Kalman滤波算法介绍

Kalman滤波算法(Kalman Filter)是一种用于处理非线性、非平稳系统的最优估计算法,它是一种迭代式的滤波算法,由美国卡尔曼研究所的卡尔曼教授于1960年提出。它能够根据观测值,自动更新状态估计值,用于处理非线性、非平稳系统的最优估计,因此被广泛应用于各种系统的实时跟踪及估计,如机器人、航天器等。

Kalman滤波算法原理

Kalman滤波算法基于状态变量的线性系统动态模型,利用系统的历史观测值,以及系统的状态模型,构建一个最优的状态估计模型,不断的更新状态估计值,从而达到预测系统状态的目的。
Kalman滤波算法的基本思想是,通过对系统状态进行多次测量,根据系统模型,利用最优估计原理,不断的更新状态估计值,从而达到预测系统状态的目的。

Kalman滤波算法的Python实现

Kalman滤波算法的Python实现主要分为三步:

1、预测步骤

首先,根据状态模型,使用上一时刻的状态估计值,预测当前时刻的状态估计值,即:

其中,x'表示当前时刻的状态估计值,A表示状态转移矩阵,x表示上一时刻的状态估计值,B表示控制矩阵,u表示控制量。

2、更新步骤

然后,根据当前时刻的观测值,更新当前时刻的状态估计值,即:

其中,K表示卡尔曼增益,z表示当前时刻的观测值,H表示观测矩阵。

3、估计误差更新步骤

最后,根据当前时刻的状态估计值,更新当前时刻的估计误差,即:

其中,P表示当前时刻的估计误差,P'表示上一时刻的估计误差,I表示单位矩阵。