[发明专利]具有丢包现象的多速率传感器分级融合装置及方法

摘要

本发明涉及的是一种具有丢包现象的多速率传感器分级融合装置及方法。包括1～N个子系统和中心融合单元，每个子系统由检测单元、滤波器、切换单元和转换控制器组成，检测单元进行观测值的检测，滤波单元通过观测值对气垫船运动参数进行状态估计，切换单元用于判断是否使用该子系统进行融合，中心融合单元对选中的子系统进行进一步的融合。本发明通过自动调节参与融合的子系统，不但能改善气垫船运动参数融合策略的灵活性，还可以提高气垫船的环境适应能力，而且该融合方法能很好的减弱丢包现象造成的气垫船运动参数估计的不准确甚至发散现象，具有较高的融合精度。

主权项

1.一种具有丢包现象的多速率传感器分级融合方法，具有丢包现象的多速率传感器分级融合装置包括1～N个子系统和中心融合单元，每个子系统由检测单元、滤波器、切换单元和转换控制器组成，所述检测单元由1～N个不同采样速率的传感器组成，其特征是：(1)一个子系统的检测单元，基于系统的运动方程，得到不同速率下的传感器观测值，具体包括：系统的运动方程为：其中ψ为艏向角，θ为纵倾角，为横倾角，u、v、w为轴向速度，p、r、q为姿态角速度，ξ，η，ζ表示转化为固定坐标系下的坐标基底，离散化系统方程：x(k)＝f(x(k‑1))+w(k‑1)   (2)其中，状态变量系统过程噪声w(k‑1)是高斯白噪声，观测方程为：yi(k)＝hi(x(k))+vi(k),k≥0,   (3)其中，观测向量yi(t)，hi＝I6×6，测量噪声vi(t)是高斯白噪声序列，接收方程为：zi(k)＝zyi(k)+(1‑z)zi(k‑1),k≥0,   (4)其中zi(k)表示k时刻第i个子系统实际接收到的观测值，z为的常数、由传感器的丢包发生概率ζ决定，当丢包发生时采用k‑1时刻接收值作为该时刻的接收测量值；(2)该子系统的滤波器基于步骤(1)的观测值，使用扩展卡尔曼滤波方法，对观测值进行滤波；(3)该子系统的转换控制器，根据检测的丢包步数和滤波误差，来判断是否剔除当前时刻该子系统的滤波值，决定是否发送该子系统数值到达融合中心；(4)中心融合单元，基于步骤(3)选择出来的满足条件的子系统进入融合中心，进行进一步的融合。