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基于MATLAB的INS与卫星组合导航算法研究——卡尔曼滤波与EKF滤波对比分析及源码分享

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简介:
本文章详细探讨了在MATLAB环境下,惯性导航系统(INS)与卫星导航系统的融合技术。重点比较了卡尔曼滤波(KF)和扩展卡尔曼滤波(EKF)算法在组合导航中的应用效果,并提供了相关代码资源,为研究者提供实践参考。 三维组合导航涉及INS(惯性导航系统)与卫星的结合算法。这些算法基于卡尔曼滤波(KF)和扩展卡尔曼滤波(EKF)技术实现。提供有MATLAB源代码,其中包括了KF与EKF的对比分析,以及单独误差评估或输入滤波后的位移、速度等导航参数的结果。

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  • MATLABINS——EKF
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    本文章详细探讨了在MATLAB环境下,惯性导航系统(INS)与卫星导航系统的融合技术。重点比较了卡尔曼滤波(KF)和扩展卡尔曼滤波(EKF)算法在组合导航中的应用效果,并提供了相关代码资源,为研究者提供实践参考。 三维组合导航涉及INS(惯性导航系统)与卫星的结合算法。这些算法基于卡尔曼滤波(KF)和扩展卡尔曼滤波(EKF)技术实现。提供有MATLAB源代码,其中包括了KF与EKF的对比分析,以及单独误差评估或输入滤波后的位移、速度等导航参数的结果。
  • 仿真扩展
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    本研究通过仿真方法对扩展卡尔曼滤波和传统卡尔曼滤波进行性能对比分析,探讨其在非线性系统状态估计中的优劣。 比较了扩展卡尔曼滤波定位误差与卡尔曼滤波定位误差的区别。
  • 粒子
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    本项目通过编程实现并比较了粒子滤波和卡尔曼滤波算法在状态估计中的性能差异,旨在探索适用于不同场景的最佳过滤方法。 这段文字描述了一个用于目标跟踪的粒子滤波代码,该代码用MATLAB编写,并且具有很高的参考价值。在处理一维情况下非高斯非线性问题时,它将扩展卡尔曼滤波与粒子滤波进行了比较,从而更好地展示了粒子滤波的优势。
  • 扩展INS/GPS系统应用
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    本研究探讨了在INS/GPS组合导航系统中采用扩展卡尔曼滤波技术的应用与优化,提升系统的定位精度和稳定性。 本段落探讨了在车辆与舰船组合导航定位中的应用问题,并将扩展卡尔曼滤波算法应用于INS/GPS(惯性导航系统/全球定位系统)的组合导航系统中。首先,文章详细介绍了扩展卡尔曼滤波方法以及INS/GPS系统的原理和结构。接着,针对两个具体的组合导航挑战建立了模型,并设计了一种基于扩展卡尔曼滤波技术的解决方案来优化导航性能。最后,通过使用Matlab软件进行了算法仿真测试,并对结果进行了深入分析。理论研究与实验验证均表明,在特定条件下,扩展卡尔曼滤波是一种处理非线性状态估计的有效且结构简单的过滤方法。
  • MATLAB,松耦程序惯性
    优质
    本项目聚焦于利用MATLAB开发松耦合模式下的组合导航系统,重点探讨卫星与惯性传感器融合技术及其在卡尔曼滤波算法应用中优化定位精度的方法。 在MATLAB环境中实现组合导航系统中的松组合程序需要将卫星导航(GNSS)与惯性导航(INS)的数据进行融合处理。当GNSS接收机和INS各自独立工作时,松组合方法利用了GNSS提供的位置及速度信息以及经过力学编排后由INS输出的位置和速度数据来构建一个共同的滤波器系统。 在该系统的框架下,结合卡尔曼滤波技术可以建立包含状态方程与量测方程在内的数学模型。通过这种处理方式,能够有效修正惯性导航系统中的误差参数,并对累积误差进行精确调整。这不仅提升了INS提供的观测数据的质量,还增强了GNSS系统的稳定性和可靠性。 具体实施步骤包括读取存储于文件内的GNSS位置、速度信息以及来自INS的加速度和陀螺仪等传感器的数据;初始化相关变量后,利用惯性导航设备的信息计算出当前位置与速度。接下来将这些从GNSS及INS获取的位置和速度数据通过卡尔曼滤波器进行处理整合,最终输出精确度更高的定位结果。 例如,在基于MATLAB开展的松组合导航设计实验中,可以进一步融入更多的专业理论知识,并扩展实验内容以涵盖更广泛的实践操作,从而丰富各类应用场景。
  • 粒子实例
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    本研究通过具体案例详细比较了粒子滤波和卡尔曼滤波在状态估计中的性能差异,探讨了两种算法的优势及应用场景。 粒子滤波与卡尔曼滤波实例比较及可视化图像展示,部分代码包含详细注释分析。
  • Matlab粒子资料包rar
    优质
    本资料包提供了一个使用MATLAB编写的粒子滤波器和卡尔曼滤波器的比较研究项目。包含详细的代码、实验数据及结果分析,适用于学习状态估计技术的学生和研究人员。 Matlab关于粒子滤波代码与卡尔曼算法的比较示例程序如下: ```matlab function ParticleEx1 % 粒子滤波实例,参考Gordon, Salmond和Smith的研究。 x = 0.1; % 初始状态 Q = 1; % 过程噪声协方差 R = 1; % 测量噪声协方差 tf = 50; % 模拟长度 N = 100; % 粒子滤波器中的粒子数量 xhat = x; P = 2; xhatPart = x; % 初始化粒子滤波。 for i = 1 : N xpart(i) = x + sqrt(Q)*randn; end xArr(1) = x; yArr(1) = (x^2 / 20)+sqrt(R)*randn; xhatArr(1)= x; PArr(1) = P; xhatPartArr(1) = x; close all; for k = 1 : tf % 系统仿真 x(k+1) = (0.5*x(k)+25*cos(sqrt(3)*k/8))+sqrt(Q)*randn; %状态方程 y(k) = (x(k)^2 / 20) + sqrt(R)*randn;%观测方程 % 扩展卡尔曼滤波 F = [0.5, -sin(sqrt(3)*k/8); 12*sqrt(3)/4*cos(sqrt(3)*k/8), 0.5]; P = F * P * F + Q; H = xhat / sqrt(R); K = (P * H)/(H * P * H+R); xhat = (0.5*xhat+25*cos(sqrt(3)*k/8));%预测 xhat(k+1) = xhat -K*(y(k)-x(k)^2 / 20); %更新 P = (eye(size(P))- K*H) *P; % 粒子滤波 for i = 1 : N ... ``` 运行上述程序可以生成一个图表,展示粒子滤波与卡尔曼滤波的结果对比。
  • 原理
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    《卡尔曼滤波及组合导航原理》一书深入浅出地介绍了卡尔曼滤波理论及其在组合导航系统中的应用,涵盖算法推导、优化与实践案例。 卡尔曼滤波的入门书籍有第一版和第三版两种版本可供选择,内容全面详细,非常适合没有任何基础的同学学习。
  • EKF、UKF
    优质
    本文章介绍了卡尔曼滤波的基本原理及其在状态估计中的应用,并深入探讨了扩展卡尔曼滤波(EKF)和 unscented 卡尔曼滤波(UKF)两种改进算法的特点及应用场景。 几个简单的例程展示了KF(卡尔曼滤波)、EKF(扩展卡尔曼滤波)和UKF( unscented卡尔曼滤波)的实现方法。