[发明专利]一种乘性噪声下动力定位船多传感器融合方法

权利要求书

1.一种乘性噪声下动力定位船多传感器融合方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：输入动力定位船的乘性状态噪声ε_k和各传感器子系统的乘性测量噪声且动力定位船的乘性状态噪声ε_k和各传感器子系统的乘性测量噪声均是零均值高斯噪声，k表示时刻；

步骤2：根据动力定位船中各传感器子系统在上一时刻对动力定位船的状态矢量估计值和测量值计算当前时刻各传感器子系统对动力定位船的状态矢量估计值

表示第j传感器子系统在k-1时刻对动力定位船k时刻的状态矢量估计值，j＝1,2,...,N_s，N_s为传感器子系统的总数；表示第j传感器子系统在k-1时刻对动力定位船k时刻的状态矢量测量值；第j传感器子系统在k时刻对动力定位船k+1时刻的状态矢量估计值的计算方法为：

步骤2.1：根据动力定位船中各传感器子系统在上一时刻对动力定位船的状态矢量估计值计算状态转移矩阵f_k(·)的期望和测量状态转移矩阵h_k(·)的期望；

乘性噪声干扰的动力定位船离散状态空间模型为：

x_k+1＝(A_k+B_kε_k)x_k+ΔtB_uk+Ξω_k

第j传感器子系统的测量方程为：

其中，B_k＝cA_k表示动力定位船的未建模偏差，表示第j传感器子系统的测量方程未建模偏差，c、d均为常数；Δt为采样周期；B_uk为输入矩阵；Ξ为动力定位船的状态噪声幅值矩阵；F为动力定位船的测量幅值矩阵；ω_k为动力定位船的状态加性噪声矢量；

为第j传感器子系统的测量加性噪声矢量；矩阵A_k为动力定位船的状态转移矩阵f_k(·)的Jacobi矩阵；矩阵为第j传感器子系统的测量状态转移矩阵的Jacobi矩阵；

由于乘性噪声之间相互独立，即ε_k、ω_k、的均值均为0；则状态转移矩阵f_k(·)的期望和测量矩阵h_k(·)的期望为：

E[A_k+B_kε_k]＝A_k；

步骤2.2：计算第j传感器子系统在k时刻对动力定位船k+1时刻的状态矢量的预测值

步骤2.3：计算第j传感器子系统在k时刻对动力定位船k+1时刻的状态矢量的测量预测值

步骤2.4：计算第j传感器子系统的测量预测误差和测量新息

步骤2.5：计算第j传感器子系统的预测误差互协方差

其中，σ_k为动力定位船的乘性状态噪声ε_k的协方差；Q_k为动力定位船的状态加性噪声矢量ω_k的协方差；S_k为动力定位船的加性噪声互协方差；

步骤2.6：计算第j传感器子系统对动力定位船的状态增益

其中，为第j传感器子系统的测量加性噪声矢量的协方差；γ表示收敛速率；δ_k为设定容许的误差向量；

步骤2.7：计算第j传感器子系统在k时刻对动力定位船k+1时刻的状态矢量估计值

步骤3：由最小二乘法融合各传感器子系统在k时刻对动力定位船k+1时刻的状态矢量估计值得到最后融合结果f(x)

其中，a和b是常数。