具有乘性噪聲和未知觀測(cè)輸入系統(tǒng)的濾波器設(shè)計(jì)

逄崇雁 孫艷茹 周明佳

(哈爾濱華德學(xué)院機(jī)器人工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150025)

由于石油地震勘探、通信工程和目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤等許多實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的需要，系統(tǒng)對(duì)模型刻畫(huà)日益嚴(yán)格，對(duì)仿真模型的準(zhǔn)確性和有效性要求也越來(lái)越高。帶有乘性的噪聲系統(tǒng)的最優(yōu)估計(jì)問(wèn)題得到了越來(lái)越多的關(guān)注和研究。對(duì)于帶乘性的噪聲系統(tǒng)的研究大部分都是基于經(jīng)典的Kalman 濾波理論進(jìn)行的。而在實(shí)際系統(tǒng)中，除了由乘性的噪聲引起的不確定性，還存在由未知的輸入會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)影響。這些干擾的影響，在進(jìn)行實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建模、仿真時(shí)都需要考慮。對(duì)于具有未知的干擾輸入的濾波器設(shè)計(jì)在信號(hào)與處理、通信工程、控制系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用，近年來(lái)也引起了眾多學(xué)者的諸多關(guān)注。對(duì)于具有乘性的噪聲干擾或者未知的輸入干擾系統(tǒng)的研究，大多數(shù)是分開(kāi)進(jìn)行的。

本文在不需要未知的輸入的先驗(yàn)信息情況下，在狀態(tài)的噪聲和觀測(cè)的噪聲是相關(guān)噪聲時(shí)，對(duì)狀態(tài)具有乘性的噪聲，同時(shí)觀測(cè)帶有未知的輸入的系統(tǒng)，基于線(xiàn)性無(wú)偏最小方差準(zhǔn)則，給出與未知觀測(cè)輸入解耦的，Kalman 形式的遞推濾波器。

1 問(wèn)題闡述

2 濾波器設(shè)計(jì)

3 穩(wěn)態(tài)特性分析

仿真結(jié)果如下：圖1 為濾波器。其中，實(shí)線(xiàn)表示真實(shí)值，虛線(xiàn)表示估值。由圖可得到，文中的濾波器，跟蹤性能良好。

圖1 先驗(yàn)濾波器跟蹤圖

本文對(duì)狀態(tài)具有乘性的噪聲和觀測(cè)具有未知的輸入的系統(tǒng)，基于線(xiàn)性無(wú)偏最小方差的準(zhǔn)則，得到與未知觀測(cè)輸入解耦的具有Kalman 濾波器形式的濾波器，研究了濾波器的穩(wěn)態(tài)特性并給出該濾波器存在穩(wěn)態(tài)的一個(gè)充分條件。仿真研究驗(yàn)證了該算法具有良好的跟蹤效果。