Регуляризованный фильтр калмана

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ., РЕСПУБЛИН ОЗН 2 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ К АВТОРСИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ СаИДЕТЕЛЬСТ,(56) Авторское свидетельство СССР(54) РЕГУЛЯРИЗОВАННЫЙ ФИЛЬТР КАЛМАНА.(57) Изобретение относится к областивычислительной техники. Цель изобретения - повьппение точности фильтрации. Регуляриэованный фильтр Калманасодержит вычитатель 1, сумматоры 2,,4, 10, у-ли 3, 12, 13, интегратор 5,80143454 г-р 6 стационарного случайного процесса, К блоков 9.-9возведения вквадрат, делитель 11. Для достиженияцели в фильтр введены три матричныхумножителя 7 8, 14, компаратор 15,электронный ключ 16. По сравнению спрототипом, в котором при наличиианомальных измерений, которые неизбежно присутствуют и реальных измерительных системах, в предлагаемомустр-ве невозможно возникновение явления расходимости фильтра, и точность формируемых оценок возрастаетза счет того, что аномальные измерения не участвуют в формировании оценки, Это позволяет повысить точностьфильтрации на 15-17%. 1 ил., Изобретение относится.к вычислительной технике и может быть исполь-.овано в специализированных и униерсальных ЭВИ для обработки полез 5Йых сигналов в измерительных и навигационных системах на фоне внешних ивнутренних шумов в трактах этих систем.Цель изобретения - повышение точости фильтрации.На чертеже изображена структурнаяэлектрическая схема регуляризованнбго фильтра Калмана.Регуляризованный фильтр Калманаодержит вычитатель 1, первый суммаор 2, первый усилитель 3, второйумматор 4, интегратор 5, генераторстационарного случайного процесса,ервый 7 и второй 8 матричные умнотели, К блоков 9, - 9 возведения,ф квадрат, третий сумматор 10, делиель 11, второй 12 и третий 13 усилители, третий матричный умножитель14, компаратор 15 и электронный 25ключ 16,Регуляризованный фильтр Калманаработает следующим образом.На первый вход вычитателя 1 посту .иает и-мерный сигнал, не имеющийпгума в К составляющих, а на второйход - прогнозируемое измерениеЛ11(С) Х,(С) от второго матричногомножителя 8, На выходе вычитателяобразуется невязкар которой К известных составляющих подаются на вход блоков .9, - 9 возведения в квадрат (каждая состав" ляющая на свой блок).1Па выходах блоков 9- 9 Х образуются величины, которЪе складываются на третьем сумматоре 10 и делятся 45 на величину К в делителе 11. Таким образом, на выходе делителя 11 образуется величина интенсивности стабилизирующего шума:50Ы(с) = 1/кЯ, (с),которая подается на генератор 6 стационарного случайного процесса в качестве управляющей величины и на уп 55 равляющие входы первого 3 и второго 12 усилителей С выхода генератора 6 шум (с) поступает на второй вход второго сумматора 4, на первый вход которого подаются известные (беэ шума) К-составляющие невязки Я (С) от вычислителя 1. На выходе второго сумматора 4 образуется зашумленная не" вязкакоторая подается на вход первого усилителя 3, на выходе которого осуществляется вычисление регуляризованного коэффициента усилениягде л(С) - определяется из уравнеХния(1(с) + м.(с)Р н(с)чх(с) ли поправки Кс, Х,(с)= К, Е,(с) . учитывающей поступившие измерения,На выходе второго усилителя 12 осуществляется вычисление величины А = Н(с)Чл Н (с) + К , которая поступает йа третий матричный умно- житель 14, на второй вход которого поступает зашумленная невязка с выхода второго сумматора 4. На выходе третьего матричного умножителя 14 осуществляется вычисление квадратнойтформы Г, АЕ, которая подается на пер-. вый вход компаратора 15, на второй вход которого подается сигнал с третьего усилителя 13, равный9%;б; )где , - одно иэ собственных значений матрицы А,б; - один из диагональных элементов матрицы А.В случае превышения сигнала стретьего матричного умножителя 14над сигналом с третьего усилителя 13,сигнал с компаратора 15 запирает/электронный ключ 16, который не про"пускает сигнал с выхода первого уси.лителя 3. В это время оценка на выходе интегратора 5 строится только наоснове предсказания в соответствии сдифференциальным уравнением:Х(с) = Р(с)Х(с),1434540 Формула изобретения Составитель С.МузычукТехред .М,Ходанич Корректор Л.Пилипенко Редактор А,Ревин, Тираж 929 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 5564/56 аг ФПроизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 В противном случае на первом сумматоре 2 происходиу .сложение предсказанной оценки РХ,(1) с выхода первого матричного умножителя 7 и поправки К 1, 1(й) с выхода элект 5 ронного ключа 16 На выходе интегратора 5 образуется искомая оценка в соответствии с дифференциальным уравнением; 10 Таким образом, по сравнению с прототипом, в котором при наличии ано мальных измерений, которые неизбежно присутствуют в реальных измерительных системах, в предлагаемом устройстве, невозможно возникновение явле-, ниЪ расходимости фильтра и точность 20 формируемых оценок возрастает за счет того, что аномальные измерения не участвуют в формировании оценки.Это позволяет повысить точность фильтрации на 15-177 25 Регуляризованный фильтр Калмана по авт, св. М 1166275, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности Фильтрации, в него введены дополнительные второй и третий усилитель, третий матричный умножитель, компаратор и электронный ключ, причем выход делителя соединен через второй дополнительный усилитель с входом третьего дополнительного усилителя и первым входом третьего матричного умножителя, второй вход которого подключен к выходу второго сумматора, а выход матричного умно- жителя соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом дополнительного третьего усилителя, причем выход усилителя подключен к первому входу первого сумматора через электронньй ключ к управляющему входу которого подключен выход компаратора.