拓扑切换的多传感器网络化系统分布式H_∞滤波

发布时间：2020-04-24 04:19

【摘要】：随着电子与无线通信技术的迅猛发展,无线传感器网络在许多领域都得到了广泛应用.许多实际工程问题一般都可以建模成一个动态系统的信号估计问题.因此,设计高可靠性的分布式滤波算法是无线传感器网络应用中的一个热点研究问题.当前,如何建模传感器节点获取数据的不确定性以及研究分布式网络化结构对估计性能的影响,实现网络化滤波系统的有效地估计是问题的关键所在.针对无线传感器网络的特征,本文研究带有切换拓扑和事件触发机制的分布式H∞滤波器的设计问题,具体研究工作如下:(1)针对连续线性系统,研究一类带有切换拓扑和基于拓扑依赖的事件触发传输机制的分布式滤波问题.首先提出一种新的监测机制来识别拓扑的切换时刻,并且假设各传感器只在网络拓扑切换时对系统输出进行采样.根据时变采样输出,进一步建立了一组基于拓扑依赖的分布式事件触发传输方案来减少数据的传输量和能量消耗.同时考虑拓扑切换,事件触发传输方案和网络诱导时延的影响,将网络化滤波误差系统建模为切换时滞系统.利用Lyapunov-Krasovskii泛函,得到一个有界实引理使得滤波误差系统在给定的衰减性能下是指数稳定的.最后给出一个网络化滤波器增益和事件触发参数的协同设计方法.(2)针对离散线性系统,研究一类带有数据丢包和切换拓扑的多传感器网络化系统的分布式滤波问题.首先引入一个冗余信道来减小单通道传输情况下的数据丢包概率,并将主通道和冗余通道的数据丢包现象建模成两组Bernoulli随机序列.为了保证分布式滤波器可以适应网络拓扑结构的变化,本章引入一个切换信号,并通过Markov链来建模多个拓扑模态之间的切换,并将滤波误差系统建模为一个随机时滞系统.通过Lyapunov-Krasovskii泛函,得到一有界实引理,使得滤波误差系统在满足一定的衰减性能下是指数稳定的,最后通过仿真实例验证所提的分布式滤波设计方法的有效性.
【图文】：

图 1.1 基于 WSN 的集中式估计系统结构 图 1.2 基于 WSN 的分布式估计系统结构目标物体 传感器节点 估计器 估计器的邻居区域 通信网络1.2 无线传感器网络的概述随着无线通信技术和电子技术的迅猛发展, 低成本, 低功耗, 多功能的传感器随之出现. 人们将大量的传感器部署在一个监控区域内, 通过一定的规则使邻居节点相互通信形成一个网络系统, 进而实现大范围的数据采集, 处理和计算.1.2.1 传感器网络的主要特点无线传感器网络把传感, 通信和分析有效地结合在一起, 这大大扩大了人们处理信息的方式和采集数据的范围[7]. 其主要优点包括:(1)自组织网络. 传感器网络通常部署在比较复杂的环境中, 随意部署的节点能

图 1.1 基于 WSN 的集中式估计系统结构 图 1.2 基于 WSN 的分布式估计系统结构目标物体 传感器节点 估计器 估计器的邻居区域 通信网络1.2 无线传感器网络的概述随着无线通信技术和电子技术的迅猛发展, 低成本, 低功耗, 多功能的传感器随之出现. 人们将大量的传感器部署在一个监控区域内, 通过一定的规则使邻居节点相互通信形成一个网络系统, 进而实现大范围的数据采集, 处理和计算.1.2.1 传感器网络的主要特点无线传感器网络把传感, 通信和分析有效地结合在一起, 这大大扩大了人们处理信息的方式和采集数据的范围[7]. 其主要优点包括:(1)自组织网络. 传感器网络通常部署在比较复杂的环境中, 随意部署的节点能
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP212.9;TN929.5;TN713

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本文编号：2638519