非线性网络化系统事件触发通讯与状态估计协同设计

基本信息
批准号:61773334
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:李丽
学科分类:
依托单位:燕山大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨洪玖,赵广磊,耿清,张宇,吴双双,于东东,张会霞,牛梦飞
关键词:
非线性网络化系统非线性滤波事件触发通讯
结项摘要

With the rapid development of network and wireless communication technology, the remote state estimation of nonlinear systems based on wireless sensor networks has become a hot and difficult research topic in the field of automation. The network bandwidth and constrained sensor energy, the unreliable information transmission put forward new challenges to the design and analysis of nonlinear filters. Therefore, on the background of cyber-physical systems and combining data transmission mechanism, the project studies the state estimation problem for a class of nonlinear systems in complex network environment and proposes new methods for co-design of event-triggered communication and nonlinear filtering. Firstly, considering the available bandwidth, the energy of sensor nodes and the real-time network quality of service, the online event-triggered communication mechanism is designed; Next, the co-design of event-triggered communication and nonlinear filtering under the condition of incomplete measurement information and cyber attack. Event-triggered nonlinear estimation strategy with strong robustness is proposed, and the communication rate is analyzed, which can realize the effective utilization of network resources and improve the accuracy of remote state estimation; Finally, the theory is verified by using the test platform. The project will enrich and develop the theory of networked nonlinear filtering, which is expected to provide theoretical support for the engineering practice of cyber-physical systems.

随着网络和无线通信技术的迅猛发展,基于无线传感网络的非线性系统远程状态估计问题成为自动化领域的研究热点和难点。网络带宽与传感器能量受限、信息传输不可靠等问题给非线性滤波器的设计与分析提出新挑战。因此,本项目以信息物理系统为背景,结合无线数据传输机理,研究复杂网络环境下一类非线性系统的状态估计问题,提出事件触发通信与非线性滤波器协同设计新方法。首先,综合考虑网络可用带宽、传感器节点能量与实时网络服务质量,在线设计事件触发通信机制;其次,研究测量信息不完整与网络攻击条件下事件触发通讯与非线性滤波器的协同设计问题,提出具有较强鲁棒性的事件触发非线性估计策略,给出完整的通讯率分析方法,实现网络资源的有效利用,提高远程状态估计精度;最后,理论结果通过测试平台进行验证。项目研究将丰富和发展网络化非线性滤波理论,有望为信息物理系统的工程实践提供理论支撑。

项目摘要

随着无线传感网络的广泛应用,基于无线传感网络的非线性系统远程状态估计问题成为自动化领域的研究热点和难点。网络带宽与传感器能量受限、信息传输不可靠等问题给非线性估计器的设计与分析提出新挑战。本项目以信息物理系统为背景,结合无线数据传输机理,研究复杂网络环境下一类非线性系统的状态估计问题,提出事件触发通信与非线性滤波器协同设计新方法。根据网络可用带宽、传感器节点能量及系统非线性结构设计合理的事件触发传输机制,同时根据网络实时服务质量调整传输机制与状态估计算法,保证有限网络资源情形下非线性估计的性能;在此基础上,研究基于非完整信息的事件触发通讯与非线性滤波器的协同设计问题,建立融合事件触发阈值与网络实时性能参数的估计器设计方案;进而针对网络恶意攻击,研究带宽与能量受限条件下最优网络攻击策略,评价其对估计性能的破坏程度,设计相应的防御机制,进一步利用博弈论理论建模攻击者与防御者的交互行为,克服网络攻击下非线性系统状态估计难的问题。将设计的非线性估计器通过测试平台进行验证。项目研究将丰富和发展网络化非线性滤波理论,有望为信息物理系统的工程实践提供理论支撑。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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