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车辆行驶状态估计:扩展卡尔曼滤波与无迹卡尔曼滤波在Matlab Simulink中的应用及适用场景探讨

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简介:
本研究探讨了利用Matlab Simulink平台对扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)进行车辆行驶状态估计的应用与比较,分析不同算法的优劣及其在实际驾驶环境中的适用性。 行驶车辆状态估计采用扩展卡尔曼滤波(EKF)与无迹卡尔曼滤波(UKF)。适用于Matlab Simulink平台的软件能够实现多种工况下车辆速度、质心侧偏角及横摆角速度的精确估计。 产品Simulink源码包括以下模块: - 工况:阶跃工况 - 整车模型:7自由度整车模型 - 估计方法:无迹卡尔曼滤波(UKF)与扩展卡尔曼滤波(EKF) - 模型输入输出参数: - 输入:方向盘转角delta、车辆纵向加速度ax - 输出:横摆角速度wz,纵向车速vx及质心侧偏角β 该产品提供Simulink源码文件以及详细的建模说明文档和相关参考资料。购买后可享受售后服务支持。 适合于需要或有兴趣学习整车动力学Simulink建模及其状态估计算法的朋友使用。此模型已在MATLAB17版本及以上环境中成功运行。

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客服
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  • Matlab Simulink
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    本研究探讨了利用Matlab Simulink平台对扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)进行车辆行驶状态估计的应用与比较,分析不同算法的优劣及其在实际驾驶环境中的适用性。 行驶车辆状态估计采用扩展卡尔曼滤波(EKF)与无迹卡尔曼滤波(UKF)。适用于Matlab Simulink平台的软件能够实现多种工况下车辆速度、质心侧偏角及横摆角速度的精确估计。 产品Simulink源码包括以下模块: - 工况:阶跃工况 - 整车模型:7自由度整车模型 - 估计方法:无迹卡尔曼滤波(UKF)与扩展卡尔曼滤波(EKF) - 模型输入输出参数: - 输入:方向盘转角delta、车辆纵向加速度ax - 输出:横摆角速度wz,纵向车速vx及质心侧偏角β 该产品提供Simulink源码文件以及详细的建模说明文档和相关参考资料。购买后可享受售后服务支持。 适合于需要或有兴趣学习整车动力学Simulink建模及其状态估计算法的朋友使用。此模型已在MATLAB17版本及以上环境中成功运行。
  • 目标跟踪MATLAB
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    本研究探讨了扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波在目标跟踪问题上的应用,并使用MATLAB进行仿真分析,以对比两种算法的性能。 在计算机科学领域内,特别是在信号处理与机器学习方面,卡尔曼滤波器是一种非常重要的算法,用于从噪声数据中提取系统状态的准确估计。本教程“扩展卡尔曼滤波与无迹卡尔曼滤波(目标跟踪matlab)”专注于利用这两种滤波技术解决实际中的目标追踪问题。 首先我们来理解基础的卡尔曼滤波器。它是一种递归线性最小方差算法,适用于系统模型为线性的且噪声符合高斯分布的情况。通过预测和更新步骤不断优化对系统的状态估计,并消除数据中的噪音以提供更精确的结果。 扩展卡尔曼滤波(EKF)是基础版本的非线性改进版,当面对包含非线性函数的系统时可以使用它。此算法利用泰勒级数将复杂的非线性模型近似为简单的线性形式并应用标准卡尔曼方法进行处理。尽管这种方法在很多情况下效果不错,但其缺点在于随着系统的复杂度增加,误差也会随之放大。 无迹卡尔曼滤波(UKF)则是另一种应对非线性的策略,由Julian S. Schwering于1998年提出。它不依赖局部线性化而是采用Sigma点技术直接对非线性函数进行积分处理。相比EKF, UKF可以更好地避免误差累积,并且在计算复杂度上也具有优势,在大规模系统的应用中尤其突出。 这两种滤波器常被用于估计移动物体的位置、速度等参数,例如跟踪无人机、车辆或行人。使用MATLAB实现这些算法可以通过其强大的矩阵运算和数值优化库简化开发过程并提高效率。 作为一款流行的数值计算与仿真平台,MATLAB提供了丰富的工具箱来支持滤波器的设计及目标追踪任务的执行。通过编写代码可以构建模型、模拟数据以及可视化跟踪结果等操作,进而更好地理解和改进性能表现。 总的来说,“扩展卡尔曼滤波与无迹卡尔曼滤波(目标跟踪matlab)”教程不仅为学习者提供了实践示例还加深了对非线性滤波器原理及实际应用的理解。无论是为了学术研究还是项目开发都能从中受益匪浅,帮助开发者提升在信号处理和追踪领域的专业技能。
  • EKF.rar_PKA_器__
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    本资源包含EKF(扩展卡尔曼滤波)相关资料,适用于深入学习PKA(概率知识适应)算法及卡尔曼滤波技术。内含基础理论与应用实例,适合研究和工程实践参考。 扩展卡尔曼滤波(EKF)程序已开发完成,并且仿真结果已经保存在文件夹内,这是一个非常好的程序。接下来将详细介绍卡尔曼滤波器的工作原理,从线性卡尔曼滤波器开始入手,对比分析扩展卡尔曼滤波与线性化卡尔曼滤波之间的差异。我们将从系统模型到具体的算法流程进行讲解,并详细解释这些不同之处。
  • 优质
    本文探讨了卡尔曼滤波器及其扩展版本在多种应用场景中的应用,包括导航、控制和信号处理等领域,分析其原理及优势。 卡尔曼滤波器、扩展卡尔曼滤波器以及移动时域估计在搅拌罐混合过程中的应用进行了研究。该存储库采用与高级过程控制及搅拌罐混合过程实施和比较中所使用的系统相同的配置,以便进行相关测试和分析。
  • .7z
    优质
    本资源包含关于卡尔曼滤波及扩展卡尔曼滤波的详细介绍和相关算法实现,适用于学习状态估计和信号处理的学生和技术人员。 卡尔曼滤波(Kalman Filter)与扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter, EKF)是信号处理及控制理论中的常用算法,在估计理论与动态系统中应用广泛。这两种方法基于概率统计的数学模型,用于从有噪声的数据中估算系统的状态。 卡尔曼滤波是一种线性高斯滤波器,假设系统的转移和测量更新过程遵循高斯分布,并以最小化均方误差为目标进行优化。它通过预测和更新两个步骤不断改进对系统状态的估计。在MATLAB环境中,可能有一些实现卡尔曼滤波的例子代码(例如`example2_KF.m` 和 `example3_KF.m`),这些例子会展示如何设置初始条件、定义系统矩阵、观测矩阵以及过程噪声协方差和观测噪声协方差等参数。 扩展卡尔曼滤波则是针对非线性系统的卡尔曼滤波的一种变体。当面对包含非线性函数的模型时,EKF通过局部线性化这些函数来应用标准的卡尔曼滤波技术。它在自动驾驶车辆定位、飞机导航和传感器融合等领域有着广泛的应用价值。`example1_EKF.m` 可能是使用EKF处理非线性问题的一个MATLAB示例代码,涉及雅可比矩阵计算以实现对非线性的近似。 理解以下关键概念对于学习这两种滤波器至关重要: - **状态空间模型**:定义系统如何随时间演化以及观测数据与真实系统的对应关系。 - **系统矩阵(A)和观测矩阵(H)**:分别描述了系统内部的状态变化规律及从实际状态到可测量输出的映射规则。 - **过程噪声和观测噪声协方差**:用来量化模型中的不确定性和误差,通常用Q和R表示。 - **预测步骤与更新步骤**:前者基于先前估计值进行未来时间点的状态预测;后者则利用当前时刻的新数据来修正之前的预测结果。 - **卡尔曼增益(K)**:用于决定新测量信息在状态估计中的重要程度。 - **雅可比矩阵**:在EKF中,它帮助将非线性函数转换为近似的线性形式。 通过研究上述代码示例及其相关理论背景,可以加深对这两种滤波技术的理解,并学会如何将其应用于实际问题。务必仔细分析每个步骤的作用和相互之间的联系,从而更好地掌握这些复杂的算法工具。
  • 算法
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    本文章介绍了卡尔曼滤波及扩展卡尔曼滤波的基本原理和应用背景,并探讨了两种算法在状态估计中的重要性和差异。 卡尔曼滤波算法和扩展卡尔曼滤波算法的完整MATLAB程序及仿真结果示例要求简洁明了、易于理解。
  • 平方根_scale3ft_平方根__
    优质
    简介:平方根无迹卡尔曼滤波是一种先进的信号处理技术,通过采用平方根形式增强数值稳定性,并结合无迹采样提高非线性系统的估计精度。 一种非线性卡尔曼滤波算法相比扩展卡尔曼滤波,在处理非线性问题时具有更高的估计精度。
  • CKF_1_容积__CKF_
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    简介:容积卡尔曼滤波(CKF)是一种先进的状态估计技术,基于扩展卡尔曼滤波但采用第三度矩方法提高非线性系统的精度与鲁棒性。 容积卡尔曼滤波例程包括状态更新和观测更新两个过程。
  • MATLAB仿真:程序
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    本资源提供详细的MATLAB代码示例,用于实现卡尔曼滤波及扩展卡尔曼滤波算法,适用于工程和科研中的状态估计问题。 在我的主页博客上有关于卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波的简单仿真的讲解与程序示例,这些仿真均在MATLAB平台上完成,并附有一个文档进行详细解释。
  • 基于迭代
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    本研究提出了一种基于迭代扩展卡尔曼滤波的方法,用于精确估计车辆在复杂驾驶条件下的动态状态参数,提高行车安全和性能。 本段落提出了一种利用低成本传感器并结合卡尔曼滤波技术来实现车辆运动状态的高精度估计的方法。首先关注了车辆侧向、横摆以及侧倾三个方向上的运动,构建了一个非线性的三自由度动力学模型,并通过对其进行线性化处理后设计出了扩展卡尔曼滤波器(EKF)。针对线性化过程中可能产生的截断误差问题,采用贝叶斯估计方法建立了极大后验状态的最小二乘表达式。在此基础上进一步开发了迭代扩展卡尔曼滤波算法。 为了验证该算法在不同行驶条件下的性能表现,进行了相应的仿真测试。结果表明,在复杂的驾驶环境中,所提出的迭代EKF能够有效过滤噪声,并准确追踪车辆质心侧偏角和横摆角速度的实际状态。