应用Basic Kalman Filter 过滤一个随机行走的时间曲线: 随机行走模型: X_t=X_(t-1)+ξ_t 假设ξ_t的方差σ_ξ^2=1 对X_t(eg. 离中心点距离)的观测值为: y_t=X_t+ε_t 观测误差σ_ε^2 随时间变化,满足平均值为0,标准差为2的高斯分布 我们已知在时间 t = 0,1,2,…, 19 的观测值是: T 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 y 0
时间: 2024-04-05 14:32:48 浏览: 92
kalmanfilter-cpp:使用Eigen库的C ++基本Kalman过滤器实现
好的,这是一个关于应用 Basic Kalman Filter 过滤随机行走时间曲线的问题,我会尽我所能为您解答。根据您提供的信息,我们可以得到以下的模型:
状态转移方程:X_t=X_(t-1)+ξ_t
观测方程:y_t=X_t+ε_t
其中,ξ_t 和 ε_t 均为高斯噪声,满足:
ξ_t ~ N(0, σ_ξ^2)
ε_t ~ N(0, σ_ε^2)
其中,σ_ξ^2=1,σ_ε^2 随时间变化,平均值为0,标准差为2的高斯分布。
现在,我们需要用 Kalman Filter 对观测值 y 进行滤波,以得到最优的状态估计值 X。
首先,我们需要初始化 Kalman Filter,即给出初始状态的估计值 X_0 和协方差矩阵 P_0。根据您提供的信息,我们可以假设 X_0=0,P_0=1。
接下来,我们使用 Kalman Filter 的两个基本步骤:预测和更新。
1. 预测步骤
首先,我们需要根据状态转移方程预测下一时刻的状态估计值 X̂_t 和协方差矩阵 P_t,即:
X̂_t = A*X_(t-1)
P_t = A*P_(t-1)*A^T + Q
其中,A=1,Q=σ_ξ^2=1。
2. 更新步骤
接下来,我们需要根据观测方程更新状态估计值 X̂_t 和协方差矩阵 P_t,即:
K_t = P_t*H^T / (H*P_t*H^T + R)
X_t = X̂_t + K_t*(y_t - H*X̂_t)
P_t = (I - K_t*H)*P_t
其中,H=1,R=σ_ε^2。
将上述步骤重复进行,即可得到所有时刻的状态估计值 X̂_t。
下面是使用 Python 实现 Kalman Filter 的代码示例:
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