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基于有偏估计的数据融合提高双传感器测量可靠性
  • ISSN号:0438-1157
  • 期刊名称:《化工学报》
  • 时间:0
  • 分类:TB114.3[理学—概率论与数理统计;理学—数学;理学—应用数学;一般工业技术] TB22[天文地球—大地测量学与测量工程;一般工业技术—工程设计测绘]
  • 作者机构:[1]中国石油大学自动化系,北京102249
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(21006127).
中文摘要:

为了提高测量数据可靠性,过程控制领域广泛采用双冗余传感器测量生产状态信息,而目前处理双传感器测量数据常用的方法为线性无偏估计融合理论。通过估计理论得到的测量数据同时涉及方差和偏差两个统计特性。由于无偏测量数据具有无偏性的优良性质,所以测量方差能够全面地描述无偏测量数据的可靠性,然而不能由此认为无偏测量数据一定具有高可靠性。为了进一步提高双传感器测量数据的可靠性,提出有偏估计数据融合方法。首先,证明了有偏测量能够改善单传感器测量数据的可靠性;其次,采用凸组合方法推导了双传感器有偏估计融合表达式;最后,证明了有偏估计融合的均方误差小于任意单传感器的均方误差。仿真分析与实例应用均表明有偏估计数据融合可以有效地提高双传感器测量数据的可靠性。

英文摘要:

For the sake of improving the reliability of measured data, the bi-sensors data fusion method is widely applied to obtain the information on product status in the process control field, and the linearly unbiased estimation theory used as the data fusion method is widely adopted to deal with measurement data. For any estimation process, both variance and bias are the significant indices evaluating the performance of the measurement data. Because the unbiased measurement data possesses unbiased merit, variance can be used to represent the reliability of the unbiased measurement data. However, we can not believe that the unbiased measurement data must be highly reliable, In order to enhance the measurement reliability of the bi-sensors, a novel data fusion method arising from biased estimation was proposed. First, the conclusion that biased measurement could increase the reliability of a single-sensor was proved. Second, the convex combination method was used to derive biased estimation data fusion given the bi-sensors. Finally, the conclusion that the proposed fusion process was always superior to single-sensor measurement in terms of mean square error was proved. Simulation and application in a real plant illustrated that the biased estimation fusion could improve the reliability of the measured data effectively.

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期刊信息
  • 《化工学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国化工学会 化学工业出版社
  • 主编:李静海
  • 地址:北京市东城区青年湖南街13号
  • 邮编:100011
  • 邮箱:hgxb126@126.com
  • 电话:010-64519485
  • 国际标准刊号:ISSN:0438-1157
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1946/TQ
  • 邮发代号:2-370
  • 获奖情况:
  • 中国科协优秀期刊二等奖,化工部科技进步二等奖,北京全优期刊奖,中国期刊方阵“双效”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:35185