(扩展)卡尔曼滤波学习参考

(扩展)卡尔曼滤波学习参考

斜抛运动(网球,羽毛球)等轨迹与落点预测需要用到扩展卡尔曼滤波
这里记录一下自己学习所参考的网站
以及一些总结

直观理解

一开始根本知道卡尔曼滤波是干什么,所以这两个介绍给了一些直观的解释

1.作者截取于某教材的航海例子:
https://www.cnblogs.com/rainbow70626/p/10786413.html

2.比较容易理解的的一个一维关于温度的例子:
https://blog.csdn.net/phker/article/details/48468591

3.辅助理解:
http://shequ.dimianzhan.com/articles/337/extended-kalman-filter-course-from-shallow-to-deep

简单实现

有了直观的理解,下一步就开始进一步的看一些例子以及对公式的理解。
对公式的理解维基百科介绍的很详细:
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%A1%E5%B0%94%E6%9B%BC%E6%BB%A4%E6%B3%A2

我的理解

基于直观大白话的理解

我们用传感器(如直尺去测量长度,双目相机去定位)去测量一个变量(有规律运动的小车的位置)会得到一个数据,但由于直尺的质量或者相机的畸变等,我们的传感器会有误差。 另外,因为变量的变化是有规律的,所以我们可以从理论建模的角度(如高中的运动学公式)得到位置的预测,同理由于我们理论预测的时候忽略了一些变量或者噪声,所以得到的结果也是不准确的。卡尔曼滤波器就是基于这两个不准确的值以及两个误差。来给出最接近真实值的一个预测。

基于维基百科的公式

在读完温度记的那个例子后,再看这两个公式

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
我就有个疑问,Xk是预测值(对应那个经验温度),Zk是观测值(对应温度计读数),这两个值怎么
会有关系。后来再读一遍发现不对,Xk是实际值,不是预测值,预测值是不含误差项Wk的,下面的第
一个公式才是预测值,而Hk之所以被称为观测矩阵,是因为它会把非观测值去掉,如维基百科给的那个例子,乘完H后,只剩下位置项,而速度是预测值所以在观测值Zk中该项为0。
(扩展)卡尔曼滤波学习参考_第1张图片
(扩展)卡尔曼滤波学习参考_第2张图片
注意,这里Kk实际上是个分式,如下所示
这里讲的和第一部分直观理解中第三个参考文献类似,可参考理解(扩展)卡尔曼滤波学习参考_第3张图片

其他

扩展卡尔曼滤波是针对非线性过程,但预测过程相同只不过求了个Jacobi行列式在更新时把非线性过程线性化处理,等用到再进一步整理

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