Регуляризованный фильтр калмана

 

РЕГУЛЯРИЗОВАННЫЙ ФИЛЬТР КАЛМАНА по авт.св. № 1056432, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности фильтрации, в него введены блоки возведения в квадрат, входы которых подключены к выходу вычитателя, и последовательно соединенные третий сумматор и делитель , выход которого подключен к входам управления генератора стационарного случайного процесса и усилителя , а входы третьего сумматора соединены с выходами блоков возведения в квадрат.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) Н 03 Н 21/OO

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

Н ABTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1056432 (21) 3584682/18-09 (22) 25.04.83 (46) 07.07.85. Бюл. N 25 (72) Н.Н.Козлов, В.Г.Сердюк, А.В.Фрязинов и О.Е.Цитрицкий (53) 681.32(088.8)

;(56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 1056432, кл. Н 03 Н 21/00, 1983 (прототип). (54)(57) РВГУПЯРИЗОВАННЫЙ ФИЛЬТР

КАЛИАНА по авт.св. 9 1056432, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности фильтрации, в него введены блоки возведения в квадрат, входы которых подключены к выходу вычитателя, и последовательно соединенные третий сумматор и делитель, выход которого подключен к входам управления генератора стационарного случайного процесса и усилителя, а входы третьего сумматора соединены с выходами блоков возведения в квадрат.

116627S

Изобретение относится к вычислительной технике, может быть исполь-, зовано в специализированных аналоговых и гибридных ЭВМ для получения оценок состояния сложных технических систем и для решения задачи навигации.

По основному авт.св. М 1056432 известен регуляризованный фильтр

Калмана, содержащий вычитатель, усилитель, первый сумматор, интегратор, йервый и второй матричные умножители, причем выход усилителя соединен первым входом первого сумматора, выход которого подключен к входу интегратора, выход которого является информационным выходом фильтра и соединен с входами первого и второго матричных умножителей, выходы которых подключены соответственно к вто; рому входу первого сумматора и к первому входу вычитателя, второй вход которого является информационным входом фильтра, а также второй сумматор и генератор стационарного случайного процесса, выход которого подключен к первому входу второго сумматора,, выход которого соединен с входом усилителя, а второй вход второго сумматора подключен к выходу вычитателя.

Известное устройство выполнено на основе фильтра Калмана, в который добавлен генератор стационарного случайного процесса. С помощью последнего зашумляются известные составляющие невязки, в которых отсутствует шум измерений 11) .

Однако для увеличения надежности работы известного устройства обычно подают в невяэку стабилизирующий шум с заведомо большей, чем необходимо, интенсивностью. В результате измерения заглубляются, а это приводит к снижению точности оценок.

Цель изобретения - повышение точности фильтрацйи, Цель достигается тем, что в регуляризованный фильтр Калмана, содержащий вычитатель, усилитель, первый сумматор, интегратор, первый и второй матричные умножители, причем выход усилителя соединен с первым входом первого сумматора, выход которого подключен к входу интегратора, выход которого является информа- ционным выходом фильтра и соединен с входами первого и второго матрич5

f5

55 ных умножителей, выходы которых Йод ключены соответственно к второму входу первого сумматора и первому входу вычитателя, второй вход которого является информационным входом фильтра, а также второй сумматор и генератор стационарного случайного процесса, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, выход которого соединен с входом усилителя, а второй вход второго сумматора подключен к выходу вычитателя, введены блоки возведения в квадрат, входы которых подключены к выходу вычитателя, и последовательно соединенные третий сумматор и делитель, выход которого подключен к входам управления генератора ста-. ционарного случайного процесса и усилителя, а входы третьего сумматора соединены с выходами блоков возведения в квадрат.

На чертеже приведена структурная электрическия схема предлагаемого регуляризованного фильтра Калмана.

Устройство содержит. вычитатель первый сумматор 2, усилитель 3, второй сумматор 4, интегратор 5, генератор 6 стационарного случайного процесса, первый 7 и второй 8 матричные умножители, блоков 9 возведения в квадрат„ третий сумматор 10 и делитель 11.

Регуляризованный фильтр Калмана работает следующим образом.

На первый вход вычитателя 1 поступает п-мерный сигнал z(t), не имеющий шума в fc составляющих, а на второй вход — прогнозируемое изЯ мерение H(t)x<(t) от матричного умножителя 8. На выходе вычитателя 1 образуется невязка

K(t)=i(t)-H(t) „(t), в которой известных составляющих подаются на вход блоков 9 возведения в квадрат (каждая составляющая на свой умножитель).

На выходах умножителей образуются величины 1- . (t) (i=1, k), которые складываются на третьем сумматоре

10 и делятся на величину k в делителе 11. Таким образом, уа выходе делителя образуется величина интенсивности стабилизирующего шума

1166275

Составитель А.Осипович

Техред Т.Фанта Корректор А.Обручар

Редактор О.Бугир

Заказ 4321/52 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 з которай подается на генератор 6 стационарного случайного процесса

1 в качестве управляющей величины, задающей интенсивность вырабатываемого шума, и на управляющий вход

$ усилителя 3. С выхода генератора 6 шум () поступает на второй вход второго сумматора 4, на первый вход которого. подаются известные (без шума) k составляющих невязки E (t) 1п от вычитателя 1. На выходе сумматора 4 образуется зашумленная невязка

E„(t)-F(t)+ q„(t), которая подается на вход усилителя 3, на выходе которого осуществляется вычисление регуляризованного коэффициента усиления, -М

k„(t) =Чо (t) Н (t) gy„(t)+g(t) К где V (t) определяется иэ уравнения

U _#_(t) ="F(t) Vyе(t)+V е) Т(t)+ 20

+С(Е) У„(С)С (t)-Ч„"(Е)Н (t)(V,(tó

+ес(с) Е) H(t) Vg (t), 4

à — диагональная матрица, s кото рой имеется k единиц на местах, соответствующих составляющим беэ шума, и поправки

R(t,õ (t)j =k„(t) E„(t), учитывающей поступившие измерения.

На первом сумматоре 2 происходит; сложение предсказанной оценки

F(t)x (t) с выхода матричного умноЫ л жителя 7 и поправки К(,х ()) с выхода усилителя 3. На выходе интегратора 5 образуется искомая оценка в соответствии с дифференциальным уравнением х„(с) -Г() х„(С)+К (,x„(t)g.

При этом: увеличение точности фор- мируемых оценок состояния приводит к повьппению точности фильтрации.