Файл: Хомяков Э.Н. Вопросы статистической теории оптимальных измерительных систем. Основание для расчета и проектирования.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 27.06.2024

Просмотров: 165

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

нык

i D I M imiiioiimix пнтснрпшнь

IliyMnn ( N 0 , , ^0,5

, N o 3 )

получа ­

ется

ч п м е г и м й выигрыш я epeuiieft

Kt-\rt,H|>HuiHvH'Koii'ошибке фильт

рянии. О р у к г у р п трехмерного фплырг* п р и п е к и и ни

|нк\

6.4,

С

- г а

 

- г а

I

- г а

 

у

I

Л/г ft1

«Л/

У

Риг O.'l. Cipvinvpn алгоритма трехмерной фильтрации.

где

К

Ц_ •

 

_Р 12

 

К . .

=

г15

 

 

 

Н ° 5

 

 

 

 

0 г

11

 

 

 

 

 

 

К г 5

 

 

К.

11

K J 2

 

Si

К 3 5

=

15

 

=

N о 2

N ,

31 .

N

 

 

 

 

176


, « 7 . С О В М Е С Т Н А Я Ф И Л Ь Т Р А Ц И Я В И Н П Р О В С К И Х П Р О Ц Е С С О В

П Е Р В О Г О П О Р Я Д К А С П О Л Н О Й К О Р Р Е Л Я Ц И Е Й

 

При' оценке

векторного

вннеровского процесса первого

поряд

Н а с полной корреляцией, для" которого

спектральная матрица име­

ет вид

 

 

 

 

VJ(U0=-^5

[ 4 Ё Г :

d.,J> =

i , 2 , . . . ,Ыг,

(6.99)

метод неопределенных коэффициентов приводит к следующим ре­ з у л ь т а т а м :

Оптимальный стационарный фильтр содержит N безынерцион­

ных входных усилителей, сумматора, идеального

интегратора

п Л'

Выходных усилителей. По сравнению с

раздельным измерением

п-компоненты процесса W\(i)

здесь нмеел

место

выигрыш я

сред­

ней квадратнческой ошибке,

р а в н ы й

 

 

 

Эта величина значительна, если

Д л я полностью некоррелированных процессов, когда

имеем

177

И з м е р и т е ль существенно упрощается, а эффективность совмест­ ной фильтрации определяется выражением

Д л я

случая

взаимно - независимых белых шумов, когда

-<

i

N e

= — ,

получим

Этот результат указывает, насколько велика роль априорной ин­

формации

о статистических

характеристиках

наблюдаемых

и из­

меряемых

процессов.

 

 

 

 

 

Д л я

решения

задачи

динамической фильтрации методом

Кал -

мана следует иметь в виду,

что

исследуемый

векторный процесс

задан

уравнением

 

 

 

 

 

 

 

 

d u n t )

 

- ^ , , ч

г е. игл

 

причем

 

 

d t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q -

[

4 ь

ь ' ] .

 

 

Дисперсионное

дифференциально - матричное уравнение

имеет

вид

 

 

 

 

 

 

 

 

Ему соответствует система пшенных уравнении

.

d t

Н а х о ж д е н и е

переходной матрицы системы (0.1 И ) и использо­

вание выражений (5.100), (5.98), (5.07) рошаюг носгавлеиную за ­ дачу.

178


fi.8, ОН I НМЛЛ М1ЛЯ Ф И Л Ы Р Л П И Я И Э К С Т Р А П О Л Я Ц И Я Д В У М Р Р Н О Г О М А Р К О В С К О Ю П Р О Ц Е С С А

И приложениях часто встречается случаи совместной оценки процессов."" описываемых уравнениям и

d<J4t)

1&.И5)

d t

 

При р о = 0 имеем совокупность вннеропскнх процессов

первого

и второго порядка, фильтрация которых рассмотрена в §

6.2., 6.3.

Пусть искомый процесс наблюдается на фоне взаимно

независи­

мых белых шумов

 

так'что в обозначениях § 5.4 имеем

 

 

 

6 ,

О

Н - 1

(6.Н7)

 

1 , о"

L

о."

о J

 

1

 

Д л я

решения дисперсионного

уравнения

 

 

d t

 

 

 

 

 

запишем

систему

(5.102):

 

 

 

 

d*<(t) d t

d t

. NИз

d ^ t ) d t

(6.И9)

d f

179


Собственные значения для матрицы коэффициентов системы (6.1 19) равны

 

Л 1 =

"Ч" s ~ T ~ \J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U.120)

 

Д л я

нахождения решения уравнения (6.118) прн

нулевом

на­

чальном

условии

достаточно знать

элементы

S,,vt;) п

92 <l.t) блоч­

ной

переходной,

матрицы системы

(6.119).

Можно

показать,

что

они

имеют вид

 

 

 

 

 

»1Л 1

° г г.

 

'Л121)

A,sH л Д - Л г ' э Ч Л ^ ' , - c H X , t + cH X , t

® Р Л ^ = -

Г Т = = Т

X.

• x a

(.<U22)

Пользуясь выражением (.5.100), окончательно получим

1Я0-

г

1.6.125)

В предельном случае, когда t - " ^ ^ будем иметь для дисперсии становившихся ошибок оценок векторного процесса соотношения

- р Ь Г Д - ^ i ^.127)

&

D = п = ;,; ' (6.11%)

'

,1811


П ри

pV=Q соотношения (6.123) —(6.129)

переходят

в

(6.65) —

(6.68)

 

 

 

 

 

 

 

При

синтезе

оптимального

экстраполятора

рассматриваемых

процессов следует воспользоваться первым

соотношением

(6.74),

где переходная

матрица Ф(/, т)

системы (6.115)

имеет

в и д ;

1- е

о

 

 

 

 

 

 

 

Г Л А В А

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ОПТИМИЗАЦИИ

АЛГОРИТМОВ

 

ОБРАБОТКИ

ИНФОРМАЦИИ

В МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ

 

 

 

 

 

 

 

 

КОМПЛЕКСАХ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. -

 

7.1.

 

М Е Т Р О Л О Г И Ч Е С К И Е

К О М П Л Е К С Ы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И И Х К Р А Т К А Я Х А Р А К Т Е Р И С Т И К А

 

 

 

 

 

 

Метрологический комплекс есть

б о л ь ш а я система,

предназна­

ченная для обеспечения единства- пространственно-временных

из­

мерений

в рамках

 

различных

 

систем

специального

н

ннроднохо-

1Яйстве1П10го

назначения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G точки зрении

потребителей,

метрологический

комплекс

есть

система

массового

обслуживания

 

различных -

 

измерительных

средств (их метрологического обеспечения единицами

физических

величин). Решение

этой важнейшей

задачи

осуществляется

благо­

д а р я наличию

первичного

эталона

для

каждой

единицы

и

средств,

позволяющих

сделать эталоны

доступными

для потребителей.

 

Наиболее

характерным

примером

метрологического

комплекса

я м я е т с я

служба

единого

времени

.[1, 18], которая

решает

следую­

щие основные

задачи:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

формирование эталона

единицы

времени

и

частоты;

 

 

 

— формирование высококачественных шкал времени на основе

квантовых генераторов кваэигармоннческнх

колебаний;

 

 

 

 

—- высокоточное

сравнение

по

 

радиоканалам,

мер

времени

и

чветоты,

разнесенных в пространстве,

находящихся,

вообще

гово­

ря, в различных гравитационных условиях и движущихся

относи­

тельно

друг

друга;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

управление

 

шкалами

времени

и частотой"

генераторов

с

целью

достижения

предельной

енпфазиостн

 

п

синхронности

ц \

колебаний;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

передачу

временной и

частотной информации

потребителям

с минимальными

 

искажениями .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

183