(完整word版)扩展卡尔曼滤波算法的matlab程序

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扩展卡尔曼滤波matlab程序

文件一% THIS PROGRAM IS FOR IMPLEMENTATION OF DISCRETE TIME PROCESS EXTENDED KALMAN FILTER% FOR GAUSSIAN AND LINEAR STOCHASTIC DIFFERENCE EQUATION.% By (R.C.R.C.R),SPLABS,MPL.% (17 JULY 2005).% Help by Aarthi Nadarajan is acknowledged.% (drawback of EKF is when nonlinearity is high, we can extend the % approximation taking additional terms in Taylor's series).clc; close all; clear all;Xint_v = [1; 0; 0; 0; 0];wk = [1 0 0 0 0];vk = [1 0 0 0 0];for ii = 1:1:length(Xint_v)Ap(ii) = Xint_v(ii)*2;W(ii) = 0;H(ii) = ‐sin(Xint_v(ii));V(ii) = 0;Wk(ii) = 0;endUk = randn(1,200);Qu = cov(Uk);Vk = randn(1,200);Qv = cov(Vk);C = [1 0 0 0 0];n = 100;[YY XX] = EKLMNFTR1(Ap,Xint_v,Uk,Qu,Vk,Qv,C,n,Wk,W,V);for it = 1:1:length(XX)MSE(it) = YY(it) ‐ XX(it);endtt = 1:1:length(XX);figure(1); subplot(211); plot(XX); title('ORIGINAL SIGNAL'); subplot(212); plot(YY); title('ESTIMATED SIGNAL');figure(2); plot(tt,XX,tt,YY); title('Combined plot');legend('original','estimated');figure(3); plot(MSE.^2); title('Mean square error');子文件：：function [YY,XX] =EKLMNFTR1(Ap,Xint_v,Uk,Qu,Vk,Qv,C,n,Wk,W,V);Ap(2,:) = 0;for ii = 1:1:length(Ap)‐1Ap(ii+1,ii) = 1;endinx = 1;UUk = [Uk(inx); 0; 0; 0; 0];PPk = (Xint_v*Xint_v');VVk = [Vk(inx); 0; 0; 0; 0];Qv = V*V';for ii = 1:1:length(Xint_v)XKk(ii,1) =Xint_v(ii)^2; % FIRST STEP endPPk = Ap*PPk*Ap'; % SECOND STEPKk = PPk*C'*inv( (C*PPk*C') + (V*Qv*V') ); % THIRD STEPfor ii = 1:1:length(Xint_v)XUPK(ii,1) = XKk(ii)^2 + UUk(ii); % UPPER EQUATIONS.Zk(ii,1) = cos(XUPK(ii)) +VVk(ii); % UPPER EQUATIONS.endfor ii = 1:1:length(XKk)XBARk(ii,1) = XKk(ii) + Kk(ii)*(Zk(ii) ‐(cos(XKk(ii)))) ; % FOURTH STEPendII = eye(5,5);Pk = ( II ‐ Kk*C)*PPk; % FIFTH STEP%‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐%‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐for ii = 1:1:nUUk = [Uk(ii+1); 0; 0; 0; 0];PPk = XBARk*XBARk';VVk = [Vk(ii+1); 0; 0; 0; 0];XKk = exp(‐XBARk); % FIRST STEPPPkM = Ap*PPk*Ap'; % SECOND STEPKk = PPkM*C'*inv( (C*PPkM*C') + (V*Qv*V') ); % THIRD STEPfor nn = 1:1:length(XBARk)XUPK(nn) = exp(‐XKk(nn)) + UUk(nn); % UPPER EQUATIONS.Zk(nn) = cos(XUPK(nn)) + VVk(nn); % UPPER EQUATIONS.endfor in = 1:1:length(XUPK)XNEW(in) = XBARk(in) + Kk(in)*(Zk(in) ‐ cos(XBARk(in))); % FOURTH STEPendII = eye(5,5);Pk = (II ‐ Kk*C)*PPkM; % FIFTH STEPXBARk = XNEW;OUTX(ii) = XBARk(1,1);OUTY(ii) = Zk(1,1);endYY = OUTY;XX = OUTX;。

基于扩展卡尔曼滤波的目标跟踪定位算法及matlab程序实现

基于扩展卡尔曼滤波的目标跟踪定位算法及matlab程序实现扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter，EKF）是一种用于非线性系统状态估计的算法。

在目标跟踪定位中，它可以用于估计目标的运动轨迹。

下面是一个简单的基于扩展卡尔曼滤波的目标跟踪定位算法的描述，以及一个简化的MATLAB程序实现。

算法描述1. 初始化：设置初始状态估计值（例如位置和速度）以及初始的估计误差协方差矩阵。

2. 预测：根据上一时刻的状态估计值和模型预测下一时刻的状态。

3. 更新：结合观测数据和预测值，使用扩展卡尔曼滤波算法更新状态估计值和估计误差协方差矩阵。

4. 迭代：重复步骤2和3，直到达到终止条件。

MATLAB程序实现这是一个简化的示例，仅用于说明扩展卡尔曼滤波在目标跟踪定位中的应用。

实际应用中，您需要根据具体问题和数据调整模型和参数。

```matlab% 参数设置dt = ; % 时间间隔Q = ; % 过程噪声协方差R = 1; % 观测噪声协方差x_est = [0; 0]; % 初始位置估计P_est = eye(2); % 初始估计误差协方差矩阵% 模拟数据：观测位置和真实轨迹N = 100; % 模拟数据点数x_true = [0; 0]; % 真实轨迹初始位置for k = 1:N% 真实轨迹模型（这里使用简化的匀速模型）x_true(1) = x_true(1) + x_true(2)dt;x_true(2) = x_true(2);% 观测模型（这里假设有噪声）z = x_true + sqrt(R)randn; % 观测位置% 扩展卡尔曼滤波更新步骤[x_est, P_est] = ekf_update(x_est, P_est, z, dt, Q, R);end% 扩展卡尔曼滤波更新函数（这里简化为2D一维情况）function [x_est, P_est] = ekf_update(x_est, P_est, z, dt, Q, R)% 预测步骤：无观测时使用上一时刻的状态和模型预测下一时刻状态F = [1 dt; 0 1]; % 状态转移矩阵（这里使用简化的匀速模型）x_pred = Fx_est + [0; 0]; % 预测位置P_pred = FP_estF' + Q; % 预测误差协方差矩阵% 更新步骤：结合观测数据和预测值进行状态更新和误差协方差矩阵更新K = P_predinv(HP_pred + R); % 卡尔曼增益矩阵x_est = x_pred + K(z - Hx_pred); % 更新位置估计值P_est = (eye(2) - KH)P_pred; % 更新误差协方差矩阵end```这个示例代码使用扩展卡尔曼滤波对一个简化的匀速运动模型进行估计。

扩展卡尔曼滤波算法的matlab程序

clear allv=150; %%目标速度v_sensor=0;%%传感器速度t=1; %%扫描周期xradarpositon=0; %%传感器坐标yradarpositon=0; %%ppred=zeros(4,4);Pzz=zeros(2,2);Pxx=zeros(4,2);xpred=zeros(4,1);ypred=zeros(2,1);sumx=0;sumy=0;sumxukf=0;sumyukf=0;sumxekf=0;sumyekf=0; %%%统计的初值L=4;alpha=1;kalpha=0;belta=2;ramda=3-L;azimutherror=0.015; %%方位均方误差rangeerror=100; %%距离均方误差processnoise=1; %%过程噪声均方差tao=[t^3/3 t^2/2 0 0;t^2/2 t 0 0;0 0 t^3/3 t^2/2;0 0 t^2/2 t]; %% the input matrix of process G=[t^2/2 0t 00 t^2/20 t ];a=35*pi/180;a_v=5/100;a_sensor=45*pi/180;x(1)=8000; %%初始位置y(1)=12000;for i=1:200x(i+1)=x(i)+v*cos(a)*t;y(i+1)=y(i)+v*sin(a)*t;endfor i=1:200xradarpositon=0;yradarpositon=0;Zmeasure(1,i)=atan((y(i)-yradarpositon)/(x(i)-xradarpositon))+random('Normal',0,azimutherror,1,1); Zmeasure(2,i)=sqrt((y(i)-yradarpositon)^2+(x(i)-xradarpositon)^2)+random('Normal',0,rangeerror,1,1);xx(i)=Zmeasure(2,i)*cos(Zmeasure(1,i));%%观测值yy(i)=Zmeasure(2,i)*sin(Zmeasure(1,i));measureerror=[azimutherror^2 0;0 rangeerror^2];processerror=tao*processnoise;vNoise = size(processerror,1);wNoise = size(measureerror,1);A=[1 t 0 0;0 1 0 0;0 0 1 t;0 0 0 1];Anoise=size(A,1);for j=1:2*L+1Wm(j)=1/(2*(L+ramda));Wc(j)=1/(2*(L+ramda));endWm(1)=ramda/(L+ramda);Wc(1)=ramda/(L+ramda);%+1-alpha^2+belta; %%%权值if i==1xerror=rangeerror^2*cos(Zmeasure(1,i))^2+Zmeasure(2,i)^2*azimutherror^2*sin(Zmeasure(1,i))^2; yerror=rangeerror^2*sin(Zmeasure(1,i))^2+Zmeasure(2,i)^2*azimutherror^2*cos(Zmeasure(1,i))^2; xyerror=(rangeerror^2-Zmeasure(2,i)^2*azimutherror^2)*sin(Zmeasure(1,i))*cos(Zmeasure(1,i));P=[xerror xerror/t xyerror xyerror/t;xerror/t 2*xerror/(t^2) xyerror/t 2*xyerror/(t^2);xyerror xyerror/t yerror yerror/t;xyerror/t 2*xyerror/(t^2) yerror/t 2*yerror/(t^2)];xestimate=[Zmeasure(2,i)*cos(Zmeasure(1,i)) 0 Zmeasure(2,i)*sin(Zmeasure(1,i)) 0 ]'; endcho=(chol(P*(L+ramda)))';%for j=1:LxgamaP1(:,j)=xestimate+cho(:,j);xgamaP2(:,j)=xestimate-cho(:,j);endXsigma=[xestimate xgamaP1 xgamaP2];F=A;Xsigmapre=F*Xsigma;xpred=zeros(Anoise,1);for j=1:2*L+1xpred=xpred+Wm(j)*Xsigmapre(:,j);endNoise1=Anoise;ppred=zeros(Noise1,Noise1);for j=1:2*L+1ppred=ppred+Wc(j)*(Xsigmapre(:,j)-xpred)*(Xsigmapre(:,j)-xpred)';endppred=ppred+processerror;chor=(chol((L+ramda)*ppred))';for j=1:LXaugsigmaP1(:,j)=xpred+chor(:,j);XaugsigmaP2(:,j)=xpred-chor(:,j);endXaugsigma=[xpred XaugsigmaP1 XaugsigmaP2 ];for j=1:2*L+1Ysigmapre(1,j)=atan(Xaugsigma(3,j)/Xaugsigma(1,j)) ;Ysigmapre(2,j)=sqrt((Xaugsigma(1,j))^2+(Xaugsigma(3,j))^2);endypred=zeros(2,1);for j=1:2*L+1ypred=ypred+Wm(j)*Ysigmapre(:,j);endPzz=zeros(2,2);for j=1:2*L+1Pzz=Pzz+Wc(j)*(Ysigmapre(:,j)-ypred)*(Ysigmapre(:,j)-ypred)';endPzz=Pzz+measureerror;Pxy=zeros(Anoise,2);for j=1:2*L+1Pxy=Pxy+Wc(j)*(Xaugsigma(:,j)-xpred)*(Ysigmapre(:,j)-ypred)';endK=Pxy*inv(Pzz);xestimate=xpred+K*(Zmeasure(:,i)-ypred);P=ppred-K*Pzz*K';xukf(i)=xestimate(1,1);yukf(i)=xestimate(3,1); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% EKF PRO%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%if i==1ekf_p=[xerror xerror/t xyerror xyerror/t;xerror/t 2*xerror/(t^2) xyerror/t 2*xyerror/(t^2);xyerror xyerror/t yerror yerror/t;xyerror/t 2*xyerror/(t^2) yerror/t 2*yerror/(t^2)];ekf_xestimate=[Zmeasure(2,i)*cos(Zmeasure(1,i)) 0 Zmeasure(2,i)*sin(Zmeasure(1,i)) 0 ]';ekf_xpred=ekf_xestimate;end;F=A;ekf_xpred=F*ekf_xestimate;ekf_ppred=F*ekf_p*F'+processerror;H=[-ekf_xpred(3)/(ekf_xpred(3)^2+ekf_xpred(1)^2) 0 ekf_xpred(1)/(ekf_xpred(3)^2+ekf_xpred(1)^2)0;ekf_xpred(1)/sqrt(ekf_xpred(3)^2+ekf_xpred(1)^2) 0 ekf_xpred(3)/sqrt(ekf_xpred(3)^2+ekf_xpred(1)^2) 0];ekf_z(1,1)=atan(ekf_xpred(3)/ekf_xpred(1)) ;ekf_z(2,1)=sqrt((ekf_xpred(1))^2+(ekf_xpred(3))^2);PHHP=H*ekf_ppred*H'+measureerror;ekf_K=ekf_ppred*H'*inv(PHHP);ekf_p=(eye(L)-ekf_K*H)*ekf_ppred;ekf_xestimate=ekf_xpred+ekf_K*(Zmeasure(:,i)-ekf_z);traceekf(i)=trace(ekf_p);xekf(i)=ekf_xestimate(1,1);yekf(i)=ekf_xestimate(3,1);errorx(i)=xx(i)+xradarpositon-x(i);errory(i)=yy(i)+yradarpositon-y(i);ukferrorx(i)=xestimate(1)+xradarpositon-x(i);ukferrory(i)=xestimate(3)+yradarpositon-y(i);ekferrorx(i)=ekf_xestimate(1)+xradarpositon-x(i); ekferrory(i)=ekf_xestimate(3)+yradarpositon-y(i);aa(i)=xx(i)+xradarpositon-x(i);;bb(i)=yy(i)+yradarpositon-y(i);sumx=sumx+(errorx(i)^2);sumy=sumy+(errory(i)^2);sumxukf=sumxukf+(ukferrorx(i)^2);sumyukf=sumyukf+(ukferrory(i)^2);sumxekf=sumxekf+(ekferrorx(i)^2);sumyekf=sumyekf+(ekferrory(i)^2);mseerrorx(i)=sqrt(sumx/(i-1));%噪声的统计均方误差mseerrory(i)=sqrt(sumy/(i-1));mseerrorxukf(i)=sqrt(sumxukf/(i-1));%UKF的统计均方误差mseerroryukf(i)=sqrt(sumyukf/(i-1));mseerrorxekf(i)=sqrt(sumxekf/(i-1));%EKF的统计均方误差mseerroryekf(i)=sqrt(sumyekf/(i-1));endfigure(1);plot(mseerrorxukf,'r');hold on;plot(mseerrorxekf,'g');hold on;plot(mseerrorx,'.');hold on;ylabel('MSE of X axis','fontsize',15);xlabel('sample number','fontsize',15);legend('UKF','EKF','measurement error');figure(2)plot(mseerroryukf,'r');hold on;plot(mseerroryekf,'g');hold on;plot(mseerrory,'.');hold on;ylabel('MSE of Y axis','fontsize',15); xlabel('sample number','fontsize',15); legend('UKF','EKF','measurement error');figure(3)plot(x,y);hold on;plot(xekf,yekf,'g');hold on;plot(xukf,yukf,'r');hold on;plot(xx,yy,'m');ylabel(' X ','fontsize',15);xlabel('Y','fontsize',15);legend('TRUE','UKF','EKF','measurements');。

信号处理扩展卡尔曼滤波数据融合代码matlab

信号处理扩展卡尔曼滤波数据融合代码matlab 如何使用扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter, EKF）进行数据融合的问题，并提供MATLAB代码示例。

引言：现代技术的快速发展使得传感器的数量和种类越来越多。

数据融合是将多个传感器的测量结果进行合并，以得到更准确、更可靠的估计值的过程。

扩展卡尔曼滤波是一种常用的数据融合算法，特别适用于非线性系统的估计。

正文：扩展卡尔曼滤波是对卡尔曼滤波的一种扩展，它利用非线性系统的一阶泰勒展开，以线性化的形式近似非线性系统。

步骤一：构建状态方程和观测方程首先，我们需要构建状态方程和观测方程。

状态方程描述系统的动力学变化，而观测方程描述传感器对状态量的测量。

假设我们有一个非线性系统，其状态方程可以表示为：x(k) = f(x(k-1), u(k-1)) + w(k-1)其中，x(k)是系统在时刻k的状态量，f是非线性函数，u(k-1)是时刻k-1的控制量，w(k-1)是过程噪声。

观测方程可以表示为：z(k) = h(x(k)) + v(k)其中，z(k)是传感器在时刻k的测量值，h是非线性函数，v(k)是观测噪声。

步骤二：线性化模型由于扩展卡尔曼滤波是基于线性化模型的，我们需要对状态方程和观测方程进行线性化处理。

线性化可以使用一阶泰勒展开来近似非线性函数。

具体地，我们可以通过对状态方程和观测方程求一阶偏导数得到线性化模型。

步骤三：初始化滤波器扩展卡尔曼滤波的初始化包括初始化状态量估计和协方差矩阵。

初始状态量估计可以通过系统初始条件提供，而协方差矩阵可以设置为一个足够大的值，表示对初始估计的不确定性。

步骤四：预测步骤在预测步骤中，我们使用状态方程和控制量来预测时刻k的状态量估计。

同时，我们也需要更新状态量的协方差矩阵。

具体地，预测的状态量估计可以表示为：x^(k) = f(x^(k-1), u(k-1))预测的协方差矩阵可以表示为：P^(k) = A * P(k-1) * A' + Q(k-1)其中，x^(k)是时刻k的预测状态量估计，P^(k)是时刻k的预测协方差矩阵，A是状态方程的雅可比矩阵，Q(k-1)是过程噪声的协方差矩阵。

自适应扩展卡尔曼滤波matlab

自适应扩展卡尔曼滤波matlab自适应扩展卡尔曼滤波（Adaptive Extended Kalman Filter，AEKF）是一种用于非线性系统状态估计的滤波算法。

本文将介绍AEKF算法的原理、步骤和实现方法，并结合MATLAB 编写代码进行演示。

一、扩展卡尔曼滤波原理扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter，EKF）是一种用于非线性系统状态估计的滤波算法。

它通过使用线性化系统模型的方式将非线性系统转换为线性系统，在每个时间步骤中用线性卡尔曼滤波器进行状态估计。

然而，EKF仅限于具有凸多边形测量特性的问题，并且对线性化过程误差敏感。

为了解决这些问题，AEKF通过自适应更新协方差矩阵的方式提高了滤波器的性能。

AEKF通过测量残差的方差更新协方差矩阵，从而提高了滤波器对非线性系统的适应能力。

AEKF算法的步骤如下：1. 初始化状态向量和协方差矩阵。

2. 根据系统的非线性动力学方程和测量方程计算预测状态向量和协方差矩阵。

3. 计算测量残差，即测量值与预测值之间的差值。

4. 计算测量残差的方差。

5. 判断测量残差的方差是否超过预设阈值，如果超过，则更新协方差矩阵。

6. 利用更新后的协方差矩阵计算最优滤波增益。

7. 更新状态向量和协方差矩阵。

8. 返回第2步，进行下一次预测。

二、AEKF算法的MATLAB实现下面，我们将使用MATLAB编写AEKF算法的代码，并通过一个实例进行演示。

首先，定义非线性系统的动力学方程和测量方程。

在本例中，我们使用一个双摆系统作为非线性系统模型。

```matlabfunction x_next = nonlinear_dynamics(x_current, u)% Nonlinear system dynamicstheta1 = x_current(1);theta2 = x_current(2);d_theta1 = x_current(3);d_theta2 = x_current(4);g = 9.8; % Gravitational accelerationd_theta1_next = d_theta1 + dt * (-3*g*sin(theta1) - sin(theta1-theta2) ...+ 2*sin(theta1-theta2)*(d_theta2^2 + d_theta1^2*cos(theta1-theta2))) .../ (3 - cos(2*(theta1-theta2)));d_theta2_next = d_theta2 + dt * (2*sin(theta1-theta2)*(2*d_theta2^2 ...+ d_theta1^2*cos(theta1-theta2) + g*cos(theta1) +g*cos(theta1-theta2))) .../ (3 - cos(2*(theta1-theta2)));theta1_next = theta1 + dt * d_theta1_next;theta2_next = theta2 + dt * d_theta2_next;x_next = [theta1_next; theta2_next; d_theta1_next;d_theta2_next];endfunction y = measurement_model(x)% Measurement model, measure the angles of the double pendulumtheta1 = x(1);theta2 = x(2);y = [theta1; theta2];end```然后，定义AEKF算法的实现。

matlab扩展卡尔曼滤波实例

matlab扩展卡尔曼滤波实例在MATLAB中实现卡尔曼滤波的过程。

第一步：准备数据要使用卡尔曼滤波算法，首先需要准备尽可能准确的测量数据。

我们假设我们正在跟踪一个匀速运动的物体，我们使用一个简单的模型来生成数据。

以下是一个MATLAB代码示例：matlab生成匀速运动数据t = 0:0.1:10; 时间范围v = 2; 速度x_true = 5 + v*t; 真实位置x_meas = x_true + 0.5*randn(size(t)); 测量位置（加入噪声）上述代码生成了10秒钟内物体的真实位置（x_true）和加入高斯噪声的测量位置（x_meas）。

第二步：初始化卡尔曼滤波器在开始使用卡尔曼滤波器之前，需要初始化滤波器的状态估计和协方差矩阵。

以下是一个示例代码：matlab初始化卡尔曼滤波器参数x_est = 0; 状态估计P_est = 1; 协方差矩阵Q = 1; 过程噪声方差R = 0.5; 测量噪声方差在上述代码中，我们初始化了状态估计（x_est）、协方差矩阵（P_est）、过程噪声方差（Q）和测量噪声方差（R）。

第三步：卡尔曼滤波迭代卡尔曼滤波的核心是迭代过程，其中包含两个关键步骤：预测和更新。

预测步骤是使用系统模型来预测下一时刻的状态和协方差矩阵。

更新步骤将测量值与预测结果进行比较，以改进状态估计和协方差矩阵。

以下是一个MATLAB代码示例：matlab卡尔曼滤波迭代for k = 1:length(t)预测步骤x_pred = x_est;P_pred = P_est + Q;更新步骤K = P_pred / (P_pred + R);x_est = x_pred + K*(x_meas(k) - x_pred);P_est = (1 - K)*P_pred;保存状态估计结果x_est_hist(k) = x_est;end在上述代码中，我们首先进行预测步骤，计算预测状态（x_pred）和预测协方差矩阵（P_pred）。

卡尔曼滤波 matlab算法

卡尔曼滤波 matlab算法卡尔曼滤波是一种用于状态估计的数学方法，它通过将系统的动态模型和测量数据进行融合，可以有效地估计出系统的状态。

在Matlab中，实现卡尔曼滤波算法可以通过以下步骤进行：1. 确定系统的动态模型，首先需要将系统的动态模型表示为状态空间方程，包括状态转移矩阵、控制输入矩阵和过程噪声的协方差矩阵。

2. 初始化卡尔曼滤波器，在Matlab中，可以使用“kf = kalmanfilter(StateTransitionModel, MeasurementModel, ProcessNoise, MeasurementNoise, InitialState, 'State', InitialCovariance)”来初始化一个卡尔曼滤波器对象。

其中StateTransitionModel和MeasurementModel分别是状态转移模型和测量模型，ProcessNoise和MeasurementNoise是过程噪声和测量噪声的协方差矩阵，InitialState是初始状态向量，InitialCovariance是初始状态协方差矩阵。

3. 进行预测和更新，在每个时间步，通过调用“predict”和“correct”方法，可以对状态进行预测和更新，得到最优的状态估计值。

4. 实时应用，将测量数据输入到卡尔曼滤波器中，实时获取系统的状态估计值。

需要注意的是，在实际应用中，还需要考虑卡尔曼滤波器的参数调节、性能评估以及对不确定性的处理等问题。

此外，Matlab提供了丰富的工具箱和函数，可以帮助用户更便捷地实现和应用卡尔曼滤波算法。

总的来说，实现卡尔曼滤波算法需要对系统建模和Matlab编程有一定的了解和技能。

希望以上内容能够对你有所帮助。

完整word版Kalman滤波MATLAB综合实验报告

《数学实验》综合实验报告实验名称综合实验（Kalman滤波）2016年 5月一、【实验目的】明白滤波计算流程能够调用相关函数进行数据处理使用循环函数和二维曲线画图有效的构建仿真模型，产生模拟数据二、【实验原理分析】卡尔曼滤波器是一个“optimal recursive data processing algorithm（最优化自回归数据处理算法）”。

对于解决很大部分的问题，它是最优，效率最高甚至是最有用的。

它的广泛应用已经超过30年，包括机器人导航，控制，传感器数据融合甚至在军事方面的雷达系统以及导弹追踪等等。

近来更被应用于计算机图像处理，例如头脸识别，图像分割，图像边缘检测等等。

设系统可用一个线性随机微分方程来描述：X(k)=A X(k-1)+B U(k)+W(k)再加上系统的测量值：Z(k)=H X(k)+V(k)上两式子中，X(k)是k时刻的系统状态，U(k)是k时刻对系统的控制量。

A和B是系统参数，对于多模型系统，他们为矩阵。

Z(k)是k时刻的测量值，H是测量系统的参数，对于多测量系统，H为矩阵。

W(k)和V(k)分别表示过程和测量的噪声。

他们被假设成高斯白噪声，他们的协方差分别是Q，R（这里假设他们不随系统状态变化而变化）。

对于满足上面的条件(线性随机微分系统，过程和测量都是高斯白噪声)，卡尔曼滤波器是最优的信息处理器。

首先要利用系统的过程模型，来预测下一状态的系统。

假设现在的系统状态是k，根据系统的模型，可以基于系统的上一状态而预测出现在状态：X(k|k-1)=A X(k-1|k-1)+B U(k) (1)式(1)中，X(k|k-1)是利用上一状态预测的结果，X(k-1|k-1)是上一状态最优的结果，U(k)为现在状态的控制量，如果没有控制量，它可以为0。

到现在为止，我们的系统结果已经更新了，可是，对应于X(k|k-1)的协方差还没更新。

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ypred=ypred+Wm(j)*Ysigmapre(:,j);
xx(i)=Zmeasure(2,i)*cos(Zmeasure(1,i));%%观测值
yy(i)=Zmeasure(2,i)*sin(Zmeasure(1,i));
measureerror=[azimutherror^2 0;0 rangeerror^2];
processerror=tao*processnoise;
end
Wm(1)=ramda/(L+ramda);
Wc(1)=ramda/(L+ramda);%+1-alpha^2+belta; %%%权值
if i==1
xerror=rangeerror^2*cos(Zmeasure(1,i))^2+Zmeasure(2,i)^2*azimutherror^2*sin(Zmeasure(1,i))^2;
Zmeasure(1,i)=atan((y(i)-yradarpositon)/(x(i)-xradarpositon))+random('Normal',0,azimutherror,1,1);
Zmeasure(2,i)=sqrt((y(i)-yradarpositon)^2+(x(i)-xradarpositon)^2)+random('Normal',0,rangeerror,1,1);
xgamaP2(:,j)=xestimate-cho(:,j);
end
Xsigma=[xestimate xgamaP1 xgamaP2];
F=A;
Xsigmapre=F*Xsigma;
xpred=zeros(Anoise,1);
for j=1:2*L+1
xpred=xpred+Wm(j)*Xsigmapre(:,j);
processnoise=1; %%过程噪声均方差
tao=[t^3/3 t^2/2 0 0;
t^2/2 t 0 0;
0 0 t^3/3 t^2/2;
0 0 t^2/2 t]; %% the input matrix of process
G=[t^2/t ];
a=35*pi/180;
xestimate=[Zmeasure(2,i)*cos(Zmeasure(1,i)) 0 Zmeasure(2,i)*sin(Zmeasure(1,i)) 0 ]';
end
cho=(chol(P*(L+ramda)))';%
for j=1:L
xgamaP1(:,j)=xestimate+cho(:,j);
ypred=zeros(2,1);
sumx=0;
sumy=0;
sumxukf=0;
sumyukf=0;
sumxekf=0;
sumyekf=0; %%%统计的初值
L=4;
alpha=1;
kalpha=0;
belta=2;
ramda=3-L;
azimutherror=0.015; %%方位均方误差
rangeerror=100; %%距离均方误差
end
Noise1=Anoise;
ppred=zeros(Noise1,Noise1);
for j=1:2*L+1
ppred=ppred+Wc(j)*(Xsigmapre(:,j)-xpred)*(Xsigmapre(:,j)-xpred)';
end
ppred=ppred+processerror;
vNoise = size(processerror,1);
wNoise = size(measureerror,1);
A=[1 t 0 0;
0 1 0 0;
0 0 1 t;
0 0 0 1];
Anoise=size(A,1);
for j=1:2*L+1
Wm(j)=1/(2*(L+ramda));
Wc(j)=1/(2*(L+ramda));
P=[xerror xerror/t xyerror xyerror/t;
xerror/t 2*xerror/(t^2) xyerror/t 2*xyerror/(t^2);
xyerror xyerror/t yerror yerror/t;
xyerror/t 2*xyerror/(t^2) yerror/t 2*yerror/(t^2)];
chor=(chol((L+ramda)*ppred))';
for j=1:L
XaugsigmaP1(:,j)=xpred+chor(:,j);
XaugsigmaP2(:,j)=xpred-chor(:,j);
end
Xaugsigma=[xpred XaugsigmaP1 XaugsigmaP2 ];
for j=1:2*L+1
Ysigmapre(1,j)=atan(Xaugsigma(3,j)/Xaugsigma(1,j)) ;
Ysigmapre(2,j)=sqrt((Xaugsigma(1,j))^2+(Xaugsigma(3,j))^2);
end
ypred=zeros(2,1);
for j=1:2*L+1
a_v=5/100;
a_sensor=45*pi/180;
x(1)=8000; %%初始位置
y(1)=12000;
for i=1:200
x(i+1)=x(i)+v*cos(a)*t;
y(i+1)=y(i)+v*sin(a)*t;
end
for i=1:200
xradarpositon=0;
yradarpositon=0;
clear all
v=150; %%目标速度
v_sensor=0;%%传感器速度
t=1; %%扫描周期
xradarpositon=0; %%传感器坐标
yradarpositon=0; %%
ppred=zeros(4,4);
Pzz=zeros(2,2);
Pxx=zeros(4,2);
xpred=zeros(4,1);
yerror=rangeerror^2*sin(Zmeasure(1,i))^2+Zmeasure(2,i)^2*azimutherror^2*cos(Zmeasure(1,i))^2;
xyerror=(rangeerror^2-Zmeasure(2,i)^2*azimutherror^2)*sin(Zmeasure(1,i))*cos(Zmeasure(1,i));