function weights = update_weights(particles, observation)
时间: 2023-12-06 22:04:38 浏览: 130
该函数的作用是根据观测值更新粒子的权重。具体实现可以遵循以下步骤:
1. 针对每个粒子,计算其对应的观测值的概率密度函数值,作为粒子的权重。可以使用如下公式计算:
$w_i = p(y|x_i)$
其中 $w_i$ 表示第 $i$ 个粒子的权重,$y$ 表示观测值,$x_i$ 表示第 $i$ 个粒子的状态。
2. 对所有粒子的权重进行归一化,使其之和等于1。可以使用如下公式计算:
$w_i = \frac{w_i}{\sum_{j=1}^{N} w_j}$
其中 $N$ 表示总粒子数。
3. 返回更新后的粒子权重。代码实现可以参考以下示例:
```
function weights = update_weights(particles, observation)
% 计算粒子权重
weights = pdf(particles, observation);
% 归一化权重
weights = weights / sum(weights);
end
```
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```python
import numpy as np
# 定义状态转移方程
def state_transition(a, beta, B, sigma_B):
a_new = a + beta
x_new = a_new + np.random.normal(0, sigma_B)
return a_new, x_new
# 定义观测方程
def observation(x, sigma_w):
y = x + np.random.normal(0, sigma_w)
return y
# 定义粒子滤波算法
def particle_filter(y, num_particles, sigma_B, sigma_w, beta):
particles = np.zeros(num_particles) # 初始化粒子
weights = np.ones(num_particles) / num_particles # 初始化粒子权重
for i in range(num_particles):
if i == 0:
a_old = 0
else:
a_old = particles[i-1]
a_new, x_new = state_transition(a_old, beta, B, sigma_B)
y_pred = observation(x_new, sigma_w) # 预测观测值
weights[i] *= np.exp(-(y - y_pred)**2 / (2*sigma_w**2)) # 更新权重
particles[i] = a_new # 更新粒子
weights /= np.sum(weights) # 归一化权重
return particles, weights
# 测试粒子滤波算法
np.random.seed(123)
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sigma_w = 1
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```
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```matlab
% 定义状态转移方程
function [a_new, x_new] = state_transition(a, beta, B, sigma_B)
a_new = a + beta;
x_new = a_new + normrnd(0, sigma_B);
end
% 定义观测方程
function y = observation(x, sigma_w)
y = x + normrnd(0, sigma_w);
end
% 定义粒子滤波算法
function [particles, weights] = particle_filter(y, num_particles, sigma_B, sigma_w, beta, B)
particles = zeros(num_particles, 1); % 初始化粒子
weights = ones(num_particles, 1) / num_particles; % 初始化粒子权重
for i = 1:num_particles
if i == 1
a_old = 0;
else
a_old = particles(i-1);
end
[a_new, x_new] = state_transition(a_old, beta, B, sigma_B);
y_pred = observation(x_new, sigma_w); % 预测观测值
weights(i) = weights(i) * exp(-(y - y_pred)^2 / (2*sigma_w^2)); % 更新权重
particles(i) = a_new; % 更新粒子
end
weights = weights / sum(weights); % 归一化权重
end
% 测试粒子滤波算法
rng(123);
num_particles = 100;
sigma_B = 1;
sigma_w = 1;
beta = 0.1;
B = 10;
y_values = [7, 12, 18]; % 观测值
for y = y_values
[particles, weights] = particle_filter(y, num_particles, sigma_B, sigma_w, beta, B);
a_estimate = sum(particles .* weights); % 估计 a 的值
disp(['观测值:', num2str(y), '估计值:', num2str(a_estimate)]);
end
```
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