二维轨迹的无迹卡尔曼预测 python

时间: 2023-10-14 09:06:33 浏览: 90
以下是二维轨迹的无迹卡尔曼预测 Python 代码示例: ```python import numpy as np def unscented_transform(sigma_points, weights): mean = np.sum(sigma_points * weights, axis=1) residual = sigma_points - mean[:, np.newaxis] covariance = np.dot(residual, np.dot(np.diag(weights), residual.T)) return mean, covariance class UnscentedKalmanFilter(object): def __init__(self, dt, state_dim, measurement_dim, process_noise_cov, measurement_noise_cov): self.dt = dt self.state_dim = state_dim self.measurement_dim = measurement_dim self.process_noise_cov = process_noise_cov self.measurement_noise_cov = measurement_noise_cov self.n_sigma = 2 * state_dim + 1 self.alpha = 1e-3 self.beta = 2 self.kappa = 0 self.lambda_ = self.alpha ** 2 * (state_dim + self.kappa) - state_dim self.weights_mean = np.zeros(self.n_sigma) self.weights_cov = np.zeros(self.n_sigma) self.sigma_points = np.zeros((state_dim, self.n_sigma)) self.measurement_sigma_points = np.zeros((measurement_dim, self.n_sigma)) self.x = np.zeros(state_dim) self.P = np.eye(state_dim) * 1e-6 def predict(self, u=None): sigma_points = self._generate_sigma_points(self.x, self.P) self.sigma_points = sigma_points if u is not None: sigma_points = self._add_control_input(sigma_points, u) sigma_points = self._propagate(sigma_points, self.dt) self.x, self.P = unscented_transform(sigma_points, self.weights_cov) self.P += self.process_noise_cov def update(self, z): self.measurement_sigma_points = self._generate_measurement_sigma_points(self.sigma_points) z_mean, z_cov = unscented_transform(self.measurement_sigma_points, self.weights_mean) S = z_cov + self.measurement_noise_cov residual = self.measurement_sigma_points - z_mean[:, np.newaxis] cross_cov = np.dot(self.sigma_points - self.x[:, np.newaxis], np.dot(np.diag(self.weights_cov), residual.T)) K = np.dot(cross_cov, np.linalg.inv(S)) self.x += np.dot(K, z - z_mean) self.P -= np.dot(K, np.dot(S, K.T)) def _generate_sigma_points(self, x, P): sigma_points = np.zeros((self.state_dim, self.n_sigma)) L = np.linalg.cholesky((self.state_dim + self.lambda_) * P) sigma_points[:, 0] = x for i in range(self.state_dim): sigma_points[:, i+1] = x + L[:, i] sigma_points[:, i+1+self.state_dim] = x - L[:, i] self.weights_mean[0] = self.lambda_ / (self.state_dim + self.lambda_) self.weights_cov[0] = self.weights_mean[0] + (1 - self.alpha**2 + self.beta) for i in range(1, self.n_sigma): self.weights_mean[i] = 1 / (2 * (self.state_dim + self.lambda_)) self.weights_cov[i] = self.weights_mean[i] return sigma_points def _generate_measurement_sigma_points(self, sigma_points): measurement_sigma_points = np.zeros((self.measurement_dim, self.n_sigma)) for i in range(self.n_sigma): measurement_sigma_points[:, i] = self._measurement_model(sigma_points[:, i]) return measurement_sigma_points def _add_control_input(self, sigma_points, u): for i in range(self.n_sigma): sigma_points[:, i] = self._state_transition_model(sigma_points[:, i], u) return sigma_points def _propagate(self, sigma_points, dt): for i in range(self.n_sigma): sigma_points[:, i] = self._state_transition_model(sigma_points[:, i], None, dt) return sigma_points def _state_transition_model(self, state, control_input=None, dt=None): # TODO: Implement state transition model pass def _measurement_model(self, state): # TODO: Implement measurement model pass ``` 在实现代码时需要替换 `_state_transition_model` 和 `_measurement_model` 函数,以适应具体问题。
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