《2022年通信故障多传感器系统融合估计算法研究报告报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年通信故障多传感器系统融合估计算法研究报告报告（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、个人资料整理仅限学习使用基于通信故障的多传感器系统融合估计算法研究报告精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用基于通信故障的多传感器系统融合估计算法研究报告1. 原理简介在实际的多传感器系统进行数据融合时，传输线路由于各种各样的原因总会一些故障，而导致某些传感器的数据无法及时传送到中信处理器，为了检测哪些传感器传输出现故障，首先给出经过改进后的无反馈层次结构的融合模型。该模型就是在正常的最优联合融合算法的基础上增加一个标志寄存器Bi，该操作根据硬件电路的设计来实现。寄存器Bi初始状态为低电平，当中
2、心处理器接收到传感器 i的信息时，立刻给相应的寄存器一个高电平信号，则相应的寄存器Bi被置为 1，否则 Bi保持0。利用 Kalman滤波的方法对数据进行预测估计，得到结果信息融合。利用公式 1） 2）2. 仿真结果从图1中可以看出，故障情况下最优融合估计比正常情况下的融合估计较不稳定。在某些时间点估计偏差较大。可以看出当传输出现故障时，IOCFA算法的精确度低于正常情况。但他具有实时检测以及故障处理的功能。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用0102030405060708090100-4-
3、2024681012IOCFA与 NOCFA 的 比 较IOCFANOCFA图 1 NOCFA 与 IOCFA 算法融合估计效果图根据附件 1传输故障统计表可以看出在第55、66次采样时传输故障为 0个由图可以看出，此时图形 IOCFA与NOCFA的值相等，且误差为 0，如图 2、3所示。404550556065700.511.522.533.544.555.5IOCFA与 NOCFA 的 比 较IOCFANOCFA图2 局部放大图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用0102030405060
4、7080901000123456789两 种 算 法 的 估 计 差 值融 合 时 刻图 3 NOCFA 与 IOCFA 算法融合估计误差图20222426283032343638400123456IOCFA算 法 跟 踪 到 出 现 通 信 故 障 的 传 感 器 示 意 图图4 IOCFA 算法跟踪到 部分）出现通信故障的传感器示意图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用求取两种算法的曲线均值，得到两种的误差，如表1所示。表1 两种算法的据对误差均值算法NOCFA IOCFA 差值均值2.9
5、046 1.9744 0.9303 3. 存在疑问老师给的论文中，给出了 IOCFA算法跟踪到出现故障的传感器示意图。这个图在程序中怎么表示？附录 1 仿真程序代码% 通信故障时 Kalman 最优滤波融合算法% 公式步骤：%1）在 k+1 时刻产生 1*N 的随机向量 ）。%2）对每个随机变量中的元素进行判断，如果u=E(E 是一个任意的实数，在本节仿% 真中取 E=0 ，则将相应的标志寄存器Bi 置 1；否则为 0；%3）如果 Bi 全为 0，则转到 1 ）重新产生随机向量；否则继续；% u=randn(1,N。for i=1:Nif u(i=0。 a=a+1。else B(k,i=1。e
6、ndendif a=N a=0。continueelsebreak精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用endendfor i=1:N w(k,i=sqrt(q*u(i。 v(k,i=sqrt(r*u(i。if k=1 x(k,i=fai*x0+w(k,i。% 表示第i 个传感器的 k时刻的状态 z(k,i=h*x0+v(k,i。else x(k,i=fai*x(k-1,i+w(k,i。% 状态方程 z(k,i=h*x(k,i+v(k,i。% 观测方程endendend% Kalman 滤波估计
7、for k=1:lfor i=1:Nif k=1 x_yc(k,i=fai*x_gj0。 p_yc(k,i=fai*p0*fai+q。 K(k,i=p_yc(k,i*h*inv(h*p_yc(k,i*h+r。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用 x_gj(k,i=x_yc(k,i+K(k,i*(z(k,i-h*x_yc(k,i。 p_gj(k,i=(1-K(k,i*h*p_yc(k,i。else x_yc(k,i=fai*x_gj(k-1,i。 p_yc(k,i=fai*p_gj(k-1,i*
8、fai+q。 K(k,i=p_yc(k,i*h*inv(h*p_yc(k,i*h+r。 x_gj(k,i=x_yc(k,i+K(k,i*(z(k,i-h*x_yc(k,i。 p_gj(k,i=(eye(1-K(k,i*h*p_yc(k,i。endendend% 信息融合for k=1:lfor i=1:N s(k,i=inv(p_gj(k,i*B(k,i。% 5个传感器对列求和 s_nor(k,i=inv(p_gj(k,i。%s_nor 传感器正常情况下的值end p_rh(k=inv(sum(s(k,:。 p_rhnor(k=inv(sum(s_nor(k,:。for i=1:N精选学习资料
9、 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用 s1(k,i=p_rh(k*inv(p_gj(k,i*x_gj(k,i*B(k,i。% 乘以B(i 进行传感器非故障的选择 s1_nor(k,i=p_rhnor(k*inv(p_gj(k,i*x_gj(k,i。end x_rh(k=sum(s1(k,:。 x_rhnor(k=sum(s1_nor(k,:。 y(k=abs(x_rh(k-x_rhnor(k。 y(k=(x_rh(k-x_rhnor(k。endfor k=1:lfor i=1:Nif B(k,i=0 a(
10、k,i=i。else a(k,i=nan。endendend% 图形输出与比较figure(1。hold on。grid on。%axis(20 40 0 10。plot(x_rh,b.-。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用plot(x_rhnor,r*-。title(IOCFA 与NOCFA 的比较 legend(IOCFA, NOCFA hold off。figure(2。hold on。grid on。%axis(20 40 0 5。plot(y,r*-。title( 两种算法的估计差
11、值 legend( 融合时刻 hold off。EX_rh=mean(x_rh。EX_rhnor=mean(x_rhnor。EY=mean(y 。e=EX_rh-EX_rhnor。 figure(3。hold on。grid on。axis(20 40 0 6。plot(a,r*。title(IOCFA 算法跟踪到出现通信故障的传感器示意图 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用附录 2 传输故障个数统计表表2 传输故障个数统计表序号传感器传输状态故障个数统计1 0 0 1 1 1 2 2 0
12、 1 0 0 0 4 3 1 0 0 1 1 2 4 1 0 0 0 0 4 5 1 0 1 1 0 2 6 0 0 1 1 0 3 7 1 1 0 0 0 3 8 1 0 1 0 1 2 9 1 0 0 1 0 3 10 1 0 0 1 1 2 11 0 1 0 0 0 4 12 1 1 0 0 1 2 13 1 0 0 1 0 3 14 1 0 0 0 0 4 15 1 1 0 0 0 3 16 0 1 0 0 1 3 17 0 1 1 0 0 3 18 1 0 1 0 0 3 19 0 1 1 1 0 2 20 1 1 1 0 1 1 21 0 0 0 1 0 4 22 0 1 1 0
13、1 2 23 0 0 1 0 0 4 24 1 1 1 0 1 1 25 0 0 0 1 1 3 26 1 1 1 1 0 1 27 0 1 0 0 0 4 28 1 1 0 0 1 2 29 0 1 1 0 0 3 30 1 0 1 1 0 2 31 0 1 1 1 1 1 32 1 0 0 0 0 4 33 0 1 0 0 1 3 34 1 1 1 1 0 1 35 0 1 1 0 1 2 36 1 1 0 0 0 3 37 1 0 0 1 1 2 38 1 1 1 1 0 1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 13
14、 页个人资料整理仅限学习使用39 0 1 0 0 1 3 40 0 0 1 0 1 3 41 1 1 0 0 1 2 42 1 1 1 0 1 1 43 1 0 0 1 0 3 44 1 1 1 0 1 1 45 1 1 0 0 1 2 46 1 1 0 1 0 2 47 0 1 0 0 1 3 48 0 0 0 1 1 3 49 1 1 1 0 0 2 50 0 1 1 0 1 2 51 0 1 0 0 0 4 52 1 1 1 0 1 1 53 1 0 0 1 0 3 54 1 1 0 1 0 2 55 1 1 1 1 1 0 56 1 1 0 1 1 1 57 0 1 1 0 0 3 5
15、8 0 0 1 0 0 4 59 0 0 1 0 1 3 60 1 1 0 0 0 3 61 1 0 1 0 1 2 62 0 0 1 1 0 3 63 0 1 0 0 0 4 64 0 0 0 0 1 4 65 1 1 1 1 1 0 66 0 1 0 1 0 3 67 1 0 0 0 1 3 68 1 0 1 1 1 1 69 0 0 0 1 1 3 70 1 1 1 0 1 1 71 0 1 1 1 0 2 72 0 0 0 0 1 4 73 1 1 1 0 1 1 74 1 0 0 0 0 4 75 0 0 0 0 1 4 76 1 0 0 0 0 4 77 0 1 1 1 0 2 7
16、8 0 1 1 1 0 2 79 0 1 0 0 1 3 80 1 0 1 0 0 3 81 0 1 0 0 1 3 82 1 0 1 1 1 1 83 1 0 0 1 0 3 84 0 1 0 1 0 3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 13 页个人资料整理仅限学习使用85 0 0 0 1 0 4 86 1 0 0 0 1 3 87 0 0 1 1 1 2 88 0 0 0 0 1 4 89 1 1 0 0 0 3 90 1 0 0 0 1 3 91 1 1 1 0 1 1 92 1 0 1 0 1 2 93 1 0 0 0 1 3 94 1 1 0 1 0 2 95 1 1 0 1 1 1 96 1 1 1 1 0 1 97 1 0 0 0 0 4 98 0 1 1 0 1 2 99 0 0 1 1 1 2 100 1 0 1 1 1 1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 13 页
