基于卡尔曼滤波技术的预测计算方法在综合管廊环境与设备监控系统中的应用.doc

基于卡尔曼滤波技术的预测计算方法在综合管廊环境与设备监控系统中的应用 目录 TOC \o "1-9" \h \z \u 目录 1 正文 1 文1：基于卡尔曼滤波技术的预测计算方法在综合管廊环境与设备监控系统中的应用 2 1研究背景 2 2计算方法综述 2 3综合管廊定位系统计算方法的设计 2 4传统的典型定位计算方法 3 5计算方法的改进和优化 3 文2：基于卡尔曼滤波算法的上证50指数预测 5 一、引言 5 二、卡尔曼滤波算法 6 （一）算法概念 6 （二）算法应用 7 三、ARMA模型 8 （一）模型概念 8 1.MA（q）过程的表示形式： 8 2.AR（p）过程的表示形式： 8 3.ARMA过程的表现形式： 9 （10） 9 （二）模型应用 9 原创性声明（模板） 9 正文 基于卡尔曼滤波技术的预测计算方法在综合管廊环境与设备监控系统中的应用 文1：基于卡尔曼滤波技术的预测计算方法在综合管廊环境与设备监控系统中的应用 1研究背景 本课题设计了一种用于综合管廊内部环境监测的定位计算方法，根据传感器所采集到的实时数据，对综合管廊内存在的火灾危险进行预测与判断，并通过计算方法准确定位，从而解决了传统的综合管廊内对于环境与火灾的监控存在定位不清晰准确、可靠性差、不能及时发现危险源等问题。针对综合管廊的复杂环境因素和定位系统的可靠性，设计了一种非线性样条插值法的定位计算方法[1]。引入动态阈值来获取火灾危险源位置的坐标。通过实验得出了几组满足条件的目标位置，并计算其均值。实验结果表明，引入该计算方法后，可以将火灾危险定位从0.37m减小到0.16m。具有较好的定位效果，可用于综合管廊内火灾危险源的跟踪和定位。 2计算方法综述 该系统不仅可以对危险源、危险设备的位置信息进行监控，还可以将设备信息建立大型数据库，方便查阅也便于研究与推广。其中定位计算方法是其中最重要的一项研究内容[2]。本文针对现有计算方法存在的漏洞和缺点，提出了一种基于非线性样条插值原理的新型定位计算方法。并通过实验的方法进行了分析和总结。 3综合管廊定位系统计算方法的设计 该计算方法需要依托综合管廊内的硬件传感器部分，传感器主要负责对现场各项数据的采集并将其信息传输到控制器中。软件主要实现了数据的处理。包括PLC的程序设计[3] 在综合管廊的各个位置和路线上安装传感器，并确保每个传感器都能处于正常工作状态。当传感器开始向控制器传输数据时，系统通过对各个传感器的工作位置进行识别，获得其位置信息。控制器记录数据和位置，并能在上位计算机上显示监测的名称、号码、位置和时间[4]。并且对数据进行处理并保存该数据。 4传统的典型定位计算方法 如图3.2所示，在定位计算方法中一般有几个传感器的参考标签，针对兰德马克计算方法的缺点，本文提出了优化计算方法[5]。传统定位计算方法的核心思想是通过维持原有标签参照物去判断一些不可能出现的位置，并且排除这些不可能的位置来提高位置的精度。 在传统的定位计算方法中，所有的参考标签都按照一定的规则放置在二维的平面中，而需要定位的点则可以放置在平面内的任意地方。为了提高定位精度，减少干扰，该计算方法在不添加参考标签的情况下使用虚拟标签作为参照物。网格被划分成大小相同的N×N虚拟网格单元，而每个网格则由四个参考标签组成。通过计算已知的参考标签的坐标值，推算出虚拟标签坐标值[6]。当确定所有标签的I值时，传统的定位计算方法设置一个阈值。不但如此，还计算了待定位标签I和虚拟标签I的绝对偏差，模糊映射通过比较阈值和绝对偏差来建立，从而得出了最邻近参考标签和要定位的标签。最终通过某些计算方法得出待定标签的位置。当存在K个读取器时，通过模糊映射之间的交集运算，可以计算出标签最可能定位的区域。 5计算方法的改进和优化 为了解决虚拟标签插值计算方法中由于线性插值而产生的不必要误差问题，笔者提出了一种表示I值与距离关系的非线性插值计算方法。在二维平面中，当给出了数量相当的点(xj，yj)和0?j?n，我们可以找到一个关于n，Tn(xj)的多项式， 如果给定的函数是y=f(x)，a?x?b，则根据魏尔斯特拉斯多项式的逼近定理，可以推断，当ε>0，必定存在多项式Tm(x)，使得： 当n特别大或ε特别小时，会增加Tn(xj)和Tm(x)的次数，造成计算量异常庞大。另一方面，由于计算Tm(x)值较为困难，通常得到函数f(x)的插值多项式。不过，当插值多项式阶数较高时，则会导致函数不收敛或不稳定[8]。为了彻底根除这一问题，笔者采用了三次样条插值计算方法。 可同时满足: 其中，j=1，2，...，n-1。 如果间隔[x0，x1]上，M(X)的次数不超