[发明专利]一种基于中心对称多面体的机动目标运动坐标区间估计方法

说明书

本发明提供了一种基于中心对称多面体的机动目标运动坐标区间估计方法，步骤如下：建立模型的状态空间方程；求解观测器增益；上下界的迭代计算。相较于原有通过坐标变换法设计区间观测器方法变换矩阵不总是存在这一问题，本发明创新性地在机动目标的多转弯率模型的区间观测上应用中心对称多面体以放松传统区间观测器设计过程的限制，表达形式更为直观并且计算更加简单，同时考虑更为一般的情况，即：系统的模态转移概率矩阵部分未知的情况从而使得结果具有一定的普适性。

技术领域

本发明涉及一种基于中心对称多面体的机动目标坐标区间估计方法。

背景技术

随着社会的发展和生产力水平的提高，控制学科在工业生产和各种工程应用中扮演着越来越重要的角色，尤其是在飞行器控制领域。将各种控制算法应用到真实飞行器之前，需要在软件所建模型中进行仿真实验，不断调整各种参数从而实现更精准的控制。对机动目标来说，建立相应的机动模型可很好地描述其运动坐标等特征，而单一模型由于其自身的局限性，与实际的运动模型相差很大，采用多个模型才能真实反映机动目标的运动状态，因此一种基于不同转弯率的多模型建模方式被提出。该模型可以看做是马尔科夫跳跃系统的一个应用，根据一定的切换概率在各模型间随机跳跃，其中切换概率由模态转移概率矩阵决定。然而在工程应用中往往难以保证转移概率矩阵信息全部可用的理想条件，因此研究转移概率部分已知能够更加贴合实际情况。

根据所建立的模型对机动目标进行状态估计需要考虑到外界噪声等因素的干扰，一般情况下这种干扰都是幅值有界的，因此估计的状态值也应在一个区间内，这要比估计单个状态值更加有实际意义。传统区间观测器要求动态误差系统的状态矩阵是Metzler和Hurwitz的，从而保证动态误差系统的非负性和渐近稳定性，但在大部分情况下，设计的观测器增益很难同时满足这两个条件，因此一些研究人员考虑通过坐标变化的方式使得条件成立，但这种变换矩阵却不总是存在。近年来，作为另外一种可以估计不确定系统状态的方法，集员估计法放宽了传统区间观测器的限制，其中中心对称多面体由于其表达形式直观且计算简单，可以利用其来设计机动目标的状态观测器。

发明内容

针对机动目标的多转弯率模型并不总能通过坐标变换法获得估计区间这一问题，本发明提供一种基于中心对称多面体的机动目标运动坐标区间估计方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于中心对称多面体的机动目标运动坐标区间估计方法，包括以下步骤：

S1.建立多转弯率的飞行器运动坐标的状态空间模型：

S1.1建立离散时间下的运动学方程描述：

v_x(k+1)＝cos(w_iT_s)v_x(k)-sin(w_iT_s)v_y(k)+T_sv₁(k)

v_y(k+1)＝sin(w_iT_s)v_x(k)+cos(w_iT_s)v_y(k)+T_sv₂(k)

其中s_x为X轴上的位移分量，v_x为X轴上的速度分量，s_y为Y轴上的位移分量，v_y为Y轴上的速度分量，ω为转弯率，T_s为采样时间间隔，v₁和v₂建模为高斯白噪声。