一小车做匀加速直线运动,加速度为0.3,初始位置为(100,100)初始速度为(0,0)。请用无迹卡尔曼滤波估计小车轨,要求用matlab编程,并绘出真实轨迹与估计轨迹的对比图。
时间: 2024-10-17 21:13:52 浏览: 32
无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter, UKF)是一种用于处理非线性系统动态估计的算法,特别适合于实时状态估计问题。为了估计一辆做匀加速直线运动的小车的位置,我们需要设定车辆模型、初始化滤波器、并利用UKF更新步骤。
首先,我们需要设定车辆模型,假设位移由初速度(0, 0)、加速度(0.3 m/s²)和时间t共同决定,而速度则随时间线性增加。对于二维空间,我们可以写出两个方程:
x(t) = x(0) + v(0)*t + 0.5*a*t^2
y(t) = y(0) + u(0)*t + 0.5*a*t^2
其中,x, y分别表示位置坐标,v(0), u(0)是初始速度,a是加速度。
然后,我们需要编写UKF的相关函数,包括计算预测步(predict step)和更新步(update step)。在MATLAB中,可以使用`usfilter`函数来实现UKF。以下是基本步骤的大致代码框架:
```matlab
% 初始化变量
state = [100; 100]; % 初始位置
P = eye(2); % 状态误差协方差矩阵
F = eye(2); % 预测步矩阵
Q = ...; % 控制噪声矩阵
H = eye(2); % 测量矩阵
R = ...; % 测量噪声矩阵
ukf = ukfCreate('Continuous', F, Q, H, R);
for t = 1:dt:total_time
% 运行UKF预测
state_pred = usfilter(state, P, F, Q);
% 添加新的测量数据 (假设有传感器给出)
measurement = [x_position(t); y_position(t)];
% 运行UKF更新
[state, P] = usfilter(state_pred, P, measurement, R);
% 更新绘图
plot([state(1), measurement(1)], [state(2), measurement(2)], 'b-o');
end
% 绘制真实轨迹和估计轨迹
figure;
hold on;
plot(real_positions(:,1), real_positions(:,2), 'r-o', 'LineWidth', 2); % 真实轨迹
plot(state(:,1), state(:,2), 'g-o', 'LineWidth', 2); % 估计轨迹
legend('Real Trajectory', 'Estimated Trajectory');
```
请注意,这里有一些变量需要填充,如`dt`(时间步长),`total_time`(总时间),`x_position`和`y_position`(真实位置序列),以及噪声矩阵(Q和R)的实际值。此外,`real_positions`应该存储真实运动的数据,以便最后进行比较。
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