[发明专利]无线传感网络的分布式滤波方法、装置、设备及存储介质

权利要求书

1.一种无线传感网络的分布式滤波方法，其特征在于，包括：

建立无线传感网络在半马尔可夫切换拓扑下的分布式滤波系统模型，其中，所述半马尔可夫切换拓扑是采用半马尔可夫链描述的拓扑随机变化；

确定所述分布式滤波系统模型下无线传感网络各节点的滤波增益；

根据所述分布式滤波系统模型对所述无线传感网络各节点的感知对象进行状态估计；

所述建立无线传感网络在半马尔可夫切换拓扑下的分布式滤波系统模型，包括：

建立无线传感网络的目标对象的状态方程，所述状态方程表示为：

其中，x(k)为目标对象在k时刻的系统状态变量，z(k)为k时刻的系统输出，w(k)为k时刻的干扰信号，v为分布式时变时延，r(k)为k时刻的时变时延，A为第一系统矩阵，A_v为第二系统矩阵，B为第三系统矩阵，G为第四系统矩阵；

建立无线传感网络的测量方程，所述测量方程表示为：

其中，y_p(k)表示无线传感网络的第p个节点在k时刻的测量输出信号，C_p为测量矩阵，D_p为干扰矩阵，表示正整数集合；

获取所述无线传感网络的半马尔可夫切换拓扑；

建立所述无线传感网络的各节点的滤波器模型，所述各节点的滤波器模型表示为：

其中，为无线传感网络的第p个节点在k+1时刻的状态估计值；为无线传感网络的第p个节点在k时刻的输出估计值；u_pq(k)为第p个节点与第q个节点之间的通信协议；为第q个节点在k时刻的状态估计值；y_q(k)为无线传感网络的第q个节点在k时刻的测量输出信号；σ(k)为k时刻半马尔可夫链的取值；η(k)为k时刻拓扑滞留时间的变化；L_pp(σ(k),η(k))，W_pp(σ(k),η(k))和K_pp(σ(k),η(k))分别为第p个节点的第一增广滤波增益、第二增广滤波增益和第三增广滤波增益；为σ(k)下第p个节点和第q个节点之间的通信，L_pq(σ(k),η(k))，W_pq(σ(k),η(k))，K_pq(σ(k),η(k))为第p个节点和第q个节点之间的第四增广滤波增益、第五增广滤波增益和第六增广滤波增益，第q个节点为第p个节点的相邻节点；

根据所述状态方程、所述测量方程、所述各节点的滤波器模型和所述拓扑结构，确定所述无线传感网络的分布式滤波系统模型；

所述无线传感网络在半马尔可夫切换拓扑下的分布式滤波系统模型，包括：

其中，ζ(k+1)为分布式滤波系统模型在k+1时刻的增广状态变量，E_N＝col_N{1}，I_N＝diag_N{1}，为第一增广滤波增益，为第二增广滤波增益，为第三增广滤波增益；

获取所述无线传感网络的半马尔可夫切换拓扑，包括：

获取半马尔可夫链；

根据所述半马尔可夫链确定无线传感网络的半马尔可夫切换拓扑，所述切换拓扑表示为：

其中，σ(k)是在整数集合中取值的半马尔可夫链，m为模态个数，表示各网络节点的集合，表示在k时刻各网络节点之间的通信连接，表示无线传感网络在k时刻依赖拓扑结构的邻接矩阵，表示无线传感网络在k时刻的半马尔可夫切换拓扑；

确定所述分布式滤波系统模型下无线传感网络各节点的滤波增益，包括：

建立无线传感网络的分布式滤波系统模型下滤波增益求解的线性矩阵不等式；

获取状态变量时变时滞上界、时变时滞下界和拓扑滞留时间的上界；

根据所述半马尔可夫核、所述时变时滞上界、所述时变时滞下界和所述拓扑滞留时间上界求解所述线性矩阵不等式，得到第一矩阵解、第二矩阵解和第三矩阵解；

根据所述第一矩阵解、所述第二矩阵解和所述第三矩阵解，确定分布式滤波系统模型的滤波增益。