随机生成0-180之间带有高斯噪声的连续角度,角度在中间发生突变,在这种情况下用贝叶斯算法估计角度,画图表示出设定角度与估计角度的对比,计算出估计的误差并画图表示,用matlab代码实现
时间: 2024-03-26 19:42:08 浏览: 51
好的,我可以帮你回答这个问题。
首先,为了生成带有高斯噪声的连续角度,我们可以使用matlab中的`normrnd`函数来生成高斯噪声,然后再将其加到连续角度序列上,如下所示:
```matlab
% 生成连续角度序列
theta = cumsum(randn(1, 100)*10);
% 生成高斯噪声
noise = normrnd(0, 5, [1, 100]);
% 加入噪声
theta_noisy = theta + noise;
```
其中,`cumsum`函数表示对随机数序列进行累加,从而生成连续角度序列。
接下来,我们可以使用贝叶斯算法来估计角度。具体来说,我们可以假设在每个时刻$t$,真实角度为$\theta_t$,测量值为$y_t$,则有:
$$
p(\theta_t|y_{1:t})=\frac{p(y_t|\theta_t)p(\theta_t|y_{1:t-1})}{p(y_t|y_{1:t-1})}
$$
其中,$p(y_t|\theta_t)$表示测量值$y_t$在给定真实角度$\theta_t$下的概率分布,可以假设为高斯分布;$p(\theta_t|y_{1:t-1})$表示在$t-1$时刻已经获得的所有测量值$y_{1:t-1}$的条件下,真实角度为$\theta_t$的概率分布,可以使用贝叶斯算法递归计算;$p(y_t|y_{1:t-1})$为归一化常数,通过对分子进行积分得到。
具体实现如下:
```matlab
% 初始化参数
mu = 0; % 初始估计值
sigma = 10; % 初始方差
theta_est = zeros(size(theta_noisy)); % 存储估计值
sigma_est = zeros(size(theta_noisy)); % 存储方差
% 递归计算
for i = 1:length(theta_noisy)
% 计算先验分布
p_theta = normpdf(theta, mu, sigma);
% 计算似然函数
p_y_given_theta = normpdf(theta_noisy(i), theta, 5);
% 计算后验分布
p_theta_given_y = p_y_given_theta .* p_theta;
p_theta_given_y = p_theta_given_y / sum(p_theta_given_y);
% 计算估计值和方差
theta_est(i) = sum(p_theta .* theta);
sigma_est(i) = sum(p_theta .* (theta - theta_est(i)).^2);
% 更新先验分布
mu = theta_est(i);
sigma = sigma_est(i);
end
```
最后,我们可以将设定角度和估计角度绘制成图表,如下所示:
```matlab
% 绘制设定角度和估计角度
plot(1:length(theta_noisy), theta, 'b', ...
1:length(theta_noisy), theta_est, 'r');
legend('设定角度', '估计角度');
xlabel('时间');
ylabel('角度');
```
我们还可以计算估计的误差和方差,并将其绘制成图表,如下所示:
```matlab
% 计算估计误差和方差
error = theta - theta_est;
plot(1:length(theta_noisy), error);
xlabel('时间');
ylabel('估计误差');
title(sprintf('平均误差:%g, 方差:%g', mean(error), var(error)));
```
完整的matlab代码如下所示:
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