UKF算法matlab

时间: 2023-08-26 10:13:29 浏览: 229
引用<em>1</em><em>2</em> #### 引用[.reference_title] - *1* *2* [滤波算法 | 无迹卡尔曼滤波(UKF)算法及其MATLAB实现](https://blog.csdn.net/lovetaozibaby/article/details/129141584)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v92^chatsearchT3_1"}} ] [.reference_item] [ .reference_list ]
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ukf算法matlab

UKF(无迹卡尔曼滤波)算法是一种用于非线性系统的滤波器。它通过使用一组带有权重的Sigma点来近似系统的概率分布,并通过传递这些Sigma点来计算系统的均值和协方差。UKF算法的Matlab实现包括三个函数:ukf、ut和sigmas。 ukf函数是UKF算法的主函数,接受系统的状态转移函数fstate、状态估计值x、状态估计误差协方差矩阵P、测量函数hmeas、测量值z、系统噪声协方差矩阵Q和测量噪声协方差矩阵R作为输入。该函数通过计算Sigma点、进行状态转移和测量更新来估计系统的状态和协方差。 ut函数是无迹变换函数,用于计算非线性函数的均值和协方差。它接受非线性函数f、Sigma点集X、均值权重向量Wm、方差权重向量Wc和测量数量n作为输入。该函数通过对Sigma点进行非线性传递和计算均值和协方差来近似非线性函数的输出。 sigmas函数用于选择Sigma点集。它接受参考点x、协方差矩阵P和系数c作为输入。该函数通过使用Cholesky分解计算协方差矩阵的平方根,生成一组与参考点相关的Sigma点。 以上是UKF算法的Matlab实现的简要说明。您可以使用这些函数来实现UKF算法并进行非线性系统的状态估计。

6维空间下的ukf算法matlab

以下是一个简单的6维空间下的UKF算法的MATLAB代码示例: ```matlab function [x,P] = ukf(fstate,x,P,hmeas,z,Q,R) % UKF - Unscented Kalman Filter for nonlinear dynamic systems % % [x, P] = ukf(f,x,P,h,z,Q,R) returns state estimate, x and state covariance, P % for nonlinear dynamic system (for simplicity, noises are assumed as additive): % x_k+1 = f(x_k) + w_k % y_k = h(x_k) + v_k % where w ~ N(0,Q) meaning w is gaussian noise with covariance Q % v ~ N(0,R) meaning v is gaussian noise with covariance R % % INPUTS: f - function handle for f(x) % x - "a priori" state estimate % P - "a priori" estimated state covariance % h - function handle for h(x) % z - current measurement % Q - process noise covariance % R - measurement noise covariance % % OUTPUTS: x - "a posteriori" state estimate % P - "a posteriori" state covariance % % Example: %{ n = 3; %number of state q = 0.1; %process noise variance r = 0.1; %measurement noise variance Q = q^2*eye(n); %covariance matrix R = r^2; %covariance matrix x = [0 0 0]'; %initial state P = eye(n); %initial state covariance f = @(x) [x(1)+0.1*x(2);x(2)+0.1*x(3);x(3)+0.1*x(1)+(randn(1)*0.1)]; h = @(x) x(1)^2+x(2)^2+x(3)^2+(randn(1)*0.1); %measurement function %sample time and total time dt = 0.1; t = 0:dt:10; %initializing vectors xV = zeros(n,length(t)); xV(:,1) = x; zV = zeros(1,length(t)); %main loop for k = 2:length(t) %prediction [x1, P] = ukf(f,x,P,h,z(k),Q,R); %update zV(k) = h(x1) + sqrt(R)*randn; [x, P] = kf_update(x1,P,zV(k),h,Q,R); xV(:,k) = x; end %plotting figure; subplot(2,2,1);plot(t,xV(1,:),'r',t,sqrt(zV),'b'); xlabel('time');ylabel('x1');legend('estimate','measurement'); subplot(2,2,2);plot(t,xV(2,:),'r');xlabel('time');ylabel('x2'); subplot(2,2,3);plot(t,xV(3,:),'r');xlabel('time');ylabel('x3'); subplot(2,2,4);plot3(xV(1,:),xV(2,:),xV(3,:),'r');xlabel('x1');ylabel('x2');zlabel('x3'); %} % % By Yi Cao at Cranfield University, 01/01/2008 % L=numel(x); %number of states m=numel(z); %number of measurements alpha=1e-3; %default, tunable ki=0; %default, tunable beta=2; %default, tunable lambda=alpha^2*(L+ki)-L; %scaling factor c=L+lambda; %scaling factor Wm=[lambda/c 0.5/c+zeros(1,2*L)]; %weights for means Wc=Wm; Wc(1)=Wc(1)+(1-alpha^2+beta); %weights for covariance c=sqrt(c); X=sigmas(x,P,c); %sigma points around x [x1,X1,P1,X2]=ut(f,X,Wm,Wc,L,Q); %unscented transformation of process Z=sigmas(x1,P1,c); %sigma points around x1 [z1,Z1,P2,Z2]=ut(h,Z,Wm,Wc,m,R); %unscented transformation of measurments P12=X2*diag(Wc)*Z2'; %transformed cross-covariance K=P12*inv(P2); x=x1+K*(z-z1); %state update P=P1-K*P2*K'; %covariance update function [y,Y,P,Y1]=ut(f,X,Wm,Wc,n,R) %Unscented Transformation %Input: % f: nonlinear map % X: sigma points % Wm: weights for mean % Wc: weights for covraiance % n: numer of outputs of f % R: additive covariance %Output: % y: transformed mean % Y: transformed smapling points % P: transformed covariance % Y1: transformed deviations % L=size(X,2); y=zeros(n,1); Y=zeros(n,L); for k=1:L Y(:,k)=f(X(:,k)); y=y+Wm(k)*Y(:,k); end Y1=Y-y(:,ones(1,L)); P=Y1*diag(Wc)*Y1'+R; function X=sigmas(x,P,c) %Sigma points around reference point %A=[ref+chol(P) ref-chol(P)]; %A=[ref+sqrtm(P) ref-sqrtm(P)]; L=numel(x); X(:,1)=x; X(:,2:L+1)=x(:,ones(1,L))+c*[zeros(L,1) eye(L) -eye(L)]; X(:,L+2:2*L+1)=x(:,ones(1,L))-c*[zeros(L,1) eye(L) -eye(L)]; ``` 请注意,这是一个简单的示例代码,可能需要根据你的具体问题进行适当修改。
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