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基于线性跟驰模型的MATLAB代码-SDCND-UKF项目

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简介:
本项目运用线性跟驰模型和无迹卡尔曼滤波(UKF)算法,在MATLAB平台上开发,旨在优化自动驾驶车辆在车队中的动态行为预测与控制。 在无人驾驶汽车工程师纳米学位课程的线性跟驰模型项目中,我们使用了无味卡尔曼滤波器(Unscented Kalman Filter, UKF)来处理激光雷达和雷达数据以估计目标物体的状态信息。该项目要求通过UKF计算得到的结果需满足特定误差阈值下的均方根误差(RMSE)标准。 在项目中,我们使用了Term2Simulator模拟环境进行测试与开发,并提供了详细的安装指南用于Linux或Mac系统;对于Windows用户,则推荐采用Docker、VMware等虚拟化技术或者直接安装uWebSocketIO来完成设置。一旦完成了所有必要的软件和库的配置后,可以通过以下步骤构建并运行主程序: ```shell mkdir build cd build cmake .. make ./UnscentedKF ``` 对于状态向量的设计,在该项目中我们采用了一种假设恒定转弯速度与线性速度(Constant Turn Rate and Velocity, CTRV)模型。该状态矢量包括以下要素: - 物体在X轴上的位置(像素) - 物体在Y轴上的位置 - 速度或速率的大小 - 偏航角 - 角度变化率 其中,X和Y坐标系是相对于自动驾驶车辆行进方向定义的。

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  • 线MATLAB-SDCND-UKF
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    本项目运用线性跟驰模型和无迹卡尔曼滤波(UKF)算法,在MATLAB平台上开发,旨在优化自动驾驶车辆在车队中的动态行为预测与控制。 在无人驾驶汽车工程师纳米学位课程的线性跟驰模型项目中,我们使用了无味卡尔曼滤波器(Unscented Kalman Filter, UKF)来处理激光雷达和雷达数据以估计目标物体的状态信息。该项目要求通过UKF计算得到的结果需满足特定误差阈值下的均方根误差(RMSE)标准。 在项目中,我们使用了Term2Simulator模拟环境进行测试与开发,并提供了详细的安装指南用于Linux或Mac系统;对于Windows用户,则推荐采用Docker、VMware等虚拟化技术或者直接安装uWebSocketIO来完成设置。一旦完成了所有必要的软件和库的配置后,可以通过以下步骤构建并运行主程序: ```shell mkdir build cd build cmake .. make ./UnscentedKF ``` 对于状态向量的设计,在该项目中我们采用了一种假设恒定转弯速度与线性速度(Constant Turn Rate and Velocity, CTRV)模型。该状态矢量包括以下要素: - 物体在X轴上的位置(像素) - 物体在Y轴上的位置 - 速度或速率的大小 - 偏航角 - 角度变化率 其中,X和Y坐标系是相对于自动驾驶车辆行进方向定义的。
  • 线MATLAB-Projects: 我一些
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    本项目包含多种线性跟驰模型的MATLAB实现代码,适用于交通流模拟与分析研究。欢迎感兴趣的研究者访问和贡献。 线性跟驰模型的MATLAB代码项目专注于自动驾驶汽车的速度控制调节,在不同的道路角度下保持速度恒定。该项目使用了以下数学模型:其中v代表车辆行驶速度,θ表示道路的角度变化,F则是施加于车上的力。系统通过传感器测量这些参数,并以力F作为输入变量。 在这一架构中采用了卡尔曼滤波器技术来整合来自传感器的实时数据与上述数学模型,从而更精确地估计系统的当前状态。为了实现对速度参考值的理想跟踪控制,在设计上引入了基于增量式的预测性控制系统算法。 癫痫发作预测项目是我在硕士论文期间的研究工作内容之一,开发了一种创新性的机器学习和模式识别技术方案,能够通过对EEG脑电波信号的分析提前至少15分钟预警即将发生的癫痫发作。该方法首先通过自回归(AR)模型来描述EEG数据特征,并训练支持向量机以区分正常与预发作者状态下的神经活动差异;其次采用主成分分析法降维处理大量原始特征信息。 最后,利用罗马“Policlinico Gemelli”医院提供的数据库对该算法的有效性进行了验证测试,实验结果表明其性能令人满意。此外还设计并实现了一个C++版本的卡尔曼滤波器代码,在速度模型预测控制项目中发挥了重要作用。
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    本研究采用MATLAB平台构建了车辆线性跟驰模型,并对其在不同驾驶场景下的刺激响应特性进行了深入分析。 这是MATLAB初学者的练习作品,存在一些不足之处,仅供参考。
  • duochedao.zip_FVD_FVD_MIT__仿真测试
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    这段资料是一个由MIT开发的FVD(Freeway Vehicle Dynamics)模型代码包,专注于车辆跟随行为的研究与仿真测试,适用于交通流建模和分析。 跟驰模型以及FVD模型下的交叉口跟驰模型被用来仿真多个交叉口的情况。
  • integrate_RungeKutta.m2
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    这段代码实现了一个基于Runge-Kutta方法的车辆跟驰模型,用于模拟和分析道路交通中车辆的跟随行为。通过MATLAB函数integrate_RungeKutta.m执行数值积分计算,精确求解微分方程组,以预测车辆的速度与间距变化。 车辆跟驰理论是运用动力学方法研究在无法超车的单车道上车辆列队行驶时后车跟随前车的状态的一种理论。对车辆跟驰模型的研究对于理解交通流特性,并将这些理解和认识应用于交通规划、管理和控制,以充分发挥交通设施的功能和解决实际交通问题具有极其重要的意义。
  • 车辆_CarFollowing_车辆_CFmodel_
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    简介:车辆跟驰模型(CarFollowing模型或CF模型)是交通流理论中的重要组成部分,用于描述和分析道路上后车跟随前车行驶的行为与规律。 车辆跟驰模型是用于研究道路上前后车辆之间的跟随行为的一种数学或仿真模型。这种模型能够帮助交通工程师和研究人员理解不同驾驶条件下车辆的运动规律,并据此优化道路设计、改善交通流状况以及提高交通安全水平。通过模拟实际驾驶场景,此类模型可以有效地评估各种因素对车距控制的影响,如驾驶员反应时间、汽车性能及环境条件等。
  • PythonFVD数值仿真
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    本研究利用Python编程语言对FVD(Full Velocity Difference model)跟驰模型进行数值仿真分析,旨在探讨车辆跟随行为及其稳定性。通过模拟不同驾驶条件下交通流的变化,为优化道路交通安全与效率提供理论依据和实践指导。 利用Python对FVD跟驰模型进行数值仿真,并结合交通流理论的基础知识。
  • 车辆研究
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    本研究致力于探讨和分析各类车辆跟驰模型,旨在深入理解交通流特性,为提高道路安全与效率提供理论依据和技术支持。 车辆跟驰模型研究主要探讨了该领域的当前研究现状以及建模方法。
  • UKF踪方法
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    本研究提出了一种基于 Unscented Kalman Filter (UKF) 的目标跟踪算法,通过改进状态估计技术提升复杂场景下的目标追踪精度与稳定性。 目标跟踪是计算机视觉与信号处理领域中的重要课题之一,在视频序列或传感器数据流中识别并追踪特定对象方面发挥着关键作用。UKF(无迹卡尔曼滤波)是一种先进的非线性滤波算法,用于实现这一目的,并且相较于传统的EKF(扩展卡尔曼滤波器),它能够提供更为精确的状态估计。 无迹卡尔曼滤波的核心在于使用“无迹变换”来逼近高维概率分布,避免了EKF在处理非线性系统时因线性化而产生的误差。UKF的主要步骤包括: 1. **初始化**:设定初始状态和协方差矩阵值,通常基于先验知识或初步检测结果。 2. **预测阶段**(动态模型):利用无迹变换生成一组样本点来代表当前系统的统计特性,并通过非线性系统动态模型预测这些样本的位置变化。 3. **更新阶段**(观测模型):当新的测量数据可用时,计算每个预测的样本与实际观测值之间的差异,然后根据这个差异和非线性的观测函数调整样本位置。这一步骤有助于校正状态估计以更好地匹配真实情况下的目标行为。 4. **状态估算**:通过加权平均所有更新后的样本点来获取新的系统状态及其不确定性度量(协方差矩阵)。 5. **迭代过程**:随着每帧新数据的接收,上述步骤将被重复执行,以便持续跟踪对象的位置和运动轨迹。 在IMM0902_20090916这个压缩包文件中可能包含使用UKF进行目标追踪的具体代码或算法实现案例。特别是结合了免疫多模型融合(IMM)技术与UKF的解决方案,在处理目标行为变化及环境干扰时表现出色。IMM是一种将多种不同假设整合在一起的方法,可以显著提高跟踪系统的鲁棒性和适应性。 在实际应用中,使用UKF和EKF进行目标追踪通常会经历以下几个步骤: - **检测阶段**:通过图像处理技术如边缘识别、背景减法或物体分类等方法来发现潜在的目标对象。 - **特征提取**:从已确定的对象中抽取关键的视觉特性,比如颜色、形状或者运动轨迹。 - **状态定义**:将这些特性和属性组织成一个描述目标当前状况的状态向量,可能包括位置坐标、速度大小以及其他相关的参数信息。 - **非线性系统建模**:构建能够准确反映物体移动规律的动力学模型。这可以是基于物理原理的运动方程或从数据中学习得到的预测机制。 - **观测模型设计**:定义如何通过传感器获得的数据来推断目标的状态,例如位置、大小及形状等信息。 - **滤波实施阶段**:利用上述构建好的系统和观测模型,执行UKF或EKF过程以追踪对象状态的变化情况。 学习并掌握无迹卡尔曼滤波在跟踪应用中的使用方法能够显著提升系统的精度与稳定性,在面对复杂背景环境以及目标行为变化时尤为有效。当结合IMM算法,则可以在更广泛的场景下提高系统性能和适应能力,适用于自动驾驶、无人机监控及视频分析等众多领域。
  • 现有UKF MATLAB程序
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    本简介介绍了一种基于现有模型的无迹卡尔曼滤波(UKF)MATLAB实现程序。该程序旨在简化复杂系统的状态估计问题,并提供了一个灵活、高效的工具箱,适用于多种工程和科学应用中的非线性系统处理。 基于当前模型的MATLAB程序由两部分组成。运行check_current可以生成图表。