1.一种基于事件触发机制的流量管理系统异步滤波估计方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤1,收集各城市机场的飞机通勤流量和人流量数据,建立航空港流量管理系统的状态空间模型;
步骤2,基于1范数方法,建立一种具有加权的线性事件触发条件,减少中央处理器的计算负担,减低系统的设计和开发成本;
步骤3,针对因传感器和物理器件的异步现象,建立一种可以准确刻画这种异步现象的滤波器系统模型;
步骤4,建立 ‑增益指标函数,评估系统对外部干扰因素对航空港流量管理系统的干扰能力;
步骤5,基于所建立的事件触发架构和性能指标函数,设计事件触发异步滤波器架构。
2.根据权利要求1所述的一种基于事件触发机制的流量管理系统异步滤波估计方法,其特征在于,所述的步骤1具体内容为:步骤1.1,记录单位时间内流入流出各城市航空港的飞机数和人口数,进而得到各航空港的飞机流量平衡方程为
其中,vi(k)为某一城市航空港的从第i个城市港口的第k时刻的飞机数量,Δt为单位时间间隔, 为第k时刻从第j个城市港口流入到第i个城市港口的飞机数, 为第k时刻从第i个城市港口流出到第h个城市港口的飞机数;
步骤1.2,根据步骤1.1所得到的数据建立航空港流量管理系统的状态空间表达式x(k+1)=Ar(k)x(k)+Br(k)w(k),y(k)=Cr(k)x(k)+Dr(k)w(k),z(k)=Er(k)x(k)+Fr(k)w(k),T
其中,x(k)=(x1(k) x2(k) … xi(k) … xn(k)) 由航空港流量管理系统的n个城市港口的航空流量xi(k)组成; 为摄像头和雷达等传感器的测量结果, 为待估计的航空港流量管理系统运行状况; 为新加入各城市机场的飞机与人口数、天气因素等摄动输入;Ar(k),Br(k),Cr(k),Dr(k),Er(k)和Fr(k)为由步骤1.1得到的数据所建立的第r(k)个子系统的系统矩阵,并且满足
r(k)为满足Markov过程的跳变信号r(k)=i∈S,转移概率为Pr{r(k+1)=j|r(k)=i}=πij,0≤πij≤1,j∈S1和 r(k)的取值由步骤1.1中得到的数据特性决定,集合S1={1,2,…,N},N为给定的正整数。
3.根据权利要求2所述的一种基于事件触发机制的流量管理系统异步滤波估计方法,其特征在于,所述的步骤2具体内容为:定义 是一个分段函数,其值仅在事件触发时更新,之后保持不变直到下一次事件触发产生;
T
记ε=(ε1 ε2 … εh) ,Λ=diag{ε1,ε2,…,εh}这里的ε是给定的一个已知向量且元素均大于0;基于1范数,建立一种可用线性规划转化的事件触发条件为
||Λye(k)||1>β||Λy(k)||1,其中,β为一个给定的常数且满足0<β<1。
4.根据权利要求3所述的一种基于事件触发机制的流量管理系统异步滤波估计方法,其特征在于,所述的步骤3具体内容为:所述的一种具有加权的线性事件触发条件,结合隐Markov模型建立事件触发异步滤波器系统为
其中, 为滤波器的状态变量; 为滤波器的有效输入;滤波器系统矩阵Afδ(k),Bfδ(k),Efδ(k)和Ffδ(k)为将被设计的适当维度的滤波器增益矩阵;δ(k)=ρ∈S2={1,
2,…,M},并且满足Pr{δ(k)=ρ|r(k)=i}=λiρ,0≤λiρ≤1,i∈S1,ρ∈S2和
5.根据权利要求4所述的一种基于事件触发机制的流量管理系统异步滤波估计方法,其特征在于,所述的步骤4具体内容为:设扰动输入w(k)≥0,建立 ‑增益指标为其中,e(k)=zf(k)‑z(k)且γ>0;此外,为了便于滤波器的设计与分析,对转移概率矩阵[πij]N×N进行下列运算:得到序列矩阵
6.根据权利要求5所述的一种基于事件触发机制的流量管理系统异步滤波估计方法,其特征在于,所述的步骤5具体内容如下:步骤5.1,建立航空港流量管理系统的增广系统状态空间表达式模型:令e(k)=zf(k)‑z(k);然后,建立相应的增广系统的状态空间表达式模型为
其中,
为了便于后面的分析与设计,当r(k)=i和δ(k)=ρ时,记原系统矩阵Ai=Ar(k),Bi=Br(k),Ci=Cr(k),Di=Dr(k),Ei=Er(k),Fi=Fr(k);记所设计的滤波器矩阵Afρ=Afδ(k),Bfρ=Bfδ(k),Efρ=Efδ(k),Ffρ=Ffδ(k);
步骤5.2,取任意的 设计n维向量 θρl±0,h维度向量φρl±0,ψρl±0,满足增广系统的下列正性条件:
进一步,将因事件触发条件产生的误差项ye(k)转化为区间形式步骤5.3,选取随机线性余正Lyapunov函数为其中,
那么,
步骤5.4,设计常数τ>0和γ>0,设计n维向量 θρ±0,h维度向量φρ±0,ψρ±0满足下列随机稳定性条件:
步骤5.5,在满足所建立的正性条件和随机稳定性条件的前提下,进行γ最小化优化,得到上界系统为:
其中,
则有,
对上式分部分求期望运算:
和
再次利用步骤5.4中的随机稳定性条件可得,步骤5.6,得到所实际的事件触发 ‑增益异步滤波器架构为