news 2026/6/13 20:42:02

【滤波跟踪】用于嘈杂自行车X,y位置测量的扩展Kalman滤波器的matlab实现

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张小明

前端开发工程师

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【滤波跟踪】用于嘈杂自行车X,y位置测量的扩展Kalman滤波器的matlab实现

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🔥 内容介绍

一、引言

在对自行车运动进行监测时,由于传感器噪声以及实际环境干扰,获取的自行车在 X、Y 方向上的位置测量值往往存在误差。扩展卡尔曼滤波器(EKF)作为一种处理非线性系统状态估计的有效工具,能够在这种嘈杂测量情况下,较为准确地估计自行车的真实位置。本文将详细阐述如何设计并应用扩展卡尔曼滤波器来实现这一目标。

二、自行车运动模型构建

(一)状态空间模型

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

% Written by Professor Mark Mueller, UC Berkeley

%%

% Evaluate a provided solution against many tests.

%%

% Provide the index of the experimental run you would like to use. Note

% that using "0" means that you will load the measurement calibration data.

%%

%==========================================================================

% Here, we run your estimator's initialization

%==========================================================================

clear all;

clc;

% provide the index of the experimental runs

experimentalRun0 = 100;

experimentalRunf = 120;

totalError = 0;

for experimentalRun = experimentalRun0:(experimentalRunf-1),

fprintf(['Run = ', num2str(experimentalRun)])

filename = ['evaluationData/run_' num2str(experimentalRun,'%03d') '.csv'];

experimentalData = csvread(filename);

internalState = estInitialize();

%%

% Here we will store the estimated position and orientation, for later

% plotting:

numDataPoints = size(experimentalData,1);

estimatedPosition_x = zeros(numDataPoints,1);

estimatedPosition_y = zeros(numDataPoints,1);

estimatedAngle = zeros(numDataPoints,1);

dt = experimentalData(2,1) - experimentalData(1,1);

for k = 1:numDataPoints

t = experimentalData(k,1);

gamma = experimentalData(k,2);

omega = experimentalData(k,3);

measx = experimentalData(k,4);

measy = experimentalData(k,5);

%run the estimator:

[x, y, theta, internalState] = estRun(t, dt, internalState, gamma, omega, [measx, measy]);

%keep track:

estimatedPosition_x(k) = x;

estimatedPosition_y(k) = y;

estimatedAngle(k) = theta;

end

% make sure the angle is in [-pi,pi]

estimatedAngle = mod(estimatedAngle+pi,2*pi)- pi;

posErr_x = estimatedPosition_x - experimentalData(:,6);

posErr_y = estimatedPosition_y - experimentalData(:,7);

angErr = mod(estimatedAngle - experimentalData(:,8) + pi, 2*pi) - pi;

ax = sum(abs(posErr_x))/numDataPoints;

ay = sum(abs(posErr_y))/numDataPoints;

ath = sum(abs(angErr))/numDataPoints;

score = ax + ay + ath;

fprintf([' pos x = ' num2str(ax) ' m ']);

fprintf([' pos y = ' num2str(ay) ' m ']);

fprintf([' angle = ' num2str(ath) ' rad ']);

% our scalar score

fprintf(['Average score: ' num2str(score) ' ']);

fprintf('\n');

totalError = totalError + score;

end

fprintf('===========================================\n');

fprintf(['Total score = ',num2str(totalError),'\n'])

🔗 参考文献

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