一种基于分布式组合传感器网络的座舱污染物监测方法与流程

技术特征：

1.一种基于分布式组合传感器网络的座舱污染物监测方法，其特征在于，包括：

在待测座舱中建立分布式组合传感器网络；所述分布式组合传感器网络中的每个节点设置有用于监测至少一种指定污染物的传感器，且对于每种指定污染物，设置有不同测量原理的主传感器和辅传感器；

定义各节点的邻居节点，并初始化设置各节点i对应第l种指定污染物的传感器的估计增益阵P_il及状态估计值

对于每个节点，用于监测同一种污染物的主传感器和辅传感器分别测量，得到当前节点对应第l种指定污染物的主传感器测量值Z_Pil和辅传感器测量值Z_Sil；

根据公式Z_il＝Z_Pil-Z_Sil计算每个节点对应各种指定污染物的传感器测量值误差Z_il；

各节点确定自身的节点信息并传播至邻居节点；所述节点信息包括当前节点对应各种指定污染物的传感器的状态估计值、当前节点对应各种指定污染物的信息向量和信息矩阵；

对于每个节点，根据当前节点对应每种指定污染物的传感器测量值误差Z_il和当前节点的所有邻居节点的节点信息，通过一致性卡尔曼滤波器滤波得到当前节点对应每种指定污染物的传感器的最优误差估计值

对于每个节点，采用当前节点对应第l种指定污染物的传感器的最优误差估计值校正当前节点对应第l种指定污染物的主传感器测量值，得到当前节点的第l种指定污染物浓度值：

其中，i＝1,2,...,N；N为所述分布式组合传感器网络中的节点数；l＝1,2,...,L，L为每个节点监测的指定污染物种类数。

2.如权利要求1所述的基于分布式组合传感器网络的座舱污染物监测方法，其特征在于，所述各节点确定自身的节点信息，包括：

每个节点根据预先给定的当前节点对应各种指定污染物的观测噪声协方差阵R_il，根据公式和计算当前节点对应各种指定污染物的信息矩阵U_il和信息向量u_il；其中，H_il为已知的第i个节点对应第l种指定污染物的组合误差观测值矩阵；

每个节点将当前节点对应各种指定污染物的传感器的状态估计值当前节点对应各种指定污染物的信息向量u_il和信息矩阵U_il确定为当前节点的节点信息。

3.如权利要求2所述的基于分布式组合传感器网络的座舱污染物监测方法，其特征在于，所述根据当前节点对应每种指定污染物的传感器测量值误差Z_il和当前节点的所有邻居节点的节点信息，通过一致性卡尔曼滤波器滤波得到当前节点对应每种指定污染物的传感器的最优误差估计值包括：

当前节点接收自身的所有邻居节点的节点信息；

对于当前节点监测的第l种指定污染物，将当前节点的所有邻居节点对应同一种指定污染物的信息向量和信息矩阵进行如下信息融合：

$y_{il}=\underset{j\∈J_i}{\mathrm{\Σ}}{u}_{jl},S_{il}=\underset{j\∈J_i}{\mathrm{\Σ}}{U}_{jl}$

当前节点更新当前节点对应第l种指定污染物的传感器的估计误差协方差矩阵M_il为：

$M_{il}={(P_{il}^{-1}+S_{il})}^{-1}$

根据公式进行传感器的状态估计，得到当前节点对应第l种指定污染物的传感器的状态估计值

根据公式计算当前节点对应第l种指定污染物的传感器的最优误差估计值

其中，j∈J_i＝N_i∪{i}，N_i为第i个节点的邻居节点集合，变量r_il为：

$r_{il}=\frac{\mathrm{\θ}}{\left|\right|P_{il}\left|\right|+1}$

θ为系统采样周期，矩阵取Frobenius范数。

4.如权利要求1至3任一项所述的基于分布式组合传感器网络的座舱污染物监测方法，其特征在于，在所述得到当前节点的第l种指定污染物浓度值之后，还包括：

判断各节点的各种指定污染物浓度值是否大于预先设定的相应种类的指定污染物浓度阈值；

当有节点的任一种指定污染物浓度值大于预先设定的相应种类的指定污染物浓度阈值时，发出污染物浓度超标报警。

5.如权利要求4所述的基于分布式组合传感器网络的座舱污染物监测方法，其特征在于，在所述判断各节点的各种指定污染物浓度值是否大于预先设定的相应种类的指定污染物浓度阈值之后，还包括：

当各节点的各种指定污染物浓度值均不大于预先设定的相应种类的指定污染物浓度阈值时，根据下式计算各节点的空气质量指数AQI_i：

${\mathrm{AQI}}_i=\underset{l}{\mathrm{\Σ}}\frac{{\mathrm{\α}}_l(Z_{bl}-Z_{Oil})}{\left|\right|Z_{bl}\left|\right|}$

其中，Z_bl为预先设定的第l种指定污染物浓度阈值，α_l为预先设定的第l种指定污染物的指标权重值。

6.如权利要求5所述的基于分布式组合传感器网络的座舱污染物监测方法，其特征在于，在所述发出污染物浓度超标报警或计算各节点的空气质量指数之后，还包括：

各节点将当前节点对应各种指定污染物的传感器的估计增益阵P_il及状态估计值更新为：P_il＝AM_ilA^T，

返回执行对于每个节点，用于监测同一种污染物的主传感器和辅传感器分别测量的步骤。

7.如权利要求1所述的基于分布式组合传感器网络的座舱污染物监测方法，所述指定污染物为二氧化碳、一氧化碳、臭氧、可吸入颗粒物、丙酮、乙醇、甲醛、甲苯、二氯甲烷、内毒素、微生物中的至少一种。