kalman濾波包含兩個步驟:
(1)用k-1時刻的最優估計**k時刻的狀態變數:
由上式可知,新的最優估計是根據上一最優估計**得到的,並加上已知外部控制量的修正。
而新的不確定性由上一不確定性**得到,並加上外部環境的干擾。
(2)對k時刻的狀態進行觀測,觀測的狀態量是zk,協方差是rk。用觀測量對**量進行修正,從而得到k時刻的最優狀態估計。
其中,矩陣k叫做卡爾曼增益。hk是指**值和測量值可能不在乙個單位和尺度上,用hk這個矩陣將其轉換到乙個單位和尺度上。
由(7)(18)(19)公式可見:卡爾曼濾波是乙個遞迴過程,只需要知道初始時刻的最優值,和它所對應的協方差以及測量值,就可以進行卡爾曼估計了。
附:下面是公式的推導過程,可以不看:
(推導過程總結自
公式(7)很好理解,一般根據物理公式等等都很容易建模。那麼(18)(19)是怎麼來的呢?
我們是從**值和觀測值來得到最優估計值的,我們的前提是兩個都是有雜訊的高斯分布,最優值要麼靠近**值,要麼靠近觀測值。我們現在就是要在這兩個高斯分布區域中找乙個最可能。那麼這個最可能就是兩個分布的重疊部分了。重疊部分怎麼來?——將這兩個高斯分布相乘就可以了。
由此可以得到:
繼而得到:
寫成矩陣形式:
帶入我們的**值和測量值:
得到:
進一步簡化便得到(18)(19):
卡爾曼 卡爾曼濾波 1
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