Стохастический фильтр Советский патент 1991 года по МПК G06F17/18 G06F17/14 G06F7/70 

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано для субоптимального оценивания состояния нелинейных стохастических объектов.

Цель изобретения - повышение точности,

На фиг. 1 изображена структурная схема стохастического фильтра; на фиг. 2 - структурная схема блока вычисления первого коэффициента рекурсии; на фиг. 3 - структурная схема блока вычисления первого коэффициента рекурсии; на фиг. 4 - структурная схема блока вычисления нелинейной части третьего коэффициента рекурсии; на фиг.5 - структурная схема блока вычисления третьего коэффициента рекурсии; на фиг. 6 - структурная схема блока вычисления апостериорного момента; на фиг. 7 - структурная схема блока вычисления второго апостериорного момента; на фиг, 8 - структурная схема блока вычисления третьего апостериорного момента; на фиг. 9 - структурная схема блока вычисления четвертого апостериорного момента; на фиг. 10 - структурная схема блока вычисления коэффициентов ряда Тейлора.

Стохастический фильтр (фиг. 1) содержит N блоков 1 фильтрации (N - заданное количество приближений оценки), каждый из которых содержит первый 2 и второй 3 умножители, сумматор 4, третий умножитель 5, блок 6 вычисления первого коэффициента рекурсии, блок 7 вычисления второго коэффициента рекурсии, блок 8 вычисления нелинейной части третьего коэффициента

О XI

сл ю о сл

рекурсии, N блоков 9 вычисления третьего коэффициента рекурсии, блоки вычисления первого 10i, второго 102, третьего Юз и четвертого 104 апостериорных моментов, блок 10s вычисления коэффициентов ряда Тейлора.

Блок вычисления первого коэффициента рекурсии (фиг. 2) содержит с первого 111 по восемнадцатый 11ia умножители, с первого 12i по восьмой 12s элементы масштабирования, с первого 13i по четвертый 134 инверторы и сумматор 14.

Блок вычисления второго коэффициента рекурсии (фиг. 3) содержит с первого 151 по семнадцатый 15i умножители, с первого 16i по десятый 16ю элементы масштабирования, с первого 17-1 по пятый 17бинверторы и сумматор 18.

Блок вычисления нелинейной части третьего коэффициента рекурсии (фиг. 4) содержит с первого 19i по одиннадцатый 19ц умножители.

Блок вычисления третьего коэффициента рекурсии (фиг. 5) содержит с первого 20i по седьмой 20 элементы масштабирования, первый 211 и второй 212 инверторы, сумматор 22, элемент 23 деления и восьмой элемент масштабирования.

Блок вычисления первого апостериорного момента (фиг. 6) содержит с первого 25i no (3N+1)-n 25зм+1 умножители, первый 26 сумматор, инвертор 27, второй 28 сумматор и интегратор 29.

Блок вычисления второго апостериорного момента (фиг. 7) содержит с первого 30i по (ЗМ+2)-й умножители, первый 31 сумматор, элемент 32 масштабирования, инвертор 33, второй сумматор 34 и интегратор 35.

Блок вычисления третьего апостериорного момента (фиг. 8) содержит с первого 36i по (3N+3)-u Збзыьз умножители, первый 37 сумматор, элемент 38 масштабирования, инвертор 39, второй сумматор 40 и интегратор 41.

Блок вычисления четвертого апостериорного момента (фиг. 9) содержит с первого 421 по (ЗЫ+3)-й 42зы+з умножители, инвертор 43, первый 44ч и второй 44 сумматоры, первый 45i и второй 452 элементы масштабирования, третий сумматор 46 и интегратор 47.

Блок вычисления коэффициентов ряда Тейлора (фиг. 10) содержит с первого 48i по

N/2 -и 48 {у умножители (Ц-символ выделения целой части) и с первого 491 по (N/2)-fl сумматоров.

Уравнения субоптимального фильтра, использующего аппроксимацию апостериорной плотности вероятностей в классе распределений Пирсона, имеют вид:

NNN

, m,,1-m1 If, т;,

1 (ГQ,

, Pim.+If.mj -mfcXfi n-i,,

О

NNMW I

10rrT3 52:flf, ri.2 3lofl1-m; + f..mu3-m35:tf; m

NNNП

c(; m1+3+6l Р, fjirjj -n Z. f; т;

i-Ot-Oj-,1,-

15 mj(o) mjo, j ТА

ти-1 {mi Сi(m 1.2.3.4) ти C2(mi.2.3.4)} x хСзО-т 1,2,3,4),(2)

Cl(m 1,2,3/) ГПЗГП4-4 тз2т1 -3 mim2m4+ 20 + 12 тггттз-в гп14тз + 2 mi3rri4 +

+ 3 гтм2тз-9 mim23 + 6 mi3m2 , (3)

C2(mi,2,3,4) 4 m22rri4 - 8 mi2m2m4 + + 4 пи гп4 -16 mirn тз + 32 пц3т2тз- - 16т15тз + 24 тГт2 -60 mi4m22 +

+ 48miem2-12 mi8,(4)

Сз(1, mi,2.3,4) i -{(Ti2m4 - mi2m4) ГЮ - - (i+2}2 + m23 6(14-2) - 18 + тз2 ГЗ(+2) - - 12 -mim2m3 110(1+2)-32 +mfm22x x 6 - (1+2) 3 + (1+2) - ,

i 4,N + 3(5)

гдеa a (t), Д $ (t), fj fj (Z,t)- известные коэффициенты разложения в ряд Тейлора коэффициентов основного уравнения фильтрации - интегро-дифференциального уравнения в частных производных. Учитывая,что

Fat) --l-D,-1 Zt-$&t)2 ,

где Dt - интенсивность помехи измерений;

S(A , t) - нелинейная функция наблюдения;

N/2

S# , t) 2 Si( t) X, - целая часть

i о числа,

коэффициенты fj 0 разложения функции можно представить следующим образом:

fi Zt -Dt Si-SoSiDt 1,

f2 ZtDt-1S2-(SoS2 + -y-)Dt-1 , (6)

f. Zt -Dt 1 -St- I Sk Sj -f ) Df1,

vK-Fj li

К

Таким образом, коэффициенты f f, I I -к-1 суть линейные функции от Zt:

f ,(t)-b,(t)J 1, Ш,

г N -

коэффициенты fi, 1 2j°T Zt не зависят:

f (t), |.,М,

где at, bi, Ci определяются из выражения (6) Фильтр работает следующим образом, f Сигнал наблюдения 7. поступает на вход блока 10s, где происходит его умножение на сигналы ai,

и сложение

полученных произведений с соответствующими сигналами -bi - b -Ы, поступающими с входа фильтра. В результате на выходе блока 1 ОБ формируются значения

временных функций - коэффициентов fi

f Л разложения функции F(A,t).

Сигналы GO,.,., CJN/ O,...,/JN,..., fi,...,fN

поступают с входа фильтра и выходов блока 10s на соответствующие входы блоков 1CH- 104. В последних происходит умножение этих сигналов на текущие значения апостериорных моментов mi, ..., ты+А, поступающие с выходов блоков 10i104, 11 IN.

Умножение на соответствующие моменты с последующим усилением и суммированием (вычитанием) полученных произведений осуществляется в соответствии с аналитическим представлением правой части системы уравнений (1). В результате суммирования произведений известных сигналов на моменты в блоках 10i- 104 формируются значения временных производных соответствующих апостериорных моментов mi-iin4 - на выходах интеграторов 29, 35, 41 и 47 формируются текущие значения апостериорных моментов гтп, ..., гп4, поступающие далее на выходы блоков 101-104. С выхода 10oi блока Ют дополнительно снимается сигнал, равный

сумме 2) и ть текущее значение которого

I 1

используется далее в блоках 102-104. Сигналы mi-m4 поступают далее на входы блоков 1i, 12, 6, 7, 8 (если начальные значения моментов гтио-ггмо не равны 0, то сигналы, равные тю-тад, подаются на вход блока 101-104,11,12. 6, 7, 8 в момент начала работы фильтра). При поступлении сигналов лги-чти на вход блока 6 в результате их перемножения, усиления, сложения и вычитания в соответствии с функциональным исполнением блока б, на его выходе формируется

текущее значение первого коэффициента рекурсии Ci(mi,2,3,4), аналитическое представление которого дано в выражении (3).

Сигналы, равные соответствующим нелинейным преобразованиям от моментов mi-rr 4, поступают с выходов 62-69 блока 6 на входы блока 7, на входы 7оэ-7ц которого поступают сигналы , nri2, mi coответственно. На выходе блока 7 в соответствии с его функциональным исполнением формируется текущее значение второго коэффициента рекурсии C2(mi, m2, тз, ггм), аналитическое представление которого

приведено в выражении (4).

Текущие значения моментов гтц-гги поступают также на входы блока 8, где осуществляются их нелинейные преобразования

в соответствии с функциональным исполнением блока 8. Выходные сигналы с выходов 81-87 поступают на соответствующие входы блоков 91-9м, где происходит их усиление, величина которого определяется номером i

блока 9, суммирование и вычитание, а также определение обратного значения полученной суммы с последующим усилением его в (i+ 3) раз. Тем самым на выходах блоков 9i-9N формируются значения третьих коэффициентов рекурсии для расчета апостериорных моментов ms-mN+4 соответственно. Выходной сигнал блока 6, равный Ci(m 1,2,3,4), с выхода 6., поступает на вторые входы умножителей 2

в блоках 1|, на первые входы которых поступают значения апостериорных моментов тн-з, I 1.N, с выходов блоков 104, II-IN-L Выходной сигнал блока 7, равный C2(mi, rri2, тз, гп4), поступает на вторые входы умножителей 3i в блоках 1i, на первые входы которых поступают значения апостериорных моментов mi+2,1 1, N с выходов блоков 10з, 104, 11-1N-2. Выходные сигналы блоков 9i, равные СзО+3, mi, 012, тз, гги), поступают на

входы умножителей 5i в блоках 1i, i 1, N. Таким образом, в блоках 1j реализуется связь высших моментов распределений Пирсона с моментами меньшего порядка и на выходах формируются апостериорные

моменты т5-ты+4, поступающие далее с блоков . С выходов блоков снимаются текущие значения апостериорных моментов mi-m4, поступающие далее в указанные блоки устройства и на его выходы

для соответствующих, апостериорных мо- ментов. Тем самым, решается задача субоптимальной фильтрации для случаев, когда апостериорная плотность вероятностей является зксцессной, финитной или асимметричной.

Формула изобретения Стохастический фильтр, содержащий N блоков фильтрации (N - заданное количество приближений оценки), каждый из которых содержит два умножителя и сумматор, 5 причем в каждом блоке фильтрации выход первого умножителя подключен к первому входу сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок вычисления первого апосте- 10 риорного момента, блок вычисления второго апостериорного момента, блок вычисления третьего апостериорного момента, блок вычисления четвертого апостериорного момента, блок вычисления 15, коэффициентов ряда Тейлора, блок вычисления первого коэффициента рекурсии, блок вычисления второго коэффициента рекурсии, блок вычисления нелинейной части третьего коэффициента рекурсии, N блоков 20 вычисления третьего коэффициента рекурсии и в каждый блок фильтрации введен третий умножитель, причем блок формирования первого коэффициента рекурсии содержит восемнадцать умножителей, восемь 25 элементов масштабирования, четыре инвертора и сумматор, блок вычисления второго коэффициента рекурсии содержит семнадцать умножителей, десять элементов масштабирования, пять инверторов и сум- 30 матор, блок вычисления нелинейной части третьего коэффициента рекурсии содержит одиннадцать умножителей, каждый блок вычисления третьего коэффициента рекурсии содержит восемь элементов масшта- 35 бировання, два инвертора, сумматор и элемент деления, блок вычисления первого апостериорного элемента содержит 3N + 1 умножителей, два сумматора, инвертор и интегратор, блок вычисления второго апо- 40 стериорного момента содержит 3N+2 умножителей, два сумматора, элемент масштабирования, инвертор и интегратор, блок вычисления третьего апостериорного момента содержит 3N+3 умножителей, два 45 сумматора, элемент масштабирования, инвертор и интегратор, блок вычисления четвертого апостериорного момента содержит 3N+3 умножителей, два элемента масштабирования, инвертор, три сумматора и ин- 50 тегратор, блок вычисления коэффициентов ряда Тейлора содержит N/2J ( - символ взятия целой части) умножителей и N/2 сумматоров, в блоке формирования первого коэффициента рекурсии выход первого ум- 55 ножителя подключен к первому входу второго умножителя, выход которого через первый элемент масштабирования подключен к первому входу сумматора, выход

t

третьего умножителя соединен с первым

входом четвертого умножителя, выход которого подключен к первым входам первого и пятого умножителей, выход пятого умножителя через последовательно соединенные второй элемент масштабирования и первый инвертор подключен к второму входу сумматора, выход третьего умножителя подключен к первому входу шестого умножителя, выход которого через третий элемент масштабирования подключен к третьему входу сумматора, выход седьмого умножителя соединен с первым входом восьмого умножителя, выход девятого умножителя соединен с вторым входом шестого умножителя и с первым входом десятого умножителя , выход десятого умножителя через последовательно соединенные четвертый элемент масштабирования и второй инвертор подключен к четвертому входу сумматора, выход одиннадцатого умножителя подключен к пятому входу сумматора, выход девятого умножителя соединен с первым входом двенадцатого умножителя, выход которого подключен к первому входу тринадцатого умножителя, выход которого соединен с первым входом четырнадцатого умножителя, выход которого через последовательно соединенные пятый элемент масштабирования и третий инвертор подключен к шестому входу сумматора, выход восьмого умножителя через шестой элемент масштабирования подключен к седьмому входу сумматора, выход третьего умножителя соединен с первым входом пятнадцатого умножителя, выход которого через последовательно соединенные седьмой элемент масштабирования и четвертый инвертор подключен к восьмому входу сумматора, выход шестнадцатого умножителя соединен с первым входом семнадцатого умножителя, выход которого соединен с первым входом восемнадцатого умножителя, выход которого через восьмой элемент масштабирования соединен с девятым входом сумматора, в блоке вычисления второго коэффициента рекурсии выход первого умножителя через последовательно соединенные первый элемент масштабирования и первый инвертор подключен к первому входу сумматора, выход второго умножителя через последовательно соединенные второй элемент масштабирования и второй инвертор подключен к второму входу сумматора, выход третьего умножителя через третий элемент масштабирования подключен к третьему входу сумматора, выход четвертого умножителя через четвертый элемент масштабирования подключен к четвертому входу сумматора, выход пятого умножителя через последовательно

соединенные пятый элемент масштабирования и третий инвертор подключен к пятому входу сумматора, выход шестого умножителя через шестой элемент масштабирования подключен к шестому входу сумматора, выход седьмого умножителя через последовательно соединенные седьмой элемент масштабирования и четвертый инвертор подключен к седьмому входу сумматора, выход восьмого умножителя соединен с первым входом девятого умножителя, выход которого соединен с первым входом десятого умножителя, выход которого соединен с первым входом одиннадцатого умножителя, выход которого соединен с первым входом двенадцато.о умножителя, выход которого соединен с первым входом тринадцатого умножителя, выход которого соединен с первым входом четырнадцатого умножителя, выход которого через последовательно соединенные восьмой элемент масштабирования и пятый инвертор подключен к восьмому входу сумматора, выход одиннадцатого умножителя соединен с первым входом пятнадцатого умножителя, выход которого через девятый элемент масштабирования подключен к девятому входу сумматора, выход шестнадцатого умножителя подключен к первому входу семнадцатого умнржителя, выход которого через десятый элемент масштабирования подключен к десятому входу сумматора, в блоке вычисления нелинейной части третьего коэффициента рекурсии выход первого умножителя соединен с первым и вторым входами второго умножителя и с первым входом третьего умножителя, выход четвертого умножителя соединен с первым входом пятого умножителя, выход которого соединен с первым входом шестого умножителя, выход четвертого умножителя соединен с первым входом седьмого умножителя, выход восьмого умножителя соединен с первым входом девятого умножителя, в блоке вычисления третьего коэффициента рекурсии выход первого элемента масштабирования соединен с первым входом сумматора, выход второго элемента масштабирования через первый инвертор подключен к второму входу сумматора, выход третьего элемента масштабирования соединен с третьим входом сумматора, выход четвертого элемента масштабированя через второй инвертор подключен к четвертому входу сумматора, выходы пятого, шестого и седьмого элементов масштабирования подключены соответственно к пятому, шестому и седьмому входам сумматора, выход которого подключен к входу делителя элемента деления, выход элемента деления соединен

с входом восьмого элемента масштабирования, в блоке вычисления первого апостериорного момента выход j-ro умножителя G 1, N) подключен к j-му входу первого сумматора, выход (N+j)-ro умножителя соединен с j-м входом второго сумматора, выход (2N+ J)-ro умножителя подключен к (N+ )-му входу второго сумматора, выход первого сумматора подключен к первому

0 входу (3Nn-1)-ro умножителя, выход которого через инвертор соединен с (2N+1J-M входом второго сумматора, выход которого подключен к входу интегратора, выход которого подключен к первому входу первого, перво5 му входу(2Ы+1)-го и второму входу (3N+1)-ro умножителей, в блоке вычисления второго апостериорного момента выход К-го умножителя (К 1, N+1) подключен к К-му входу первого сумматора, выходы умножителей с

0 (N+2)-ro по (31М-2)-й подключены соответственно к входам второго сумматора с первого по 2М-й, выход (3N-2)-ro умножителя через инвертор соединен с (2М+1}-м входом второго сумматора, выход первого сумматора че5 рез элемент масштабирования подключен к (2М+2)-му входу второго сумматора, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого подключен к первым входам второго, (N+3)-ro и (3N+2)-ro умножителей, в

0 блоке вычисления третьего апостериорного момента выходы умножителей с первого по (2N+2)-n подключены соответственно к входам с первого по (2N+2)-u первого сумматора, выходы умножителей с (2М-3)-го по

5 (3N+2)-u подключены соответственно к входам с первого по N-й второго сумматора, выход (3N+3)-ro умножителя через инвертор подключен к (N+1)-My входу второго сумматора, выход первого сумматора через эле0 мент масштабирования подключен к (М+2)-му входу второго сумматора, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого подключен к первым входам третьего, (N+3)-ro и (ЗМ+3)-го умножителей,

5 в блоке вычисления четвертого апостериорного момента выходы умножителей с первого по (N+1)-ft подключены соответственно к входам с первого по (М+1)-й первого сумматора, выходы умножителей с (N+2)-ro по

0 (2Ы+2)-й подключены соответственно к входам с первого по (N+1)-n второго сумматора, выходы умножителей с (2N+2)-ro no (3N+2)-n подключены соответственно к входам с первого по N-й третьего сумматора, выход

5 (3N+3)-ro умножителя,соединен через инвертор с (М+1)-м входом третьего сумматора, выход первого сумматора через первый элемент масштабирования подключен к (Ы+2)-му входу третьего сумматора, выход второго сумматора через второй элемент

масштабирования соединен с (N+3)-M входом третьего сумматора, выход которого подключен к входу интегратора, выход которого подключен к первым входам третьего, (N+3)-ro и (3N+3)-ro умножителей, в блоке вычисления коэффициентов ряда Тейлора выход q-ro (q ет 1, N/2) умножителя подключен к первому входу q-ro сумматора, к выходам в блоке фильтрации выход второго умножителя подключен к второму входу сумматора, выход которого подключен к первому входу третьего умножителя, выход интегратора блока вычисления первого апостериорного момента соединен с первыми входами третьего, девятого и шестнадцатого умножителей блока вычисления первого коэффициента рекурсии, с вторыми входами первого,второго, двенадцатого, тринадцатого, четырнадцатого, семнадцатого и восемнадцатого умножителей блока вычисления первого коэффициента рекурсии, с первыми входами с первого по восьмой умножителей и с вторыми входами с восьмого по четырнадцатый умножители блока вычисления второго коэффициента рекурсии, с первыми входами первого и четвертого умножителей и с вторыми входами четвертого и пятого умножителей блока вычисления нелинейности части третьего коэффициент рекурсии, выход интегратора блока вычисления второго апостериорного момента соединен с первым входом седьмого умножителя блока вычисления первого коэффициента рекурсии, с вторыми входами умножителей блока вычисления первого коэффициента рекурсии, с первым входом шестнадцатого и с вторым входом семнадцатого умножителей блока вычисления второго коэффициента рекурсии, к первым входам восьмого и десятого умножителей блока вычисления нелинейной части третьего коэффициента рекурсии, к вторым входам первого, восьмого и девятого умножителей блока вычисления нелинейной части третьего коэффициента рекурсии, выход интегратора блока вычисления третьего апостериорного момента соединен с первым входом второго умножителя первого блока фильтрации, с первым входом одиннадцатого умножителя блока вычисления первого коэффициента рекурсии, с вторыми входами седьмого, девятого и десятого умножителей блока вычисления первого коэффициента рекурсии, с первым входом третьего, шестого и одиннадцатого умножителей блока вычисления нелинейной части третьего коэффициента рекурсии, выход интегратора блока вычисления четвертого апостериорного момента соединен с первым входом первого умножителя первого блока фильтрации, с первым входом

второго умножителя второго блока фильтрации, с вторыми входами одиннадцатого, пятнадцатого и шестнадцатого умножителей блока вычисления первого

коэффициента рекурсии, с вторым входом шестнадцатого умножителя блока вычисления второго коэффициента рекурсии, с вторыми входами седьмого и десятого умножителей блока вычисления нелиней0 ной части третьего коэффициента рекурсии, выход третьего умножителя 1-го (1 1, N-2) блока фильтрации соединен с первым входом первого умножителя (1+1)-го блока филь- трации и с первым входом второго

5 умножителя (i+2)-ro блока фильтрации, выход третьего умножителя (N-1)-ro блока фильтрации подключен к первому входу первого умножителя N-ro блока фильтрации, выход сумматора блока вычисления

0 первого коэффициента рекурсии подключен к вторым входам первых умножителей блоков фильтрации, выходы третьего элемента масштабирования, четырнадцатого, шестого, пятого, второго, пятнадцатого, восьмого

5 и третьего умножителей блока вычисления первого коэффициента рекурсии подключены к вторым входам соответственно третьего, пятого, четвертого, шестого, седьмого, второго, первого и пятнадцатого умно0 жителей блока вычисления второго коэффициента рекурсии, выход сумматора которого подключен к вторым входам вторых умножителей блоков фильтрации, выходы второго, третьего, шестого, седьмого, десятого,

5 одиннадцатого и девятого умножителей блока вычисления нелинейной части третьего коэффициента рекурсии подключены к входам соответственно первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и

0 седьмого элементов масштабирования блоков вычисления третьего коэффициента рекурсии, выход восьмого элемента масштабирования j-ro блока вычисления третьего коэффициента рекурсии подклю5 чен к второму входу третьего умножителя j-ro блока фильтрации, выход интегратора блока вычисления первого апостериорного момента подключен к первым входам первого и (N+2)-ro умножителей блока вычисле0 ния второго апостериорного момента, и к первому входу первого умножителя блока вычисления третьего апостериорного момента, выход интегратора блока вычисления второго апостериорного момента

5 подключен к первым входам второго (N+1)-. го, (2М+2)-го умножителей блока вычисления первого апостериорного момента, к первым входам второго и (N+ 2)-го умножителей блока вычисления третьего апостериорного момента и к первому входу

первого умножителя блока вычисления четвертого апостериорного момента, выход интегратора блока вычисления третьего апостериорного момента подключен к первым входам третьего, (N+2)-ro и (2N+3)-ro умножителей блока вычисления первого апостериорного момента, к первым входам третьего, (N+4)-ro и (2N+2)-ro умножителей блока вычисления второго апостериорного момента, к первым входам второго и (N+2)- гоумножителей блока вычисления четвертого апостериорного момента, выход интегратора которого соединен с первыми входами четвертого (N+ 3)-го и (2N+4)-ro умножителей блока вычисления первого апостериорного момента, к первым входь л четвертого, (N+5)-ro и (2N+3)-ro умножителей блока вычисления второго апостериорного момента, к первым входам четвертого, (N+ 4)-го и (2N+ 3)-го умножителей блока вычисления третьего апостериорного момента, вы- ход третьего умножителя 1-го (1 1, N-4) блока фильтрации подключен к первым входам (l+4)-ro, (N+l+3)-ro и (2N+l+4)-ro умножителей блока вычисления первого апостериорного момента, выход третьего умножителя (N-3)-ro блока фильтрации подключены к первому входу 2М-го умножителя блока вычисления первого апостериорного момента, выход третьего умножителя 1-го блока фильтрации подключен к первым входам (1+ 4)-ro, (N+ 1+ 5)-го и (2N+ Н 3)-го умножителей блока вычисления второго апостериорного момента, выход третьего умножителя (N-3)-ro блока фильтрации подключен к первым входам (N+1)-ro и 3N-ro умножителей блока вычисления второго апостериорного момента выход третьего умножителя (М-2)-го блока фильтрации соединен с первым входом (3N + 1)-ro умножителя блока вычисления второго апостериорного момента, выход третьего умножителя m-го (т 1, N-3) блока фильтрации подключен к первым входам (т+4)-го, (N+m+4}-ro и (2N+m+3)-ro умножителей блока вычисления третьего апостериорного момента, выход третьего умножителя (М-2)-го блока фильтрации подключен к первым входам (2N+2)-ro и (3N+1)-ro умножителей блока вычисления третьего апостериорного момента, выход третьего умножителя (N-1)-ro блока фильтрации соединен с первым входом (3N+2)-ro умножителя блока вычисления третьего апостериорного момента, выход третьего умножителя i-ro блока фильтрации подключен к первым входам (i+3)-ro, (N+i+3)-ro и (2N+i+2)-ro умножителей блока вычисления четвертого апостериорного момента, выход третьего умножителя (М-1)-го блока фильтрации подключен к первым входам (2N+2)-ro и (3N+1)-ro умножителей блока вычисления четвертого апостериорного момента, выход третьего умножителя N-ro блока фильтрации соединен с первым входом (3N+2)-ro умножителя блока вычисления четвертого апостериорного момента, информационный вход устройства соединен с первыми входами умножителей блока вычисления коэффициентов ряда Тейлора,

0 вторые входы которых являются входами задания коэффициентов сноса устройства, вторые входы сумматоров блока вычисления коэффициентов ряда Тейлора являются входами задания коэффициентов диффузии,

5 выход q-ro сумматора блока вычисления коэффициентов ряда Тейлора подключен к вторым входам q го и (N+q)-ro умножителей блока вычисления первого апостериорного момента, к второму входу (2Ы+1+ц)-гоумно0 жителя блока вычисления второго апостериорного момента, к второму входу (2N+2+q)-ro умножителя блока вычисления третьего апостериорного момента, к второму входу (2Nb2+q)-ro умножителя блока вы5 числения четвертого апостериорного момента, выход первого сумматора блока вычисления первого апостериорного момента подключен к второму входу (3N i-2)-io умножителя блока вычисления второго апо0 стериорного момента, к второму входу (3N+3)-ro умножителя блока вычисления третьего апостериорного момента, и к второму входу (ЗКНЗ)-го умножителя блока вычисления четвертого апостериорного

5 момента, (2N+2}-n вход второго сумматора блока вычисления первого апостериорного момента и ()-й вход второго сумматора блока вычисления второго апостериорного момента являются входами задания нулево0 го коэффициента разложения в ряд Тейлора коэффициентов соответственно сноса и диффузии фильтра, второй вход (2N+j)-ro умножителя блока вычисления первого апостериорного момента и второй вход

5 (N+1 )-го блока умножителя блока вычисления второго апостериорного момента являются входами j-ro коэффициента разложения в ряд Тейлора коэффициентов соответственно сноса и диффузии филь0 тра, второй вход р-го (р О, N) умножителя блока вычисления третьего апостериорного момента, второй вход (N+2 ьр)-го умножителя блока вычисления четвертого апостериорного момента являются входами задания

5 р-го коэффициента разложения в ряд Тейлора коэффициента сноса фильтра, второй вход (р+1)-го умножителя блока вычисления третьего апостериорного момента и второй вход (р+1)-го умножителя блока вычисления четвертого апостериорного момента являются входами задания р-го коэффициента разложения в ряд Тейлора коэффициента диффузии фильтра, вторые входы г-го (г 1. N) и (N+rjhro умножителей блока вычисления первого апостериорного момента, второй вход (2N+2+r)-ro умножителя блока вычисления четвертого апостериорного момента, второй вход (2N+ 1+г)-го умножителя блока вычисления

второго апостериорного момента являются входами задания r-го коэффициента разложения функции наблюдателя в ряд Тейлора, выходы интеграторов блоков вычисления соответственно первого, второго, третьего и четвертого апостериорных моментов являются выходами соответственно первого, второго, третьего и четвертого апостериорных моментов фильтра.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для субоптимального оценивания состояния нелинейных стохастических объектов. Цель изобретения - повышение точности. Стохастический фильтр содержит N блоков фильтрации (N - заданное количество приближений оценки), каждый из которых содержит три умножителя и сумматор, блок вычисления первого коэффициента рекурсии, блок вычисления второго коэффициента рекурсии, блок 8 вычисления нелинейной части третьего коэффициента рекурсии, N блоков вычисления третьего коэффициента рекурсии, блоки вычисления первого, второго, третьего и четвертого апостериорных моментов и блок вычисления коэффициентов ряда Тейлора. Повышение точности фильтрации при эксцессных, финитных, асимметричных и изменяющих в процессе фильтрации вид закона распределения апостериорных плотностях вероятности достигается за счет использования аппроксимации классом распределений Пирсона. 10 ил. sw Ё

Фиг1

ГПц

t i Ф I

/ V / v / W

Лц

AaJii

1«

Юв

т1

Ш

р

аЛ egjfyj

Ј

о

АО

Ј

If

Ј

°

fi «

JEruL

ТГ т ц#у Y T

Э

91

Odh

1Ш

ПН

ч

to

щ

L

щГ

7щ

ш

у Y T

7V

1

ЛЧ

ZOL

Ч

Щ

k

&

Ј

Щ

&

80i,

60Ј

Ъщ

G06SZ.91

Г

9i

1

14,

|#

3)

5 Ј $5 S

0Г10,

Фиг. 8

Г

«о О

01

СП

Ја

W -OD

oD

«О

3

В

Ј

w

Г

к

J

о