版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、卡尔曼滤波简介 算法实现代码 程序匠人 发表于 2009-2-27 15:16:00 阅读全文(2640) | 回复(2) | 引用通告(0) | 编辑 卡尔曼滤波简介 算法实现代码 Posted on 2007-01-13 17:00 Jason.Jiang 阅读(10822) 评论(6) 编辑 收藏 网摘 所属分类: 信号处理 最佳线性滤波理论起源于40年代美国科学家Wiener和前苏联科学家等人的研究工作,后人统称为维纳滤波理论。从理论上说,维纳滤波的最大缺点是必须用到无限过去的数据,不适用于实时处理。为了克服这一缺点,60年代Kalman把状态空间模型引入滤波理论,并导出了一套递推估计
2、算法,后人称之为卡尔曼滤波理论。卡尔曼滤波是以最小均方误差为估计的最佳准则,来寻求一套递推估计的算法,其基本思想是:采用信号与噪声的状态空间模型,利用前一时刻地估计值和现时刻的观测值来更新对状态变量的估计,求出现时刻的估计值。它适合于实时处理和计算机运算。 现设线性时变系统的离散状态防城和观测方程为: X(k) = F(k,k-1)·X(k-1)+T(k,k-1)·U(k-1) Y(k) = H(k)·X(k)+N(k) 其中 X(k)和Y(k)分别是k时刻的状态矢量和观测矢量 F(k,k-1)为状态转移矩阵 U(k)为k时刻动态噪声 T(k,k-1)为系统控制矩
3、阵 H(k)为k时刻观测矩阵 N(k)为k时刻观测噪声 则卡尔曼滤波的算法流程为: 预估计X(k)= F(k,k-1)·X(k-1) 计算预估计协方差矩阵C(k)=F(k,k-1)×C(k)×F(k,k-1)'+T(k,k-1)×Q(k)×T(k,k-1)'Q(k) = U(k)×U(k)' 计算卡尔曼增益矩阵K(k) = C(k)×H(k)'×H(k)×C(k)×H(k)'+R(k)(-1)R(k) = N(k)×N(k)' 更新估计X
4、(k)=X(k)+K(k)×Y(k)-H(k)×X(k) 计算更新后估计协防差矩阵C(k) = I-K(k)×H(k)×C(k)×I-K(k)×H(k)'+K(k)×R(k)×K(k)' X(k+1) = X(k)C(k+1) = C(k)重复以上步骤 其c语言实现代码如下:i nclude "stdlib.h" i nclude "rinv.c" int lman(n,m,k,f,q,r,h,y,x,p,g) int n,m,k; double f,q,r,
5、h,y,x,p,g; int i,j,kk,ii,l,jj,js; double *e,*a,*b; e=malloc(m*m*sizeof(double); l=m; if (l<n) l=n; a=malloc(l*l*sizeof(double); b=malloc(l*l*sizeof(double); for (i=0; i<=n-1; i+) for (j=0; j<=n-1; j+) ii=i*l+j; aii=0.0; for (kk=0; kk<=n-1; kk+) aii=aii+pi*n+kk*fj*n+kk; for (i=0; i<=n-
6、1; i+) for (j=0; j<=n-1; j+) ii=i*n+j; pii=qii; for (kk=0; kk<=n-1; kk+) pii=pii+fi*n+kk*akk*l+j; for (ii=2; ii<=k; ii+) for (i=0; i<=n-1; i+) for (j=0; j<=m-1; j+) jj=i*l+j; ajj=0.0; for (kk=0; kk<=n-1; kk+) ajj=ajj+pi*n+kk*hj*n+kk; for (i=0; i<=m-1; i+) for (j=0; j<=m-1; j+
7、) jj=i*m+j; ejj=rjj; for (kk=0; kk<=n-1; kk+) ejj=ejj+hi*n+kk*akk*l+j; js=rinv(e,m); if (js=0) free(e); free(a); free(b); return(js); for (i=0; i<=n-1; i+) for (j=0; j<=m-1; j+) jj=i*m+j; gjj=0.0; for (kk=0; kk<=m-1; kk+) gjj=gjj+ai*l+kk*ej*m+kk; for (i=0; i<=n-1; i+) jj=(ii-1)*n+i; x
8、jj=0.0; for (j=0; j<=n-1; j+) xjj=xjj+fi*n+j*x(ii-2)*n+j; for (i=0; i<=m-1; i+) jj=i*l; bjj=y(ii-1)*m+i; for (j=0; j<=n-1; j+) bjj=bjj-hi*n+j*x(ii-1)*n+j; for (i=0; i<=n-1; i+) jj=(ii-1)*n+i; for (j=0; j<=m-1; j+) xjj=xjj+gi*m+j*bj*l; if (ii<k) for (i=0; i<=n-1; i+) for (j=0; j&
9、lt;=n-1; j+) jj=i*l+j; ajj=0.0; for (kk=0; kk<=m-1; kk+) ajj=ajj-gi*m+kk*hkk*n+j; if (i=j) ajj=1.0+ajj; for (i=0; i<=n-1; i+) for (j=0; j<=n-1; j+) jj=i*l+j; bjj=0.0; for (kk=0; kk<=n-1; kk+) bjj=bjj+ai*l+kk*pkk*n+j; for (i=0; i<=n-1; i+) for (j=0; j<=n-1; j+) jj=i*l+j; ajj=0.0; fo
10、r (kk=0; kk<=n-1; kk+) ajj=ajj+bi*l+kk*fj*n+kk; for (i=0; i<=n-1; i+) for (j=0; j<=n-1; j+) jj=i*n+j; pjj=qjj; for (kk=0; kk<=n-1; kk+) pjj=pjj+fi*n+kk*aj*l+kk; free(e); free(a); free(b); return(js); C+实现代码如下:=kalman.h=/ kalman.h: interface for the kalman class./#if !defined(AFX_KALMAN_H
11、_ED3D740F_01D2_4616_8B74_8BF57636F2C0_INCLUDED_)#define AFX_KALMAN_H_ED3D740F_01D2_4616_8B74_8BF57636F2C0_INCLUDED_#if _MSC_VER > 1000#pragma once#endif / _MSC_VER > 1000i nclude <math.h>i nclude "cv.h" class kalman public: void init_kalman(int x,int xv,int y,int yv); CvKalman*
12、 cvkalman; CvMat* state; CvMat* process_noise; CvMat* measurement; const CvMat* prediction; CvPoint2D32f get_predict(float x, float y); kalman(int x=0,int xv=0,int y=0,int yv=0); /virtual kalman();#endif / !defined(AFX_KALMAN_H_ED3D740F_01D2_4616_8B74_8BF57636F2C0_INCLUDED_)=kalman.cpp=i nclude &quo
13、t;kalman.h"i nclude <stdio.h>/* tester de printer toutes les valeurs des vecteurs*/* tester de changer les matrices du noises */* replace state by cvkalman->state_post ? */CvRandState rng;const double T = 0.1;kalman:kalman(int x,int xv,int y,int yv) cvkalman = cvCreateKalman( 4, 4, 0 )
14、; state = cvCreateMat( 4, 1, CV_32FC1 ); process_noise = cvCreateMat( 4, 1, CV_32FC1 ); measurement = cvCreateMat( 4, 1, CV_32FC1 ); int code = -1; /* create matrix data */ const float A = 1, T, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, T, 0, 0, 0, 1 ; const float H = 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0
15、 ; const float P = pow(320,2), pow(320,2)/T, 0, 0, pow(320,2)/T, pow(320,2)/pow(T,2), 0, 0, 0, 0, pow(240,2), pow(240,2)/T, 0, 0, pow(240,2)/T, pow(240,2)/pow(T,2) ; const float Q = pow(T,3)/3, pow(T,2)/2, 0, 0, pow(T,2)/2, T, 0, 0, 0, 0, pow(T,3)/3, pow(T,2)/2, 0, 0, pow(T,2)/2, T ; const float R =
16、 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0 ; cvRandInit( &rng, 0, 1, -1, CV_RAND_UNI ); cvZero( measurement ); cvRandSetRange( &rng, 0, 0.1, 0 ); rng.disttype = CV_RAND_NORMAL; cvRand( &rng, state ); memcpy( cvkalman->transition_matrix->data.fl, A, sizeof(A); memcpy( cvkalman-
17、>measurement_matrix->data.fl, H, sizeof(H); memcpy( cvkalman->process_noise_cov->data.fl, Q, sizeof(Q); memcpy( cvkalman->error_cov_post->data.fl, P, sizeof(P); memcpy( cvkalman->measurement_noise_cov->data.fl, R, sizeof(R); /cvSetIdentity( cvkalman->process_noise_cov, cvR
18、ealScalar(1e-5) ); /cvSetIdentity( cvkalman->error_cov_post, cvRealScalar(1); /cvSetIdentity( cvkalman->measurement_noise_cov, cvRealScalar(1e-1) ); /* choose initial state */ state->data.fl0=x; state->data.fl1=xv; state->data.fl2=y; state->data.fl3=yv; cvkalman->state_post->
19、data.fl0=x; cvkalman->state_post->data.fl1=xv; cvkalman->state_post->data.fl2=y; cvkalman->state_post->data.fl3=yv; cvRandSetRange( &rng, 0, sqrt(cvkalman->process_noise_cov->data.fl0), 0 ); cvRand( &rng, process_noise ); CvPoint2D32f kalman:get_predict(float x, float
20、 y) /* update state with current position */ state->data.fl0=x; state->data.fl2=y; /* predict point position */ /* x'k=A鈥k+B鈥k P'k=A鈥k-1*AT + Q */ cvRandSetRange( &rng, 0, sqrt(cvkalman->measurement_noise_cov->data.fl0), 0 ); cvRand( &rng, measurement ); /* xk=A?xk-1+B?uk+wk */ cvMatMulAdd( cvkalman->transition_matrix, state, process_noise, cvkalman->state_post ); /* zk=H?xk+vk */ cvMatMulAdd( cvkalman->measurement_matrix, cvkalman->state_post, measurement, measurement ); /* adjust Kalman filter state */ /* Kk=P'k鈥T鈥?H鈥'k鈥T+R)-1 xk=x
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 三级电工技能试题及答案2025
- 2026中职教师教学工作总结
- 2025年人事工作年度工作总结
- 2025年卫生监督知识培训考试试题及答案
- (2025年)医疗质量管理办法
- 2025年法制年度工作总结(三篇)
- 建设工程施工合同纠纷要素式起诉状模板批量应用超便捷
- 建设工程施工合同纠纷要素式起诉状模板法律保障无风险
- 2026年喜马拉雅音频培训
- 2026 年离婚协议书合规正规版范本
- 产品供货方案、售后服务方案
- 十八而志梦想以行+活动设计 高三下学期成人礼主题班会
- 2023年上海华东理工大学机械与动力工程学院教师岗位招聘笔试试题及答案
- TOC供应链物流管理精益化培训教材PPT课件讲义
- 医院18类常用急救药品规格清单
- 放弃公开遴选公务员面试资格声明
- 2023-2024学年江苏省海门市小学语文五年级期末点睛提升提分卷
- GB/T 1685-2008硫化橡胶或热塑性橡胶在常温和高温下压缩应力松弛的测定
- 北京城市旅游故宫红色中国风PPT模板
- DB42T1319-2021绿色建筑设计与工程验收标准
- 经济学原理 第一章课件
评论
0/150
提交评论