專利名稱：基于雙重遺忘卡爾曼濾波的核輻射脈沖基線估計方法
技術領域：
本發(fā)明屬于核探測脈沖信號數(shù)據(jù)處理技術領域，具體涉及一種基于雙重遺忘卡爾曼濾波的核輻射脈沖基線估計方法。
背景技術：
基線評估技術是脈沖幅度分析中的一個重要環(huán)節(jié)，有很多的因素影響著基線評估的精確性；比如，探測器漏電流、極零相消處理電路不夠優(yōu)化以及電子學元器件溫漂、交流供電電源紋波等。核探測器得到的有用脈沖信號總是疊加了一個不穩(wěn)定的基線電壓(如圖2所示)，使脈沖幅度的測量結果產(chǎn)生波動，且能量分辨率下降。因此，在處理核輻射能量信
號時有必要進行基線扣除。數(shù)字基線估計方法可以提高系統(tǒng)能量分辨率，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，并且具有較高的靈活性和適應性，已經(jīng)成為數(shù)字核信號處理方法中的一個重要部分。為了減小數(shù)字基線估計的誤差，可以采用卡爾曼濾波器來實現(xiàn)脈沖基線估計?，F(xiàn)有卡爾曼濾波模型對實際測量值并不關心，只需要精確給出被研究對象的數(shù)學模型和噪聲的統(tǒng)計特性。鑒于工作環(huán)境中，由于噪聲的影響使實際的系統(tǒng)模型本身產(chǎn)生誤差，如果此時仍然采用經(jīng)典卡爾曼濾波，可能會讓結果產(chǎn)生較大的偏差，甚至于發(fā)生發(fā)散的現(xiàn)象?，F(xiàn)有卡爾曼濾波模型包括經(jīng)典卡爾曼濾波模型(秦永元，張洪鉞，汪叔華.卡爾曼濾波與組合導航原理[M].西北工業(yè)大學出版社，1998)、簡化的Sage-Husa自適應卡爾曼濾波模型(周偉靜，沈懷榮.抗野值抑制發(fā)散濾波算法在無人機測風數(shù)據(jù)處理中的應用[J].裝備指揮技術學院學報.2009,20(5) =122-126 ;孫道省.在線估計量測噪聲統(tǒng)計特性的自適應濾波算法[J].戰(zhàn)術導彈控制技術.2001,34(3) :16-22)、改進的Sage-Husa自適應卡爾曼濾波模型(呂偉，王艷東.Sage-Husa自適應卡爾曼濾波算法在SINS初始對準中的應用研究[J].戰(zhàn)術導彈控制技術.2005，50 (3) :52-55 ;劉演志，張金華.改進的Sage-Husa自適應濾波在GPS動態(tài)導航定位中的應用[J].現(xiàn)代測繪.2009，32 (4) :8_10)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，針對上述在核輻射脈沖基線估計中采用現(xiàn)有卡爾曼濾波模型存在的問題，提供一種基于雙重遺忘卡爾曼濾波的核輻射脈沖基線估計方法，利用提出的雙重遺忘卡爾曼濾波算法模型來估計核輻射脈沖基線。為達到上述目的，克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于雙重遺忘卡爾曼濾波的核輻射脈沖基線估計方法，利用該方法進行基線估計具有較高的靈活性和適應性，可顯著提高核輻射探測儀器穩(wěn)定性和可靠性，進一步改善核輻射探測儀器能量分辨率。本發(fā)明采取的技術方案是一種基于雙重遺忘卡爾曼濾波的核輻射脈沖基線估計方法，在進行濾波的同時，利用觀測值帶來的信息在線調整相關參數(shù)、噪聲特性以改善濾波的精度，得到核輻射脈沖基線的最優(yōu)估計值。
本發(fā)明的原理為采集核脈沖到來之前或者沒有脈沖信號的空白區(qū)間的基線數(shù)據(jù)，利用基線濾波均方誤差、卡爾曼濾波增益、系統(tǒng)噪聲協(xié)方差和觀測噪聲協(xié)方差，給出核輻射脈沖基線的最優(yōu)估計值。然后從測量的核脈沖幅度值中扣除估計的基線值，實現(xiàn)能譜曲線能量分辨率的提高。本發(fā)明采用的雙重遺忘卡爾曼濾波模型,是在簡化的Sage-Husa自適應卡爾曼濾波模型的基礎上，使遺忘因子進一步發(fā)揮作用，減弱觀測噪聲和系統(tǒng)噪聲的影響，并調整基線濾波均方誤差P (t I t-Ι)值，加大當前觀測量的作用。一種基于雙重遺忘卡爾曼濾波的核輻射脈沖基線估計方法，其特征在于包括以下步驟A、測量在時刻t的核輻射脈沖基線測量值Z (t)；B、得出核輻射脈沖基線時刻t的最優(yōu)基線估計值I ),包括以下分步驟BI、由時刻(t-Ι)的核輻射脈沖基線估計值10 — 1 | -1),由關系式
X(t\t-l) = AX(t -11 -1)預測核輻射脈沖基線的估計值文( |i-l)；B2、利用時刻t的基線測量值Z(t)和卡爾曼濾波增益K(t)，由關系式X{t IO = ^U-I) + K{t){Z{t) - HX{t 11 — I))得出時刻t的最優(yōu)基線估計值夕( 11)；上述卡爾曼濾波增益K(t)的確定方法為首先，給定初始時刻h的Zh)、如0 I 0)、P (to I U、如0)、么>。)各參數(shù)值，在時刻t = tQ+n，其中η > 1，且η為整數(shù)，各參數(shù)P(t|t)、^(i)、00)根據(jù)核輻射脈沖基線測量值z(t)和核輻射脈沖基線的估計值文( | -1)，按照下列各式進行遞推計算a、測量核輻射脈沖基線過程中，在線估計時刻t的系統(tǒng)噪聲協(xié)方差60)；其中，
Q{t) = (I - d{t)f Q{t -1)+d{t)[K{t)s{t)￡{t)T K{t)T + P{t | t)-AP{t-\\t-\)AT]；b、根據(jù)時刻(t-i)的系統(tǒng)噪聲協(xié)方差和時刻(t-i)的基線濾波均方誤差P (t-i I t-i)，得到時刻t的基線濾波均方誤差P (t 11)；P(t|t) = [I-K(t)H]P(t|t-l)；C、測量核輻射脈沖基線過程中，根據(jù)時刻(t-Ι)的觀測噪聲協(xié)方差及( - I)和基線濾波均方誤差P (t I t-i)在線估計觀測噪聲協(xié)方差及( )；其中,R{t) = (1-d{t))R{t-I) + d{t){s{t)s{t)T -HP(t\t-l)HT)；d、根據(jù)步驟b的基線濾波均方誤差P(t|t-1)和步驟c得到的觀測噪聲協(xié)方差左(O,得到卡爾曼濾波增益K(t)；K{t) = P(t \t-\)HT[HP{t \t-\)HT+R{t)Yx ；
上述A, H為時變矩陣；上述
權利要求
1.一種基于雙重遺忘卡爾曼濾波的核輻射脈沖基線估計方法，其特征在于包括以下步驟
2.根據(jù)權利要求I所述的基于雙重遺忘卡爾曼濾波的核輻射脈沖基線估計方法，其特征在于所述遺忘因子b的取值范圍為0. 95 < b < O. 9999。
3.根據(jù)權利要求I所述的基于雙重遺忘卡爾曼濾波的核輻射脈沖基線估計方法，其特征在于所述遺忘因子b為O. 99。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于雙重遺忘卡爾曼濾波的核輻射脈沖基線估計方法。首先測量在時刻t的核輻射脈沖基線測量值Z(t)；其次，利用t時刻的基線測量值Z(t)和卡爾曼濾波增益K(t)得出核輻射脈沖基線時刻t的最優(yōu)基線估計值該核輻射脈沖基線估計方法能夠快速、方便的進行核輻射脈沖基線的估計，它保證了估計的核輻射脈沖基線的穩(wěn)定性，收斂速度快，為核輻射脈沖基線扣除和脈沖數(shù)字成形等后續(xù)工作提供很好的預處理基礎，并進一步提高了核輻射探測儀器的能量分辨率。
文檔編號G01T1/36GK102854522SQ201210301240
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權日2012年8月23日
發(fā)明者王敏, 周建斌, 方方, 周偉, 劉易, 丁衛(wèi)撐, 曹建宇, 朱星 申請人:成都理工大學