[发明专利]卡尔曼滤波的提高阵列光栅定位空间分辨率的方法及系统

权利要求书

1.一种卡尔曼滤波的提高阵列光栅定位空间分辨率的方法，其特征在于，包括：

S1：获取目标经过时的阵列光栅振动传感器的振动信号，并对所述振动信号进行解调得到所述振动信号对应的数字信号；

S2：对所述数字信号进行目标检测得出目标的当前位置信息及目标的速度信息；

S3：将所述目标的当前位置信息及目标的速度信息进行卡尔曼滤波不断修正以得到优化后的目标的位置信息及目标的速度信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2包括：

从所述数字信号中检测出有目标信息的光栅信号，然后根据光栅的定位确定所述目标的位置信息，并根据不同时刻检测到的目标的位置信息，由对应的位置差与时间差的比值得到所述目标的速度信息。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤S3包括：

S3.1：增加噪声干扰，然后根据实测的所述目标的当前位置信息及目标的速度信息和上一时刻通过卡尔曼滤波算法预测得到的目标的位置信息及目标的速度信息，估计当前时刻目标的位置信息及目标的速度信息；

S3.2：采用实测的所述目标的当前位置信息及目标的速度信息对估计的当前时刻目标的位置信息及目标的速度信息进行修正，以将估计值空间映射至实测值空间；

S3.3：将实测值与空间映射后的估计值两者分布的高斯分布相乘，然后根据相乘后的高斯分布得到最优的目标位置信息及最优的目标速度信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，由估计当前时刻目标的位置信息及目标的速度信息，由确定的协方差矩阵P_k，其中，表示当前时刻预测的目标位置与速度组成的矩阵，F_k表示当前时刻的状态变换矩阵，表示上一时刻预测的目标位置与速度组成的矩阵，B_k表示当前时刻控制量的变换矩阵，表示当前时刻的状态增益，P_k-1表示上一时刻的协方差矩阵，Q_k表示当前时刻的系统噪声。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，由得到最优的目标位置信息及最优的目标速度信息，由P′_k＝P_k-K′H_kP_k得到对应的协方差矩阵P′_k，其中，表示最优的位置与速度估计矩阵，表示当前时刻目标的位置与速度的实测值，H_k表示当前时刻的预测矩阵，R_k表示实测数据的噪声分布的协方差矩阵。

6.一种卡尔曼滤波的提高阵列光栅定位空间分辨率的系统，其特征在于，包括：窄线宽激光器、半导体光放大器、第一掺饵光纤放大器、阵列光栅振动传感器、第二掺饵光纤放大器、干涉仪及信号处理模块；

由所述窄线宽激光器和所述半导体光放大器组成光脉冲发生器，产生的脉冲光经过所述第一掺饵光纤放大器放大后，再由所述阵列光栅振动传感器反射后再经过所述第二掺饵光纤放大器放大，通过所述干涉仪干涉形成3通道的数据，然后由所述信号处理模块进行目标检测得出目标的当前位置信息及目标的速度信息，并将所述目标的当前位置信息及目标的速度信息进行卡尔曼滤波不断修正以得到优化后的目标的位置信息及目标的速度信息。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述信号处理模块包括：

估计模块，用于增加噪声干扰，然后根据实测的所述目标的当前位置信息及目标的速度信息和上一时刻通过卡尔曼滤波算法预测得到的目标的位置信息及目标的速度信息，估计当前时刻目标的位置信息及目标的速度信息；

修正模块，用于采用实测的所述目标的当前位置信息及目标的速度信息对估计的当前时刻目标的位置信息及目标的速度信息进行修正，以将估计值空间映射至实测值空间；

结果输出模块，用于将实测值与空间映射后的估计值两者分布的高斯分布相乘，然后根据相乘后的高斯分布得到最优的目标位置信息及最优的目标速度信息。