卡爾曼濾波

2021-10-01 19:52:32 字數 1176 閱讀 2048

關於卡爾曼濾波的簡單解釋

假設兩個感測器,測的是同乙個訊號。可是它們每次的讀數都不太一樣,怎麼辦?

取平均。

假設已知其中貴的感測器器應該準一些,便宜的那個應該差一些。那有比取平均更好的辦法嗎?

加權平均。

怎麼加權?假設兩個感測器的誤差都符合正態分佈,假設知道這兩個正態分佈的方差,用這兩個方差值,可以得到乙個「最優」的權重。

接下來,重點來了:假設只有乙個感測器,但是還有乙個數學模型。模型可以幫助算出乙個值,但也不是那麼準。怎麼辦?

把模型算出來的值,和感測器測出的值,(就像兩個感測器那樣),取加權平均。

ok,最後一點說明:模型其實只是乙個步長的,也就是說,知道x(k),可以求x(k+1)。問題是x(k)是多少呢?答案:x(k)就是上一步卡爾曼濾波得到的、所謂加權平均之後的那個、對x在k時刻的最佳估計值

於是迭代也有了。

這就是卡爾曼濾波。

卡爾曼濾波的兩個階段:

**:卡爾曼濾波使用由當前點計算的協方差來估計目標的新位置。

擴充套件卡爾曼濾波(extended kalman filter,ekf)是標準卡爾曼濾波在非線性情形下的一種擴充套件形式,它是一種高效率的遞迴濾波器(自回歸濾波器)。

ekf的基本思想是利用泰勒級數展開將非線性系統線性化,然後採用卡爾曼濾波框架對訊號進行濾波,因此它是一種次優濾波。

ekf濾波通過泰勒展開公式,把非線性方程在區域性線性化,使得高斯分布的變數在經過線性變換後仍然為高斯分布,這使得能繼續把標準卡爾曼濾波kf的框架拿過來用,總體來說,ekf在函式的非線性不是很劇烈的情形下,能夠具有很不錯的濾波效果。

其一,它必須求解非線性函式的jacobi矩陣,對於模型複雜的系統,它比較複雜而且容易出錯;

其二,引入了線性化誤差,對非線性強的系統,容易導致濾波結果下降。

基於以上原因,為了提高濾波精度和效率,以滿足特殊問題的需要,就必須尋找新的逼近方法,於是便有了粒子濾波pf和無跡卡爾曼濾波ukf。

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