自适应调节Q和R的自适应UKF(AUKF_QR)的MATLAB程序

news2024/9/29 5:29:34

简述

基于三维模型的UKF,设计一段时间的输入状态误差较大,此时通过对比预测的状态值与观测值的残差,在相应的情况下自适应调节系统协方差Q和观测协方差R,构成自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF),与传统的UKF相比,三轴误差的平均值得到了降低,带经典UKF的误差对比、无滤波情况下的UKF对比。带中文注释。

运行截图

在这里插入图片描述
误差图:
在这里插入图片描述
平均误差输出的结果图:
在这里插入图片描述

部分源代码

% 自适应调节Q和R的UKF与传统UKF效果对比
% author:Evand
% 作者联系方式:evandjiang@qq.com(除前期达成一致外,付费咨询)
% 2024-5-5/Ver1
clear;clc;close all;
%% 滤波模型初始化
t = 1:1:1000;
Q = 1*diag([1,1,1]);w=sqrt(Q)*randn(size(Q,1),length(t));
R = 1*diag([1,1,1]);v=sqrt(R)*randn(size(R,1),length(t));
P0 = 1*eye(3);
X=zeros(3,length(t));
Z=zeros(3,length(t)); %定义观测值形式
Z(:,1)=[X(1,1)^2/20;X(2,1);X(3,1)]+v(:,1); %观测量
residue_tag = 0;
%% 运动模型
X_=zeros(3,length(t));
X_(:,1)=X(:,1);
for i1 = 2:length(t)
    X(:,i1) = [X(1,i1-1) + (2.5 * X(1,i1-1) / (1 + X(1,i1-1).^2)) + 8 * cos(1.2*(i1-1));
        X(2,i1-1)+1;
        X(3,i1-1)]; %真实值
    if i1>500 && i1<700 %设定IMU误差较大的时间段
        w(:,i1) = 10*w(:,i1);
        Z(:,i1) = [X(1,i1).^2 / 20;X(2,i1);X(3,i1)] + 10*v(i1); %观测值
    else
        w(:,i1) = w(:,i1);
    end
    X_(:,i1) = [X_(1,i1-1) + (2.5 * X_(1,i1-1) / (1 + X_(1,i1-1).^2)) + 8 * cos(1.2*(i1-1));
        X_(2,i1-1)+1;
        X_(3,i1-1)] + w(:,i1);%未滤波的值
    Z(:,i1)=[X(1,i1)^2/20;X(2,i1);X(3,i1)]+v(:,i1); %观测量
end

%% UKF
P = P0;
X_ukf=zeros(3,length(t));
X_ukf(:,1)=X(:,1);
for k = 2 : length(t)
    Xpre = X_ukf(:,k-1);
    % sigma点和权重
    apha = 0.1; %【自己可以设置,取值:0.001~1】
    % calculateSigPntsandWeights
    n = size(X,1);
    State_aug = Xpre;
    lambda = 3;
    % sigma点
    Sigma_Points = zeros(n, 2*n+1);
    Sigma_Points(:,1) = State_aug;
    A = chol(P,'lower');
    for i = 1:n
        Sigma_Points(:,i+1) = State_aug + sqrt(lambda+n)*A(:,i);
        Sigma_Points(:,i+1+n) = State_aug -sqrt(lambda+n)*A(:,i);
    end
    Weights_m = zeros(2*n+1,1);
    for i = 1:2*n+1
        if i==1
            Weights_m(i,1) = lambda / (lambda+n);
            Weights_c(i,1) = lambda / (lambda+n)+1-apha^2+2;
        else
            Weights_m(i,1) = 0.5 / (lambda+n);
            Weights_c(i,1) = 0.5 / (lambda+n);
        end
    end
    % 预测
    
    for i = 1:size(Weights_m)
        Sigma_pred(:,i) = [
            Sigma_Points(1,i)+2.5*Sigma_Points(1,i)/(1+Sigma_Points(1,i)^2)+8*cos(1.2*(k-1));
            Sigma_Points(2,i)+1;
            Sigma_Points(3,i)]+w(:,k);
    end
    % State_pred
    Xpre = Sigma_pred*Weights_m;
    n = size(Xpre,1);
    P_pred = zeros(n, n);

    for i = 1:size(Weights_m)
        x_diff = Sigma_pred(:,i) - Xpre;
        P_pred = P_pred + Weights_c(i,1)*x_diff*transpose(x_diff);
    end
    % 由各个状态量的点来求观测量
    for i = 1:size(Weights_m)
        Z_sigma(:,i) = [Sigma_pred(1,i)^2/20;Sigma_pred(2,i);Sigma_pred(3,i)];
    end
    Z_pred = Z_sigma*Weights_m;
    P_pred = P_pred+Q;
    X_ukf(:,k) = Xpre;
    % 观测更新
    nx = size(Xpre,1);
    nz = size(Z_pred,1);
    S = zeros(nz, nz);
    for i = 1:size(Weights_m)
        z_diff = Z_sigma(:,i) - Z_pred;
        S = S + Weights_c(i,1)*z_diff*transpose(z_diff);
    end
    S = S+R;
    TC = zeros(nx, nz);
    for i = 1:size(Weights_m)
        z_diff = Z_sigma(:,i) - Z_pred;
        x_diff = Sigma_pred(:,i) - Xpre;
        TC = TC + Weights_c(i,1)*x_diff*transpose(z_diff);
    end
    K = TC/S;
    % 更新P和滤波的状态量
    residue = Z(:,k) - Z_pred;
    Xpre = Xpre + K*residue;
    P = P_pred - K*S*transpose(K);
    X_ukf(:,k) = Xpre;

end
%% AUKF
P = P0;
X_aukf=zeros(3,length(t));
X_aukf(:,1)=X(:,1);


完整程序下载链接

https://download.csdn.net/download/callmeup/89267155

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1662934.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

你可能喜欢但也许还不知道的好用网站-搜嗖工具箱

在线工具 https://www.zxgj.cn/ 作为一个工作生活好帮手&#xff0c;在线咨询网站提供了丰富的实用功能&#xff0c;从工作中的图表制作、图片修改到生活中的各种测试、健康、娱乐、学习、理财等等涵盖面很广。 在线工具网站从界面和操作上来看对用户也很友好&#xff0c;页面…

提高Rust安装与更新的速度

一、背景 因为rust安装过程中&#xff0c;默认的下载服务器为crates.io&#xff0c;这是一个国外的服务器&#xff0c;国内用户使用时&#xff0c;下载与更新的速度非常慢&#xff0c;因此&#xff0c;我们需要使用一个国内的服务器来提高下载与更新的速度。 本文推荐使用字节…

谷歌地图商家采集在外贸客户开发中的作用和意义

谷歌地图商家采集在外贸客户开发中扮演着至关重要的角色&#xff0c;其主要作用和意义体现在以下几个方面&#xff1a; 精准定位目标市场&#xff1a;通过谷歌地图&#xff0c;外贸人员可以根据特定的行业关键词&#xff08;如“fabric stores”&#xff09;搜索目标国家或地区…

Redis加入系统服务,开机自启

vi /etc/systemd/system/redis.service i :wq #加载服务配置文件 systemctl daemon-reload #启动redis systemctl start redis #设置开机自启 systemctl enable redis #查看启动状态 systemctl status redis

11.买卖股票的最佳时机Ⅰ

文章目录 题目简介题目解答解法一&#xff1a;一次遍历代码&#xff1a;复杂度分析&#xff1a; 题目链接 大家好&#xff0c;我是晓星航。今天为大家带来的是 买卖股票的最佳时机面试题Ⅰ 相关的讲解&#xff01;&#x1f600; 题目简介 题目解答 解法一&#xff1a;一次遍历…

汗之谜语,流产之哀:肾合唤醒生命花园的璀璨绽放

在这个疾驰的时代洪流中&#xff0c;女性宛若四季更迭间绚烂绽放的花朵&#xff0c;她们在风雨的锤炼与暖阳的抚慰下&#xff0c;演绎着生命的绚烂篇章。但当这份细腻柔美的内在花园偶遇冷冽寒潮&#xff0c;诸如汗水的异常涌动与生命的意外流失&#xff0c;就如同春暖花开之际…

01面向类的讲解

指针指向类成员使用 代码&#xff1a; #include<iostream> using namespace std;class Test { public:void func() { cout << "call Test::func" << endl; }static void static_func();int ma;static int mb; //不依赖对象 }; void Test::static…

【强化学习-Mode-Free DRL】深度强化学习如何选择合适的算法?DQN、DDPG、A3C等经典算法Mode-Free DRL算法的四个核心改进方向

【强化学习-DRL】深度强化学习如何选择合适的算法&#xff1f; 引言&#xff1a;本文第一节先对DRL的脉络进行简要介绍&#xff0c;引出Mode-Free DRL。第二节对Mode-Free DRL的两种分类进行简要介绍&#xff0c;并对三种经典的DQL算法给出其交叉分类情况&#xff1b;第三节对…

基于VOLOPV2的自动驾驶环境感知系统

基于VOLOPV2的自动驾驶环境感知系统是一个复杂的系统&#xff0c;它主要负责实时检测并识别周围环境中的各种物体和信息&#xff0c;为自动驾驶车辆提供必要的感知数据。以下是对该系统的一个简要介绍&#xff1a; 环境感知是自动驾驶系统中的一个关键部分&#xff0c;它依赖于…

揭秘全网都在搜索的抖音快速涨10000粉的方法,打造真实粉丝海洋!巨量千川投流

抖音作为当下最热门的社交媒体平台之一&#xff0c;拥有数以亿计的用户。对于许多用户来说&#xff0c;快速涨粉成为了一个追逐的目标。在这篇文章中&#xff0c;我们将揭秘一些全网都在搜索的抖音快速涨粉方法&#xff0c;帮助你打造属于自己的真实粉丝海洋。巨量千川投流&…

将机械手与CodeSys中的运动学模型绑定

文章目录 1.背景介绍2.选定运动学模型3.机械手各尺寸的对应4.总结4.1.选择正确的运动学模型4.2.注意各个关节旋转的正方向。4.3.编码器零点与机械零点的偏移修正。 1.背景介绍 最近搞到了一台工业机械手&#xff0c;虽然这个机械手有自己的控制程序&#xff0c;但是我们还是想…

概述篇——计算机网络学习笔记(基于谢希仁教材与PPT)

教材用的是谢希仁的教材&#xff0c;图片来源于谢希仁老师配套的PPT 计算机网络课程PPT&#xff08;通过这个链接&#xff0c;你可以找到课程配套的ppt&#xff09; 计算机网络的定义及其特点 定义 网络 过去大众熟知的三种网络分别是提供电话、电报及传真等服务的电信网络&am…

中小企业如何通过 Tita 统一员工管理

老实说&#xff0c;我不知道如果没有Tita&#xff0c;我们会做什么&#xff1f;如何收集五个不同人的反馈、经理的反馈、员工对经理的反馈&#xff0c;并将其全部放在一个地方&#xff1f; 在没有上线 Tita 之前&#xff0c;我们不是不做&#xff0c;是因为我们做不到。 — CE…

认识下MapReduce

&#x1f50d; 什么是MapReduce&#xff1f; MapReduce是一种分布式计算模型&#xff0c;最初由Google提出&#xff0c;用于处理大规模数据集的并行计算。它将数据处理任务分解成独立的Map和Reduce两个阶段&#xff0c;以实现分布式计算和并行化处理。Map阶段负责将输入数据映…

《C语言文件处理:从新手到高手的跃迁》

&#x1f4c3;博客主页&#xff1a; 小镇敲码人 &#x1f49a;代码仓库&#xff0c;欢迎访问 &#x1f680; 欢迎关注&#xff1a;&#x1f44d;点赞 &#x1f442;&#x1f3fd;留言 &#x1f60d;收藏 &#x1f30f; 任尔江湖满血骨&#xff0c;我自踏雪寻梅香。 万千浮云遮碧…

C++STL初阶(1):string的使用及初阶原理

此文作为学习stl的笔记&#xff0c;许多普及、概念性的知识点将不再罗列&#xff08;如stl的发展、背景等&#xff09; 便于读者作为复习等方法了解。 0.STL简介&#xff08;笔记向&#xff09; STL不是祖师爷本贾尼实现的&#xff0c;是在惠普实验室中实现的。其作为一个数据结…

lora体验

项目链接 GitHub - cloneofsimo/lora: Using Low-rank adaptation to quickly fine-tune diffusion models. 现在如果想体验stable diffusion的lora功能&#xff0c;有很多种渠道吧&#xff0c;虽然lora是微软开源&#xff0c;但是cloneofsimo提供了适配stable diffusion的lor…

Centos 停服倒计时!你的操作系统何去何从?

在计算机技术的不断演进中&#xff0c;操作系统扮演着至关重要的角色。然而&#xff0c;对于许多企业和个人用户来说&#xff0c;CentOS的突然停服消息带来了一场不小的冲击。作为一款备受欢迎的企业级Linux发行版&#xff0c;CentOS的停服意味着用户需要重新评估自己的操作系统…

Win10 WSL2 Ubuntu 22.04 配置深度学习环境

文章目录 WSL安装Anaconda下载Anaconda安装包安装配置conda命令conda换国内源conda初始化shell环境conda init手动源激活脚本&#xff1a; 安装Windows上的NVIDIA GPU驱动WSL安装CUDA Toolkit安装12.1版本环境配置报错1报错2 内存不足导致安装崩溃问题描述问题分析问题解决 WSL…

VMware虚拟机中ubuntu使用记录(8)—— 如何在Ubuntu18.04中安装运行非ROS版本的ORB_SLAM3跑官方数据集(全程手把手教学安装)

提示&#xff1a;文章写完后&#xff0c;目录可以自动生成&#xff0c;如何生成可参考右边的帮助文档 文章目录 ORB_SLAM3的介绍一、gitee下载ORB_SLAM3源码1. gitee导入gitHub仓库 二、安装支持C特性依赖三、安装Pangolin1. 安装Pangolin的依赖2. 下载编译 四、安装Eigen31.下…