Kalman Filter介绍(5)

2021-01-20 20:03

卡尔曼滤波(kalman filter)最简单易懂的解释,对初学者有很大的帮助

我们由第四步可以看出,k时刻系统的最优温度值=k-1时刻状态估计值(由上一状态的最优温度值加上过程误差)+带卡尔曼增益权值项的偏差。如果观测误差远远大于估计误差,那么K就很小,k时刻的预测值约等于k时刻的状态估计值,如果对i时刻的状态估计值误差远远大于观测误差,此时相应的q较大,K较大,i时刻的状态估计值更倾向于观察的数据。

卡尔曼滤波器的原理基本描述就完成了,希望能帮助大家理解这这5个公式,其算法可以很容易的用计算机的程序实现。下面,我会用程序举一个实际运行的例子。

4 简单例子(A Simple Example)

这里我们结合第二第三节,举一个非常简单的例子来说明卡尔曼滤波器的工作过程。所举的例子是进一步描述第二节的例子,而且还会配以程序模拟结果。

根第二节的描述,把房间看成一个系统,然后对这个系统建模。当然,我们见的模型不需要非常地精确。我们所知道的这个房间的温度是跟前一时刻的温度相同的,所以A=1。没有控制量,所以u(k)=0。因此得出: x(k|k-1)=x(k-1|k-1) ……… (6)

式子(2)可以改成:

P(k|k-1)=P(k-1|k-1) +Q ……… (7)

因为测量的值是温度计的,跟温度直接对应,所以H=1。式子3,4,5可以改成以下:

X(k|k)= X(k|k-1)+Kg(k) (Z(k)-X(k|k-1)) ……… (8)

Kg(k)= P(k|k-1) / (P(k|k-1) + R) ……… (9)

P(k|k)=(1-Kg(k))P(k|k-1) ……… (10)

现在我们模拟一组测量值作为输入。假设房间的真实温度为25度,我模拟了200个测量值,这些测量值的平均值为25度,但是加入了标准偏差为几度的高斯白噪声(在图中为蓝线)。

为了令卡尔曼滤波器开始工作,我们需要告诉卡尔曼两个零时刻的初始值,是X(0|0)和P(0|0)

。他们的值不


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