无线传感器网络中基于不完全测量信息的分布式滤波

来源 :山西大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yulingjie2006
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无线传感器网络是一个由大量传感器节点构成的多跳网络,通常来说通过自组织方式进行通信。由于无线传感器网络技术在各种领域中的广泛应用,滤波问题作为其中的基本问题具有相当重要的研究意义。在无线传感器网络中,一个最重要的特点就是传感器节点能量和数据处理能力都是相当有限的。节点的主要能耗来自于通信传输过程,因此在如何设计有效的分布式滤波算法的过程中,有必要考虑降低数据传输量来起到节能的效果。同时,如何处理网络环境造成的信息缺失也是分布式滤波问题的关键所在。本文主要有以下两方面研究工作:第一,研究了多测量信息丢失情况下的线性系统的分布式H_∞滤波问题。引入一组随机变量来对传感器信息传输过程中发生的概率数据丢失进行建模。在系统中所有的随机变量都是相互独立的,并且服从伯努利二次型分布。分布式滤波器存在的充分条件由线性矩阵不等式的形式给出,保证了系统的渐近稳定性以及滤波误差满足给定的H_∞性能指标。根据一个数值例子验证了所得结论的正确性和有效性。第二,根据无线传感器网络的分布式结构,引入分布式的事件触发机制,研究了具有随机丢包特征和事件触发通讯机制的无线传感器网络下离散线性系统的分布式H_∞滤波器问题。采用独立的伯努利分布刻画传感器节点通讯的数据丢包,事件驱动通信机制的采用是希望减少无线传感器网络中的通信负担和能量消耗,只有在满足一定的触发条件时,每个传感器节点上的测量值才被传输到它的邻居节点。针对无线传感器网络,在一个统一框架下同时考虑数据丢包和事件触发的影响,建立滤波误差系统模型。利用李雅普诺夫稳定性理论,以线性矩阵不等式形式给出基于事件触发的分布式H_∞滤波器性能判据和滤波器参数的设计方法。最后通过用数值仿真来验证所设计方案的有效性。
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