【MATLAB例程】二维卡尔曼滤波的完整代码,仿真程序,线性系统的卡尔曼滤波(KF),带有误差统计与输出

作品简介


> 本文所述代码提供了一个完整的二维卡尔曼滤波实现,涵盖了从初始化、状态更新到结果可视化的全过程。适合用于学习卡尔曼滤波的基本原理和实际应用。

代码介绍

初始化

  • 清理环境:使用 `clear; clc; close all` 清除变量、命令行和图形窗口。
  • 随机种子:设置随机数种子以保证结果可重复 (`rng(0)`).

滤波模型初始化

  • 时间序列:设置时间从 1 到 1000。
  • 噪声协方差矩阵:定义过程噪声 `Q` 和观测噪声 `R`。
  • 状态和观测初始化:初始化真实状态 `X`、未滤波状态 `X_` 和观测值 `Z`。

运动模型

  • 状态更新:

 - 真实状态 `X` 按照单位矩阵更新。

 - 带误差的状态 `X_` 通过加入过程噪声 `w` 更新。

 - 观测值 `Z` 通过加入观测噪声 `v` 更新。

卡尔曼滤波迭代

  • 预测步骤:

 - 预测下一个状态 `Xpre` 和状态协方差 `PP`。

 - 计算卡尔曼增益 `Kk`。

  • 更新步骤:

 - 根据观测值更新滤波后的状态 `X_kf` 和协方差 `P`。

可视化

  • 状态量曲线绘制:

 - 绘制真实值、滤波值和未滤波值的时序图,展示滤波效果。

  • 误差对比:

 - 绘制滤波前后的绝对误差曲线,比较不同状态下的误差。

  • 累积分布函数 (CDF):

 - 绘制误差的 CDF 图,展示滤波前后及观测值的误差分布。

输出结果

误差最大值输出:输出未滤波和滤波后的各维度误差最大值,便于分析滤波效果。

# 运行结果

二维状态曲线:


绝对误差的曲线:


绝对误差的CDF图像,表示误差的概率累积密度,曲线越靠近左上方表示误差整体越小:


如需帮助,或有导航、定位滤波相关的代码定制需求,请通过下方微信联系作者:



创作时间: