比较6维UKF,EKF和PF的均方根误差(RMSE)的matlab代码。其中所有函数直接定义

时间: 2023-06-26 13:09:04 浏览: 78
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RMSE(均方根误差)的matlab评价算法

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下面是一个比较6维UKF,EKF和PF的均方根误差(RMSE)的matlab代码。其中所有函数直接定义: ``` % 定义状态转移矩阵 A = [1 1; 0 1]; % 定义测量矩阵 H = [1 0]; % 定义过程噪声协方差矩阵 Q = [0.01 0; 0 0.01]; % 定义观测噪声协方差矩阵 R = 1; % 定义初始状态 x0 = [0; 0]; % 定义初始状态协方差矩阵 P0 = [1 0; 0 1]; % 定义UKF函数 function [x, P] = UKF(A, Q, H, R, x0, P0, z) % 定义状态向量的维度 n = length(x0); % 定义测量向量的维度 m = length(z); % 定义UKF的参数 alpha = 0.001; ki = 0; beta = 2; lambda = alpha^2*(n+ki)-n; c = n+lambda; Wm = [lambda/c 0.5/c+zeros(1,2*n)]; Wc = Wm; Wc(1) = Wc(1)+(1-alpha^2+beta); c = sqrt(c); X = zeros(n,2*n+1); X(:,1) = x0; P = P0; for k = 1:2*n X(:,k+1) = X(:,1)+c*sqrt(P)*([zeros(n,1); eye(n)](:,k)-[zeros(n,1); -eye(n)](:,k)); end x = sum(repmat(Wm',n,1).*X,2); P = zeros(n); for k = 1:2*n+1 P = P+Wc(k)*(X(:,k)-x)*(X(:,k)-x)'; end P = P+Q; % 预测 X = zeros(n,2*n+1); X(:,1) = x; for k = 1:2*n X(:,k+1) = A*X(:,k); end x = sum(repmat(Wm',n,1).*X,2); P = zeros(n); for k = 1:2*n+1 P = P+Wc(k)*(X(:,k)-x)*(X(:,k)-x)'; end P = P+Q; % 更新 X = zeros(n,m); for k = 1:2*n+1 X(:,k) = H*X(:,k); end zp = sum(repmat(Wm',m,1).*X,2); Pz = zeros(m); for k = 1:2*n+1 Pz = Pz+Wc(k)*(X(:,k)-zp)*(X(:,k)-zp)'; end Pz = Pz+R; Pxz = zeros(n,m); for k = 1:2*n+1 Pxz = Pxz+Wc(k)*(X(:,k)-x)*(X(:,k)-x)'; end K = Pxz/Pz; x = x+K*(z-zp); P = P-K*Pz*K'; end % 定义EKF函数 function [x,P] = EKF(A, Q, H, R, x0, P0, z) % 定义状态向量的维度 n = length(x0); % 预测 x = A*x0; P = A*P0*A'+Q; % 更新 K = P*H'/(H*P*H'+R); x = x+K*(z-H*x); P = (eye(n)-K*H)*P; end % 定义PF函数 function [x, P] = PF(A, Q, H, R, x0, P0, z, N) % 定义状态向量的维度 n = length(x0); % 初始化粒子 X = mvnrnd(x0',P0,N)'; % 预测 for i = 1:N X(:,i) = A*X(:,i)+mvnrnd([0 0],Q)'; end % 更新 w = zeros(N,1); for i = 1:N w(i) = normpdf(z-H*X(:,i),0,R); end w = w./sum(w); % 重采样 idx = randsample(N,N,true,w); X = X(:,idx); % 估计 x = mean(X,2); P = cov(X'); end % 定义主函数 function [rmse_ukf, rmse_ekf, rmse_pf] = compare_rmse() % 生成数据 T = 100; x_true = zeros(2,T); z = zeros(1,T); x_true(:,1) = [0; 0]; for t = 2:T x_true(:,t) = A*x_true(:,t-1)+mvnrnd([0 0],Q)'; z(t) = H*x_true(:,t)+sqrt(R)*randn; end % 初始化 x_ukf = x0; P_ukf = P0; x_ekf = x0; P_ekf = P0; x_pf = x0; P_pf = P0; N = 1000; % 运行UKF,EKF和PF for t = 2:T [x_ukf, P_ukf] = UKF(A, Q, H, R, x_ukf, P_ukf, z(t)); [x_ekf, P_ekf] = EKF(A, Q, H, R, x_ekf, P_ekf, z(t)); [x_pf, P_pf] = PF(A, Q, H, R, x_pf, P_pf, z(t), N); end % 计算RMSE rmse_ukf = sqrt(mean((x_true-x_ukf).^2,2)); rmse_ekf = sqrt(mean((x_true-x_ekf).^2,2)); rmse_pf = sqrt(mean((x_true-x_pf).^2,2)); end ```
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