互协方差未知情形下的分布式融合策略及求解方法研究

Multi-sensor information fusion is one of the hot topics in the field of information processing. The parameters of cross-covariance between nodes in distributed sensor networks are unknown, which makes many information fusion strategies and solution methods no longer valid. Limited transmission capacity in channel, finite-time consistency, accuracy selection criteria in multi-sensor and computational complexity are considered in this project, by means of covariance intersection, event-triggered mechanism, linear matrix inequality and particle swarm optimization and other methods, the fast distributed robust fusion strategy and solving method, which is insensitive to the cross-covariance parameters and the fusion order, is studied. The recursive algorithm based on the event-triggered mechanism with finite-time consistency is proposed and the criterion of multi-sensor accuracy selection under the constraint of variance precision index is also presented. The completion of this project will further enrich the research results in the field of multi-sensor information fusion, which has important theoretical research significance and engineering application prospects.

多传感器信息融合是信息处理领域的研究热点之一。分布式传感网络节点估计值间互协方差参数未知，使许多信息融合策略及求解方法不再有效。本课题考虑节点间传输能力受限、有限时间一致性、多传感器精度选型准则以及算法复杂度等多种因素，采用协方差交叉、事件触发机制、线性矩阵不等式和粒子群优化等方法，研究与互协方差参数及融合顺序无关的快速分布式鲁棒融合策略和求解方法、互协方差未知情形下基于事件触发机制的有限时间一致递推估计算法以及误差方差精度指标约束条件下的多传感器精度选型准则。本项目的完成，将进一步丰富多传感器信息融合领域的研究成果，具有重要的理论研究意义和工程应用前景。

本项目针对分布式火控系统中传感网络节点间互协方差未知的情形，考虑节点间传输能力受限、有限时间一致性、多传感器精度选型准则以及算法复杂度等多种工程适用性因素，深入研究与互协方差参数及融合顺序无关的快速分布式鲁棒融合策略和求解方法、互协方差未知情形下基于事件触发机制的有限时间一致递推估计算法以及误差方差精度指标约束条件下的多传感器精度选型准则，取得了如下研究成果：.(1) 针对分布式传感网络中存在互协方差未知的情形, 提出了一种与融合顺序无关的序贯快速协方差交叉融合算法。该融合方法不需要事前已知各节点的互协方差参数，且融合结果对量测数据传输顺序不敏感，可为实际工程中分布式火控信息融合提供技术参考。.(2) 针对互协方差未知情形下分布式传感网络存在不完全量测和数据交互非同步的问题，提出了一种基于序贯融合的一致性分布式卡尔曼滤波算法。该算法可以保证估计结果的一致性，且估计精度与融合次序无关，满足系统快速性和一致性要求。.(3) 针对互协方差未知情形下分布式传感网络中存在能量受限的问题，提出了一种基于事件触发机制的二阶段多频分布式融合算法。该融合方法通过设定事件触发机制中的估计误差包含概率，动态调节事件触发阈值，实现了融合精度与信息交互频率之间的动态平衡。.(4) 针对分布式传感网络中互协方差未知的情形, 在给定融合误差方差上界约束与优化指标前提下，建立了分布式系统中各个节点的传感器精度约束优化模型，从理论上严格证明了估计误差方差有界时探测单元传感器必须满足的最低探测概率，并给出了有效的迭代求解方法，可为工程实践中传感器的精度选型提供理论依据。