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这是关于卡尔曼滤波系列的第二篇笔记。笔记内容不按照算法学习的顺序来,所以这不是一个教程,而是对待某一特定问题的解决方法探讨。
所有笔记放在 卡尔曼专栏 里面。欢迎私信或email:evandjiang@qq.com讨论。

P 0 ,R和Q其实严格来说不算是初值,关于R和Q的取值在这里:https://blog.csdn.net/callmeup/article/details/121489224
这里的初值指的是:x0-和P0-
三种取值方法:真值、期望、随机.

这是一个非常理想的角度,但是真值几乎没有办法取到,如果特定的系统真的可以取得真值,那不用看下面的了,取真值总没错。
甚至还有一个重要的概念:初值取真值的话,滤波过程是 无偏

对于有些系统,可能x和P的初值不知道,但是根据之前的状态,大致可以知道期望,即使有一点偏差也无所谓,因为知道一个带有少量偏差的期望来滤波,偏差总不会太大。对于期望需要稍加处理:
设x的期望为 x=m_{x_0}+C_{x_0}H_0^T(H_0C_{x_0}H_0^T+R_0)^{-1}(z_0-H_0m_{x_0})\\ P_0 = C_{x_0}-C_{x_0}H_0^T(H_0C_{x_0}H_0^T+R_0)^{-1}H_0C_{x_0} x = m x 0 + C x 0 H 0 T ( H 0 C x 0 H 0 T + R 0 ) 1 ( z 0 H 0 m x 0 ) P 0 = C x 0 C x 0 H 0 T ( H 0 C x 0 H 0 T + R 0 ) 1 H 0 C x 0
如果前面的期望绝对准确,整个估计也是无偏的。

虽说前面两个好,但我还真没实际遇到过,只是在有些时候需要减少噪声、验证算法内容,才会临时把真值作为初值,更为普遍的做法也是最“简单”的方法:随机取值。
关于随机取值我的理解是:如果知道初值的大致区间,在这个区间内随机取,基于卡尔曼滤波的强大能力,一般情况下都不会发散的。此时我一般会把P取大一点,虽然初值有偏,但慢慢迭代,没多久系统就会让偏差急剧缩小。
总的来说,KF对初值还是很友好的。

这是关于卡尔曼滤波系列的第二篇笔记。笔记内容不按照算法学习的顺序来,所以这不是一个教程,而是对待某一特定问题的解决方法探讨。所有笔记放在卡尔曼专栏里面。欢迎私信或email:850051568@qq.com讨论。初值x0x_0x0​和P0P_0P0​这里说的初值,仅包括状态量的初值x0x_0x0​和协方差矩阵P0P_0P0​,R和Q其实严格来说不算是初值,关于R和Q的取值在这里:https://blog.csdn.net/callmeup/article/details/121489224这里的初值
请问在使用 卡尔曼滤波 器时,Q和P矩阵初始值如何 确定 ? 例如,我先生成小车的运动轨迹再用 卡尔曼滤波 器进行预测时。假设观测噪声为零均值、标准差为50m的高斯白噪声;加速度零均值、标准差为2米每秒方的高斯随机变量,那么我的观测噪声和测量噪声协方差矩阵应该如何设置呢?请教大家,谢谢啦
Kalman 滤波 是一种递归过程,主要有两个更新过程:时间更新和观测更新,其中时间更新主要包括状态预测和协方差预测,主要是对系统的预测,而观测更新主要包括计算 卡尔曼 增益、状态更新和协方差更新,因此整个递归过程主要包括五个方面的计算:1)状态预测;2)协方差预测;3) 卡尔曼 增益;4)状态更新;5)协方差更新; 用数学公式表示,如下: 状态预测:(1) 其中,X(k|k)是k时...
文章目录 卡尔曼滤波 工作原理初始化(Initialization)观测(Measurement)再预测,再观测(Prediction & Measurement) 卡尔曼滤波 器的理论代码实现完整代码 卡尔曼滤波 工作原理 简单来讲, 卡尔曼滤波 器就是根据上一时刻的状态,预测当前时刻的状态,将预测的状态与当前时刻的测量值进行加权,加权后的结果才认为是当前的实际状态,而不是仅仅听信当前的测量值。
视频课的第三期(隔了好久才捡起来,前面的都要忘记了),这节主要就是介绍序贯 滤波 、信息 滤波 和平方根 滤波 目录1 序贯 滤波 2.信息 滤波 和信息融合2.1信息 滤波 2.2信息融合3.平方根 滤波 3.1Potter平方根 滤波 3.2奇异值(SVD)分解 滤波 3.3 UD分解 滤波 3.4平方根信息 滤波 (SRI KF ) 1 序贯 滤波 序贯 滤波 适用的情况为,观测为非常高维,每个观测可以看为一个小观测,例如用七天的观测值进行 滤波 ,每一天为一个小观测,其模型可以表示为: 序贯 滤波 执行框图如下图所示 没有量测的时候就持续预测,有量测时
### 回答1: 卡尔曼滤波 是一种用于实时估计动态系统状态的 算法 。它在许多领域中被广泛应用,如航空航天、导航、机器人等。 卡尔曼滤波 算法 通过结合系统的测量数据和模型预测值,来动态地更新系统的状态估计。它的核心思想是将已有的信息与新的观测结果进行加权平均,从而得到对系统真实状态更准确的估计。 在 Matlab 中,我们可以通过编写 卡尔曼滤波 的仿真程序来实现对系统状态的估计。首先,我们需要定义系统的状态方程和观测方程,以及系统的初始状态和噪声模型。然后,使用 kalman 函数来进行 滤波 处理,将观测数据输入到 滤波 器中,得到对状态的估计值。 具体而言,我们可以按照以下步骤来编写 卡尔曼滤波 Matlab 仿真程序: 1. 定义系统的状态方程和观测方程,并初始化系统状态和 滤波 器的状态估计。 2. 定义系统的噪声模型,包括过程噪声和观测噪声的协方差矩阵。 3. 生成系统的真实状态序列和对应的观测数据。 4. 使用 kalman 函数进行 滤波 处理,将观测数据输入到 滤波 器中,得到对状态的估计值。 5. 计算 滤波 器的误差协方差矩阵,评估 滤波 器性能。 6. 绘制真实状态序列、观测数据和 滤波 器估计值的曲线图,以及 滤波 器误差的方差曲线图。 在编写程序时,我们还可以尝试不同的参数设置和噪声模型,以及对结果进行分析和优化。 总之,通过在 Matlab 中编写 卡尔曼滤波 的仿真程序,我们可以更好地理解 卡尔曼滤波 的原理和应用,并对其进行调试和优化,从而实现更准确的状态估计。 ### 回答2: 卡尔曼滤波 是一种用于估计状态变量的方法,它通过将测量观测值与先验估计进行加权平均,来获得更准确的状态估计值。这种 滤波 方法常用于控制系统中,尤其是在传感器测量带有噪声的情况下。 卡尔曼滤波 的原理主要包含两个步骤:预测和更新。在预测步骤中,使用系统的状态转移方程预测下一时刻的状态变量;而在更新步骤中,根据已有的观测值和预测值之间的误差,计算 卡尔曼 增益,从而对预测值进行修正,得到更准确的状态估计。 Matlab 是一种广泛使用的科学计算与数据分析工具,提供了丰富的数学函数和工具箱,可以方便地进行 卡尔曼滤波 的仿真。在 Matlab 中,可以使用 kalman 函数来实现 卡尔曼滤波 。具体步骤如下: 1. 定义系统的状态转移方程、观测方程和噪声协方差矩阵。 2. 初始化系统的状态向量和协方差矩阵。 3. 通过循环迭代,对每个时刻进行 滤波 。 4. 在预测步骤中,使用状态转移方程进行状态的预测。 5. 在更新步骤中,计算观测值与预测值之间的误差,并计算 卡尔曼 增益。 6. 根据 卡尔曼 增益修正预测值,得到更准确的状态估计。 7. 更新协方差矩阵,并记录 滤波 结果。 Matlab 还提供了一些用于可视化和分析 滤波 结果的函数,如plot函数和mean函数等。 通过使用 Matlab 进行 卡尔曼滤波 的仿真,我们可以观察到 滤波 结果与真实值的接近程度,评估 滤波 算法 的性能并进行参数调整,以获得更准确的状态估计。这对于控制系统的设计和实际应用具有重要意义。 ### 回答3: 卡尔曼滤波 是一种最优化的 滤波 方法,用于估计系统的状态。它通过融合系统的测量值和预测值,提供对未知状态的最优估计。 卡尔曼滤波 的原理是基于贝叶斯定理,它假设系统的状态满足线性动力学方程,并且状态的噪声满足高斯分布。在 卡尔曼滤波 中,有两个主要的步骤:预测步骤和更新步骤。 预测步骤是根据上一个时刻的状态估计值,预测当前时刻的状态估计值和协方差矩阵。更新步骤是通过测量值,根据预测的状态估计值和当前测量值之间的差异,进行状态的修正和协方差矩阵的更新。 Matlab 中提供了 卡尔曼滤波 的仿真工具箱,可以通过设置系统模型、测量模型、协方差矩阵以及初始状态值等参数,实现对状态的估计。 随书程序是指在教科书中附带的示例程序。 卡尔曼滤波 的随书程序是指通过 Matlab 编写的 卡尔曼滤波 的代码示例。这些示例程序可以帮助读者理解 卡尔曼滤波 的原理和应用,并且可以通过修改参数和增加噪声等操作,进行仿真实验,观察估计结果的变化。 通过使用 Matlab 编写随书程序,读者可以更好地理解 卡尔曼滤波 算法 ,掌握 卡尔曼滤波 的实现方法,并且可以在实际应用中进行调试和参数优化。 总之, 卡尔曼滤波 原理和应用的随书程序是一种辅助学习和实验的工具,通过使用 Matlab 编写,可以更好地理解 卡尔曼滤波 算法 ,并且可以进行仿真实验,优化参数,提高对系统状态的估计精度。