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以下是扩展卡尔曼滤波和无味卡尔曼滤波对直线x=2*k+2进行滤波,怎么改状态方程和传递矩阵,跪求大神指导,谢谢了。
% EKF UKF 算法 clear; x = 0.1; % 初始状态 x_estimate = 1;%状态的估计 e_x_estimate = x_estimate; %EKF的初始估计 u_x_estimate = x_estimate; %UKF的初始估计 Q = 10;% % 过程状态协方差 R = 1;% % 测量噪声协方差 P =5;%初始估计方差 e_P = P; %EKF方差 u_P = P;%UKF方差 tf = 50; % 模拟长度 x_array = [x];%真实值数组 e_x_estimate_array = [e_x_estimate];%EKF最优估计值数组 u_x_estimate_array = [u_x_estimate];%UKF最优估计值数组 u_k = 1; %微调参数 u_symmetry_number = 4; % 对称的点的个数 u_total_number = 2 * u_symmetry_number + 1; %总的采样点的个数 linear = 0.5; close all; for k = 1 : tf % 模拟系统 x = (2*(k-1)+2) + sqrt(Q) * randn; %状态值 y = (x^2 / 20) + sqrt(R) * randn; %观测值 %扩展卡尔曼滤波器 %进行估计 第一阶段的估计 e_x_estimate_1 =2*(k-1)+2;%1 状态估计 e_y_estimate = (e_x_estimate_1)^2/20;%观测估计 %这是根据k=1时估计值为1得到的观测值;只是这个由我估计得到的 第24行的y也是观测值 不过是由加了噪声的真实值得到的 %相关矩阵 e_A =1;%传递矩阵 e_H = e_x_estimate_1; %观测矩阵 %估计的误差 e_p_estimate = e_A * e_P * e_A' + Q;%2 协方差估计 %扩展卡尔曼增益 e_K = e_p_estimate * e_H'/(e_H * e_p_estimate * e_H' + R);%3 %进行估计值的更新 第二阶段 e_x_estimate_2 = e_x_estimate_1 + e_K * (y - e_y_estimate);%4 %更新后的估计值的误差 e_p_estimate_update = e_p_estimate - e_K * e_H * e_p_estimate;%5 %进入下一次迭代的参数变化 e_P = e_p_estimate_update; e_x_estimate = e_x_estimate_2; % 无味卡尔曼滤波器 %采样点的选取 存在x(i) u_x_par = u_x_estimate; for i = 2 : (u_symmetry_number+1) u_x_par(i,:) = u_x_estimate + sqrt((u_symmetry_number+u_k) * u_P); end for i = (u_symmetry_number+2) : u_total_number u_x_par(i,:) = u_x_estimate - sqrt((u_symmetry_number+u_k) * u_P); end %计算权值 u_w_1 = u_k/(u_symmetry_number+u_k); u_w_N1 = u_k/(2 * (u_symmetry_number+u_k)); %把这些粒子通过传递方程 得到下一个状态 for i = 1: u_total_number u_x_par(i) =2*(k-1)+2; end %传递后的均值和方差 u_x_next = u_w_1 * u_x_par(1); for i = 2 : u_total_number u_x_next = u_x_next + u_w_N1 * u_x_par(i); end u_p_next = Q + u_w_1 * (u_x_par(1)-u_x_next) * (u_x_par(1)-u_x_next)'; for i = 2 : u_total_number u_p_next = u_p_next + u_w_N1 * (u_x_par(i)-u_x_next) * (u_x_par(i)-u_x_next)'; end %另外存在y_2obser(i) 中; for i = 1 :u_total_number u_y_2obser(i,:) = u_x_par(i); end %通过观测方程 得到一系列的粒子 for i = 1: u_total_number u_y_2obser(i) = u_y_2obser(i)^2/20; end %通过观测方程后的均值 y_obse u_y_obse = u_w_1 * u_y_2obser(1); for i = 2 : u_total_number u_y_obse = u_y_obse + u_w_N1 * u_y_2obser(i); end %Pzz测量方差矩阵 u_pzz = R + u_w_1 * (u_y_2obser(1)-u_y_obse)*(u_y_2obser(1)-u_y_obse)'; for i = 2 : u_total_number u_pzz = u_pzz + u_w_N1 * (u_y_2obser(i) - u_y_obse)*(u_y_2obser(i) - u_y_obse)'; end %Pxz状态向量与测量值的协方差矩阵 u_pxz = u_w_1 * (u_x_par(1) - u_x_next)* (u_y_2obser(1)-u_y_obse)'; for i = 2 : u_total_number u_pxz = u_pxz + u_w_N1 * (u_x_par(i) - u_x_next) * (u_y_2obser(i)- u_y_obse)'; end %卡尔曼增益 u_K = u_pxz/u_pzz; %估计量的更新 u_x_next_optimal = u_x_next + u_K * (y - u_y_obse);%第一步的估计值 + 修正值; u_x_estimate = u_x_next_optimal; %进行画图程序 x_array = [x_array,x]; e_x_estimate_array = [e_x_estimate_array,e_x_estimate]; u_x_estimate_array = [u_x_estimate_array,u_x_estimate]; e_error(k,:) = abs(x_array(k)-e_x_estimate_array(k)); u_error(k,:) = abs(x_array(k)-u_x_estimate_array(k)); end t = 0 : tf; figure(1); plot(t,x_array,'k.',t,e_x_estimate_array,'r-',t,u_x_estimate_array,'b:'); set(gca,'FontSize',10); set(gcf,'color','White'); xlabel('时间步长');% lable --->label 我的神 ylabel('状态'); legend('真实值','EKF估计值','UKF估计值'); e_xrms = sqrt((norm(x_array-e_x_estimate_array)^2)/tf); disp(['EKF估计误差均方值=',num2str(e_xrms)]); u_xrms = sqrt((norm(x_array-u_x_estimate_array)^2)/tf); disp(['UKF估计误差均方值=',num2str(u_xrms)]); t = 1 : tf; figure(2); plot(t,e_error,'r-',t,u_error,'b:'); set(gca,'FontSize',10); set(gcf,'color','White'); xlabel('时间步长');% lable --->label 我的神 ylabel('状态'); legend('EKF估计值误差','UKF估计值误差'); |
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