为只知道位置的跟踪问题构建卡尔曼滤波器

信息处理 过滤器 卡尔曼滤波器 平滑 追踪
2022-02-19 06:41:19

我是卡尔曼滤波器的新手,我对它们的广泛网络搜索帮助我理解了其中的大部分内容(或者我认为是这样)。但是,我仍然需要对我的问题提法有所了解。

我的程序的其他部分提供了一组点让我们假设坐标有已知方差的误差,零均值并且是正态分布的。我没有其他信息(例如,关于速度或加速度)。目标的路径是完全随机的,因为它是由行走的人建模的,并且可以长时间保持静止不动。样本是通过定义明确且恒定的时间间隔获得的。(x,y)σxσy(x,y)Δt

  • 就我而言,卡尔曼滤波器是平滑路径的最佳方法吗?在我看来,虽然人可以自由且明显地随意行走,但他们的动作在小范围内仍然具有高度相关性,因此可以选择卡尔曼滤波器。

  • 维基百科中有一个关于卡尔曼滤波的例子,卡车的速度未知,其未知的加速度由噪声向量wk建模。这是解决我的问题的最佳方法吗?

  • 此外,如何在二维(x,y)的情况下制定系统?

  • 长时间向过滤器提供相同的坐标(x,y)有什么害处吗?(x,y)(意思是人站着不动)

  • 卡尔曼滤波器与数据平滑的 Savitzy-Golay 方法有何不同?

先感谢您!

2个回答

只是一点点是方差是标准偏差。σ2σ

我先回答你的最后一个问题。在 KF 中,有测量值和状态,它们通常不相同。在 Savasky Golay 滤波器中,人们正在估计测量的导数,而不是状态。在您的情况下,测量与状态无关。

我猜,但我认为你想要像 对于状态模型 是您的时间步长和 iid 正常噪声。

|xyvxvy|=|10Δt0010Δt00000000|+|00w1w2|
Δtw1,w2

如果这个模型是你的问题,是的,KF 就是你想要的。

您需要弄清楚什么是过程噪声,什么是测量噪声。

KF 需要测量噪声才能工作,过程噪声是可选的,但如果您只想使用测量噪声,则需要不同的状态模型。

我是卡尔曼滤波器的新手

我也是新人。

我没有其他信息(例如,关于速度或加速度)。

这是一种常见的情况。

目标的路径是完全随机的,因为它是由行走的人建模的,并且可以长时间保持静止不动。

在我看来,虽然人可以自由行走,而且明显是随机的,但他们的动作在小范围内仍然具有很高的相关性,

一般来说,现实世界中的所有物体都是随机移动的。但通常动态模型由一些确定性(准确定性)模型近似。例如,由 1 次多项式近似的平原动态模型来描述匀速运动(当有必要时,使用 2 次多项式来描述匀加速运动)。显然,这样的模型不能完美地描述动态模型,只能用于没有机动的路径。为了检测机动(通过速度或航向),使用了其他技术,例如 IMM(交互多模型)。这允许将当前模型切换到更合适的另一个。但!每次您使用定义明确(非随机)的动态模型。

就我而言,卡尔曼滤波器是平滑路径的最佳方法吗?

我不知道,我没有这样的经历。

这是解决我的问题的最佳方法吗?

就您使用离散时间和测量而没有非线性变换而言,我认为这应该可以解决您的问题。

此外,在二维(x,y)的情况下,系统将如何制定?

它将被称为多元卡尔曼滤波器(或可能是二元卡尔曼滤波器)。

长时间向过滤器提供相同的坐标(x,y)有什么害处吗?(意思是人站着不动)

这不成问题。这只是意味着的一阶导数为零。xy

卡尔曼滤波器与数据平滑的 Savitzy-Golay 方法有何不同?

我不知道,我没有这样的经历。