力，并解算升力测量信号与初步融合升力均方差；

(3)利用线性变换方法解算鳍角折算升力，并解算鳍角折算升力与初步融合升力均方差；

(4)比较步骤(2)和步骤(3)解算的均方差，如果步骤(2)解算的均方差小于步骤(3)解算的均方差，则保留可靠的升力信号，否则去除故障或缺失的升力信号；

(5)利用岭估计将步骤(4)保留的升力信号进一步融合得到最终融合升力信号；

(6)解算步骤(5)的最终融合升力信号与实际升力信号的均方差，与步骤(2)和步骤(3)解算的均方差作比较，验证所发明的升力融合方法的可靠性。