多傳感器系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)及信息融合算法研究.pdf

1、隨著Internet的發(fā)展和普及，基于Internet的有線或無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)和民用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制的重要手段。現(xiàn)有的以 RS232/RS485協(xié)議以及以工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線為傳輸手段的多傳感器系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制的要求，目前，基于Internet的多傳感器網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)呈現(xiàn)出較高需求態(tài)勢(shì)，特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中國(guó)的迅速發(fā)展。因此開(kāi)發(fā)基于Internet的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，并能兼容現(xiàn)有的RS

2、232/RS485以及現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)是勢(shì)在必行的。其次，對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的多傳感器系統(tǒng)，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸之前有必要對(duì)多傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，以緩解網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的負(fù)荷。對(duì)于基于多傳感器系統(tǒng)的智能車輛，以及空天飛行器，最主要的融合手段仍然是卡爾曼濾波技術(shù)，但是對(duì)于較復(fù)雜的系統(tǒng)，隨著狀態(tài)變量維數(shù)的增加，集中式卡爾曼濾波算法的計(jì)算量會(huì)呈指數(shù)上升。針對(duì)上述情況，本項(xiàng)目給出了相應(yīng)的解決方案，主要包括以下研究?jī)?nèi)容：
　　(1)通過(guò)對(duì)常用的嵌入式Intern

3、et實(shí)現(xiàn)方法的學(xué)習(xí)，確定了微處理器結(jié)合以太網(wǎng)控制器的設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)該方案設(shè)計(jì)了以 ATmeaga128為控制核心，以RTL8019AS為以太網(wǎng)控制芯片的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。通過(guò)對(duì)比常用的嵌入式操作系統(tǒng)，確定了以 NUT/OS操作系統(tǒng)為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并在該平臺(tái)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了滿足工程需求的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序。使用該系統(tǒng)用戶可以通過(guò)Internet實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控。
　　(2)對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的多傳感器系統(tǒng)，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸之前有必要對(duì)多傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合

4、，以緩解網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的負(fù)荷。本文對(duì)基于多傳感器的分布式信息融合算法進(jìn)行了研究，主要研究了聯(lián)邦卡爾曼濾波算法。通過(guò)對(duì)INS/GPS/SS組合導(dǎo)航系統(tǒng)建模，使用聯(lián)邦卡爾曼濾波算法對(duì) INS，GPS和星敏感器多傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行了融合處理，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了聯(lián)邦濾波算法的有效性。
　　(3)其次，針對(duì)復(fù)雜導(dǎo)航系統(tǒng)中聯(lián)邦卡爾曼濾波器的各局部濾波器在高維狀態(tài)變量情況下濾波計(jì)算量大的弱點(diǎn)，在各個(gè)局部濾波器中使用EM算法，即在EM算法的E步使用卡爾曼