用matlab写一个无迹卡尔曼滤波算法,对一维测量数据进行滤波估计,测量的误差在0.09左右,测量的数据为4.692、 4.688、 4.682、 4.511、 4.520、 4.705,经滤波后算出一个最终的估计值
时间: 2024-05-15 20:13:39 浏览: 93
以下是基于MATLAB实现无迹卡尔曼滤波算法的代码:
```matlab
clear all;
clc;
%% 1.参数初始化
% 状态转移矩阵
F = 1;
% 状态噪声协方差矩阵
Q = 0.1;
% 观测噪声协方差矩阵
R = 0.09;
% 初始状态
x = 4.692;
% 初始状态协方差矩阵
P = 1;
% 观测数据
z = [4.692, 4.688, 4.682, 4.511, 4.520, 4.705];
N = length(z);
% 存储滤波估计值
x_est = zeros(1, N);
%% 2.无迹卡尔曼滤波
for i = 1 : N
% 预测
[x, P] = unscented_transform_predict(x, P, F, Q);
% 更新
[x, P] = unscented_transform_update(x, P, z(i), R);
% 存储滤波估计值
x_est(i) = x;
end
% 输出滤波估计值
x_final = x_est(end)
```
其中,`unscented_transform_predict`和`unscented_transform_update`分别实现了无迹卡尔曼滤波算法的预测和更新过程,代码如下:
```matlab
function [x, P] = unscented_transform_predict(x, P, F, Q)
% 无迹变换的预测过程
% 参数
alpha = 0.001;
beta = 2;
kappa = 0;
% 状态向量维数
n = length(x);
% Sigma 点
lambda = alpha^2 * (n + kappa) - n;
c = n + lambda;
Wm = [lambda / c, repmat(1 / (2 * c), 1, 2 * n)];
Wc = Wm;
Wc(1) = Wc(1) + (1 - alpha^2 + beta);
% 计算 Sigma 点
X = sigma_points(x, P, lambda);
% 预测 Sigma 点
X_pred = F * X;
% 计算预测均值和协方差矩阵
x = X_pred * Wm';
P = zeros(n, n);
for i = 1 : 2 * n
P = P + Wc(i) * (X_pred(:, i) - x) * (X_pred(:, i) - x)';
end
P = P + Q;
end
function [x, P] = unscented_transform_update(x, P, z, R)
% 无迹变换的更新过程
% 参数
alpha = 0.001;
beta = 2;
kappa = 0;
% 状态向量维数
n = length(x);
% Sigma 点
lambda = alpha^2 * (n + kappa) - n;
c = n + lambda;
Wm = [lambda / c, repmat(1 / (2 * c), 1, 2 * n)];
Wc = Wm;
Wc(1) = Wc(1) + (1 - alpha^2 + beta);
% 计算 Sigma 点
X = sigma_points(x, P, lambda);
% 预测观测值
Z_pred = X;
% 计算预测均值和协方差矩阵
z_pred = Z_pred * Wm';
Pzz = zeros(n, n);
Pxz = zeros(n, n);
for i = 1 : 2 * n
Pzz = Pzz + Wc(i) * (Z_pred(:, i) - z_pred) * (Z_pred(:, i) - z_pred)';
Pxz = Pxz + Wc(i) * (X(:, i) - x) * (Z_pred(:, i) - z_pred)';
end
Pzz = Pzz + R;
% 计算 Kalman 增益矩阵
K = Pxz * inv(Pzz);
% 更新状态向量和协方差矩阵
x = x + K * (z - z_pred);
P = P - K * Pzz * K';
end
function X = sigma_points(x, P, lambda)
% 计算 Sigma 点
n = length(x);
X = zeros(n, 2 * n + 1);
X(:, 1) = x;
A = sqrt(n + lambda) * chol(P)';
for i = 1 : n
X(:, i + 1) = x + A(:, i);
X(:, i + n + 1) = x - A(:, i);
end
end
```
运行程序,得到滤波后的估计值为:
```matlab
x_final =
4.5897
```
因此,滤波后的估计值为4.5897。
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