EKF、UKF、CKF的对比(MATLAB代码)

7387db246b8d41ac88cba7d321d0b592.png

扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)和容积卡尔曼滤波(CKF)。通过对比这三种算法在相同动态系统下的表现,用户能够深入理解每种滤波器的优缺点,为自己的项目选择最合适的技术方案。

主要特点

  • 三种滤波算法对比:同时实现EKF、UKF和CKF,便于用户直观比较不同算法在相同条件下的性能。
  • 高精度状态估计:三种算法各具优势,适合不同的非线性和动态环境,确保高准确度的状态估计。
  • 可视化分析:提供多种图形输出,包括真实状态、未滤波状态和三种滤波器的估计值,帮助用户直观理解滤波效果。
  • 误差评估:计算并展示每种算法的误差,提供详尽的性能分析,支持用户评估不同算法的适用性。

应用场景

  • 导航与定位:适用于无人机、机器人及其他移动设备的实时导航与定位。
  • 动态系统分析:在复杂环境中,优化状态估计与信号处理,增强系统的稳定性。
  • 数据融合:有效融合来自多个传感器的数据,提升系统的鲁棒性与精确度。

代码功能

  1. 初始化滤波模型:设定时间序列、过程噪声、观测噪声及初始状态。
  2. 运动模型构建:通过迭代计算真实状态、未滤波状态及观测值。
  3. EKF实现:使用扩展卡尔曼滤波算法进行状态估计。
  4. UKF实现:使用无迹卡尔曼滤波算法进行状态估计。
  5. CKF实现:使用容积卡尔曼滤波算法进行状态估计。
  6. 结果可视化:展示三种滤波器的估计结果及误差。

源代码

部分代码如下:

% EKF+UKF+CKF,三个滤波效果对比
% author:Evand©2024
% date: 2024-05-01/Ver1
clear;clc;close all;
rng(0);
%% 滤波模型初始化
% 定义时间序列
t = 1:1:1000;
% 过程噪声协方差矩阵和过程噪声
Q = 1*diag([1,1,1]);
w = sqrt(Q)randn(size(Q,1),length(t));
% 观测噪声协方差矩阵和观测噪声
R = 1diag([1,1,1]);
v = sqrt(R)randn(size(R,1),length(t));
% 初始状态估计协方差矩阵
P0 = 1eye(3);
% 初始化状态向量
X = zeros(3,length(t));

演示视频和下载链接:

哔哩哔哩工房 (bilibili.com)https://gf.bilibili.com/item/detail/1105303012

运行结果

三轴状态量对比:

7f0bbebe8e694c40940ee03767b16462.jpeg

三轴误差对比:

12b65a43c05d41308cab040e6d6c46ae.jpeg

数值输出:

434619eaf1a740baa1038cb0b092adc2.jpeg

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/2401_86544394/article/details/143062712
EKF