Модифицированный фильтр Калмана Советский патент 1988 года по МПК H03H21/00 

Изобрете1ше относится к радиотехнике и может быть использовано при фильтрации результатов измерений, i Цель изобретения - повьшение достоверности оценок фильтра за счет работы по усредненным значениям входного потрка информации.

На чертеже изображена функциональная схема модифицированного фильтра.Калмана.

Модифицированный фильтр Калмана содержит генератор 1 одиночного им - тульса, генератор 2 тактовых импульсов, вычитатель 3, умножитель 4, сум- У1атор 5, первый регистр 6 памяти, 5лок 7 элементов задержки, первый 8 л второй 9 матричные умножители, пер- зьй блок 10 элементов И, счетчик 11 лмпульсов, элемент ИЛИ 12, усреднитель 13, второй блок 14 элементов И, Злок 15 памяти и второй регистр 16 ламятй.,

I Модифицирований фильтр Калмана работает следующим образом. На выходе генератора 1 формируется импульс, являющийся запускаюп м для устройства. Этот и myльc через первый вход, выход элемента ИЛИ 12 поступает на вход обнуления счётчика 11, а также на вход запуска генератора 2, кото- |рый начинает, вырабатывать тактовые импульсы с периодом t ,. соответствую- |щим темпу работы модели движения. На первьШ вход вычитателя 3 поступает входной сигнал Z(tj) фильтра в двоич- |ном параллельном коде: 1 m

z(tj) i i:z(t.).

где та - число усредняемых значений входного сигнала;

Z(t,) -.последовательность измерений, усредняемых на передающей стороне, причем t m t;.

На выходе вычитателя 3 формируется

сигнал невязки:

uZ(ti) Z(tj)-y (tj, , ).

/.. . ч „ 1.. ..50

де у (t;, t|., ) V. .

rt

Tly (tj;,tj{,,)- усредненная

ПТ1 аН ГЯ ТРИ-V-

1

оценка теку щего наблюдения, посту пакщая на второй вход вычитателя

55

с выхода усреднителя 13 при обнулении счетчика 11.

Сигнал uZ(t .) невязки поступает с выхода вычитателя 3 на первый вход умножителя 4, на второй вход которого поступает хранящийся в блоке 15 памяти коэффициент K(t) усиления фильтра на момент времени t при появлении на входе считывания блока 15 тактового импульса. Коэффициент K(t ) определяется из в ыражения .

-I.

K(tj) e(tj).-H(tj)N (tj),

где

0(tp 9(tj, tj,, ) 0(tj-.,)x

(.:

-j, tj,)

H(tp

+ H.(tj)N (np

25

30

35

40

45

50

55

H(tp,P(tj,tj., )

и N(t;.) - соответственно матрица из- .. мерений, переходная матрица и ковариагщонная матри- -ца шумов измерений. Значения K(t) записьшатотся перед началом работы через h адресных, входов, в блок 15 на каждый.j момент времени.

С выхода умножителя 4 сигнал поступает на первый вход сумматора 5, на. второй вход которого с: выхода второго матричного умножителя 9 поступает . корректирукщий сигнал .у (t, ) .С выходасумматора 5 сигнал ) равный

(t;) y/t; ) -t- K(tj)(tj),

поступает на вход регистра 6, считывание информации с которого происхо-) дит при появлении на его входе считывания тактового импульса. С выхода регистра 6 сигнал y(tj) поступает на первьй выход устройства, второй вход второго блока 14 элементов И, на выходе которого при обнулении счетчика 11 формируется оценка (tj) на момент времени tj, и на вход блока 7 элементов задержки, осуществляющего задержку на один такт. Сигнал с выхода блока 7 элементов задержки используется для получения во втором матричном умноя.-ителе 9 корректирующего сигнала ), равного

) .ф (t;, t,) y(t;, ).

С выхода матричного умнодит.еля 9 сигнал поступает также на вход первого матричного умножителя 8, в котором производится вычисление сигнала

I

t-, ) H(t})y(t,-., ),

записываемого затем во второй регистр 16-памяти. Считывание информации из регистра 16 на прямой вход первого блока 10 элементов И происходит при появлении на входе считывания такто- 5 вого импульса. Блок 10 пропускает информацию на вход усреднителя 13 пос- Jie подсчета счетчиком 11 m импульс;ов., с его выхода поступает импульс на инверсньй выход первого блока 10 20 элементов И, а сам счетчик обнуляется через элемент ИЛИ 12.

Таким образом, модифицированный фильтр Калмана обеспечивает получение оценок измерений при более медленном темпе их поступления, что позволяет существенно снизить частоту измерений,, разгрузить канал связи/и распи- рить за счет этого функциональные возможности фильтра.

Форму л а изобретения

25

30

Модифицированный фильтр Калмана, содержащий цоследовательно соединенные вычитатель, первый вход которого является входом модифицированного фильтра Калмана, умножитель и сумма-5

to

5 0

5

0

5

тор, к второму входу которого подключены вход первого матричн ого умножителя и через второй матричный умножитель - выход блока элементов задержки, отличающийся, тем, что, с целью повышения достоверности оценок фильтра за счет работы по усредненным значениям входного потока информации, в него введены генератор тактовых импульсов,усреднитель,счетчик импульсов, элемент ИЛИ, первьй и второй блоки элементов И, первый и второй регистры памяти, блок .памяти,и гене-/ ратор одиночного импульса, подключенный выходом к первому входу элемента ИЛИ и входу запуска генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с вxoдa и считывания блока памяти, первого и второго регистров памяти и счетным входом счетчика импульсов, подключенного входом обнуле- .ния к вькоду элемента ИЛИ и выходом - к второму входу элемента ИЛИ, входу считывания усреднителя, инверсному входу первого блока элементов И и первому входу второго блока элементов И, выход сумматора через первый регистр памяэж подключен к входу блока элементов задержки, являющемуся первым выходом модифицированного фильтра Калмана, и к второму входу второго блока элементов И, выход ко- .торого является вторым выходом модифицированного фильтра Калмана, выход, первого матричного умножителя через второй регистр памяти подключен к прямому входу первого Рлок aneNreHTOB Ч

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при фильтрации результатов измерений. Цель изобретения - повышение достоверности оценок фильтра за счет работы по усредненным значениям входного потока информации. Модифицироzfei f. ванный фильтр Калмана содержит генератор t одиночного импульса, генератор 2 тактовьтх импульсов, вычитатель 3, умножитель 4, сумматор 5, первый регистр 6 памяти блок 7 элементов задержки, первый 8 и второй 9 матричные умножители, первый блок 10 элементов И, счетчик 11 импульсов, элемент ИЛИ 12, усреднитель 13, второй блок 14 элементов И,- блок 15 памяти, второй регистр 16 памяти. Цель изобретения достигается за счет введения генераторов 1, 2, регистр 6, блока 10, счетчика 11, элемент ИЛИ 12, усреднителя 13, блоков 14 и 15, что позволяет получать оценки измерений при более медленном поступлении информации, t ил. § (Л с 1 со н| СП 00 ф j2