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深入理解卡尔曼滤波

来源:二三四教育网

1. 最小二乘(LS)、加权最小二乘估计(WLS)、递推最小二乘(RLS)

2. 最小均方误差估计(MSE)

3. 卡尔曼滤波

3.1 理解
  • 基于最小均方误差准则MMSE
  • 线性系统
  • 递推算法
  • 最优滤波算法

卡尔曼滤波器稳态误差和稳态误差的方差?

3.2 使用过程中注意的问题
  • 滤波器系数的确定
    由系统模型、观测模型、采样周期来确定
  • 滤波器初值的确定
  • 过程噪声和测量噪声的方差估计

卡尔曼滤波器设计和调试中重要而困难的一步
噪声建模: 自相关、功率谱密度、阿伦方差
假设检验: 构造统计量,做统计实验,对总体分布进行假设检验
(1) 仪器仪表说明书,一般有厂家标定的功率谱度量值
(2) 采集实验数据做自相关(功率谱)分析、艾伦方差分析

3.3 测量噪声和误差源如何从物理意义上理解过程噪声和观测噪声?

过程噪声:激励噪声,非可控激励(输入)。激励是改变状态的原因,从改变状态的原因里扣除可控的部分之后剩下的部分即为激励噪声。
观测噪声:由测量误差源激励的测量系统的输出。

《现代控制理论与应用》 齐晓慧 国防工业出版社

3.4 测量噪声和误差源

以GPS定位系统为例,伪距测量噪声由所有误差源(卫星钟差、星历误差、电离层延时、对流程延时、 多径、接收机噪声(热噪声、量化噪声等)、接收机钟差)折合成测距误差构成。

一般来说,测量误差源包括:

  • 噪声(noise)
  • 偏差(offset)
  • 比例因子(scale)
  • 非线性(Nonlinearity)
  • 非正交(Nonorthogonal)【矢量传感器】
  • 非对准(Misalignment)【矢量传感器】
  • 死区误差
  • 量化误差

4. 案例——卡尔曼滤波用于导航定位

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