卡尔曼滤波应用实例

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卡尔曼滤波应用实例

2024-07-16 00:56| 来源: 网络整理| 查看: 265

  卡尔曼滤波的一个典型实例是从一组有限的,包含噪声的,对物体位置的观察序列(可能有偏差)预测出物体的位置的坐标及速度。在很多工程应用(如雷达、计算机视觉)中都可以找到它的身影。同时,卡尔曼滤波也是控制理论以及控制系统工程中的一个重要课题。

  实例

  一。 已知一物体作自由落体运动,对其高度进行了20次测量,测量值如下表

  设高度的测量误差是均值为0、方差为1的高斯白噪声随机序列,该物体的初始高度0h和速度0V也是高斯分布的随机变量,且0000019001000,var10/02EhhmPEVmsV。试求该物体高度

  和速度随时间变化的最优估计。(2/80.9smg)

  解:

  1. 令X(k)=hkXkvk)     t=1 R(k)=1 Q(k)=0

  根据离散时间卡尔曼滤波公式,则有:

  2.实验结果

  高度随时间变化估计

  速度随时间变化的最优估计

  计高度协方差

  速度协方差

  速度协方差从以上的结果,可以得到高度和速度的估计值,再通过所得到的高度协方差和速度协方差,可见用卡尔曼滤波法,虽然刚开始的初始高度协方差很大为100,但通过2步之后减小到不超过1,逐渐接近于0,同样的速度协方差刚开始的时候也比较大,为2,但是通过5步之后迅速减小,到10步之后接近于0。

  3.有关参数的影响(例如初始条件、噪声统计特性对滤波结果的影响等);

  1)初始条件改变时,改变初始高度值,和速度值 00230030/EhmEVms

  由实验结果分析可得

  度滤波值和速度滤波值在开始几步接近初始值,协方差值基本不变。



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