1 简介
Kalman滤波器在各个领域都有广泛的应用,如航天器的轨道计算、雷达目标跟踪、生产过程的自动控制等.卡尔曼滤波器在机动目标跟踪中具有良好的性能,它是一种最佳估计并能够进行递推计算.

2 部分代码
%---------------------------------------------%%% VD算法clear all; close all; clc;%% 参数设置%% 产生真实轨迹N1=400/T;N2=600/T;N3=610/T;N4=660/T;N=1000/T;x=zeros(N,1);y=zeros(N,1);vx=zeros(N,1);vy=zeros(N,1);x(1)=2000;y(1)=10000; %位置、速度、加速度真实值数组vx(1)=0;vy(1)=-15;ax=0;ay=0;var=100;for i=1:N-1if(i>N1-1&&i<=N2-1)ax=0.075;ay=0.075;vx(i+1)=vx(i)+ax*T;vy(i+1)=vy(i)+ay*T;elseif(i>N2-1&&i<=N3-1)ax=0;ay=0;vx(i+1)=vx(i)+ax*T;vy(i+1)=vy(i)+ay*T;elseif(i>N3-1&&i<=N4-1)ax=-0.3;ay=-0.3;vx(i+1)=vx(i)+ax*T;vy(i+1)=vy(i)+ay*T;elseax=0;ay=0;vx(i+1)=vx(i)+ax*T;vy(i+1)=vy(i)+ay*T;endx(i+1)=x(i)+vx(i)*T+0.5*ax*T^2;y(i+1)=y(i)+vy(i)*T+0.5*ay*T^2;endrex=zeros(M,N);%保留x方向位置每次滤波结果rey=zeros(M,N);%保留y方向位置每次滤波结果revx=zeros(M,N);%保留x方向速度每次滤波结果revy=zeros(M,N);%保留y方向速度每次滤波结果%% 卡尔曼滤波VD算法%滤波50次for m=1:M%% 观测数据生成noise=mvnrnd([0,0],[10000,500;500,10000],N); % sigmazx=x+noise(:,1);zy=y+noise(:,2);%% 滤波初始化ki=0; %机动模型持续时间low=1;high=0; %low表示非机动模型是否初始化、high表示机动模型中是否初始化u=0;ua=0; %分别表示非机动模型和机动模型中的判决量o=[1 T 0 0;0 1 0 0;0 0 1 T;0 0 0 1]; %状态转移矩阵h=[1 0 0 0;0 0 1 0]; %测量矩阵g=[T/2 0;1 0;0 T/2;0 1]; %扰动噪声矩阵q=[0,0;0,0]; %扰动噪声协方差阵R=[10000,500;500,10000]; %测量噪声协方差矩阵% 按照论文要求产生初始值zx0=x(1)-vx(1)*T+var*randn(1,1);zy0=y(1)-vy(1)*T+var*randn(1,1);%kalman滤波开始endex=0;ey=0;eqx=0;eqy=0;ex1=N:1;ey1=N:1;qx=N:1;qy=N:1;%计算滤波均值和均方差for i=1:Nfor j=1:Mex=ex+x(i)-rex(j,i);ey=ey+y(i)-rey(j,i);eqx=eqx+(x(i)-rex(j,i))^2;eqy=eqy+(y(i)-rey(j,i))^2;endex1(i)=ex/M;%x方向位置的误差值ey1(i)=ey/M;%y方向位置的误差值qx(i)=(eqx/M-(ex1(i)^2))^0.5;%x方向位置的根方差qy(i)=(eqy/M-(ey1(i)^2))^0.5;%y方向位置的根方差ex=0;eqx=0;eqy=0;ey=0;endfor i=1:Nfor j=1:Mex=ex+vx(i)-revx(j,i);ey=ey+vy(i)-revy(j,i);eqx=eqx+(vx(i)-revx(j,i))^2;eqy=eqy+(vy(i)-revy(j,i))^2;endex1(i)=ex/M;%x方向位置的误差值ey1(i)=ey/M;%y方向位置的误差值qvx(i)=(eqx/M-(ex1(i)^2))^0.5;%x方向位置的根方差qvy(i)=(eqy/M-(ey1(i)^2))^0.5;%y方向位置的根方差ex=0;eqx=0;eqy=0;ey=0;end%绘图figureplot(x,y,'k-',zx,zy,'g:',xks,yks,'r-');legend('真实轨迹', '观测样本', '估计轨迹');figuresubplot(221);plot(qvx); title('x方向速度估计的标准差曲线');subplot(222)plot(qvy); title('y方向速度估计的标准差曲线');subplot(223)plot(qx); title('x方向位置估计的标准差曲线');subplot(224)plot(qy); title('y方向位置估计的标准差曲线');
3 仿真结果


4 参考文献
博主简介:擅长智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机、图像处理、路径规划、无人机等多种领域的Matlab仿真,相关matlab代码问题可私信交流。
部分理论引用网络文献,若有侵权联系博主删除。
该博客介绍了卡尔曼滤波器在航天器轨道计算、雷达目标跟踪和生产过程控制等多个领域的广泛应用,并重点展示了其在机动目标跟踪中的优秀性能。文中通过MATLAB代码实现了一个机动目标的卡尔曼滤波算法,生成了观测数据并进行了滤波,最后分析了滤波结果的误差和标准差,为理解卡尔曼滤波器的工作原理和性能提供了实例。
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