扩展卡尔曼滤波(EKF)的限制

当f (x)或h (x)接近线性时,EKF在许多实际问题上表现良好。然而,它在高度非线性的区域中失败了

EKF的概念是基于模型的线性化而提出的。EKF估计包括线性化误差。线性化误差取决于相对于传播的不确定度的函数的非线性度,如下图所示。

图13.13:线性化误差

线性化误差-二D例

让我们看看线性化误差对极性到笛卡尔变换的影响。假设在极坐标下为一个正态分布的随机变量。我们想在笛卡尔坐标系中估计随机变量参数。一个距离向量r和一个角度θ描述了极坐标中的任何值。在笛卡尔坐标中,这些值用x和y坐标来描述。r、θ和x、y之间的依赖关系是非线性的:

极坐标下的随机变量参数(r、θ)为


σ= 0 *.* 05 0 *.* 5
我们在极坐标中生成了1000个正态分布的随机点(样本)。每个样本在极坐标中代表一个可能的变量值。然后我们将所有的样本从极坐标转换为笛卡尔坐标。在极坐标上的随机变量分布是正态的。

左边的图描述了极坐标下随机变量的随机样本。右图描述了变换后随机变量在笛卡尔坐标下的随机样本。图上的椭圆表示随机变量的协方差

图13.15: EKF线性化的协方差。

我们可以看到实际和EKF线性化协方差之间的显著差异。EKF线性化的协方差包含了一个较高的线性化误差。

EKF产生了一个错误的估计。EKF估计的不确定性也相对较低(误差椭圆相对较窄)。EKF对一个错误的估计过于自信了!

扩展卡尔曼滤波器的一个常见选择是无味卡尔曼滤波器。

下面的图比较了EKF和UKF线性化的协方差。

图13.16: EKF vs。UKF线性化协方差。

我们可以看到,UKF线性化的协方差比EKF线性化的协方差更接近于实际的协方差

相关推荐
AiNightVision1 小时前
无人机夜视模块如何选择?——从参数指标到系统集成的完整选型指南
人工智能·算法·计算机视觉·车载系统·无人机·视频·智能硬件
牧羊人.3332 小时前
卷积神经网络之VGG
人工智能·深度学习·神经网络·算法·cnn
小郎君6583 小时前
Vue 多标签页的加载态设计:为什么我没有用 Suspense 实现 PageLoading
vue.js·算法
JJJennie7773 小时前
MAI Gateway私有化部署全攻略:大模型网关如何接入?附架构图
算法·gateway·ai网关·魔芋ai
東隅已逝,桑榆非晚3 小时前
算法3.双指针法-快乐数
c++·笔记·学习·算法
专注仿真3 小时前
卷积神经网络(CNN)算法详解
人工智能·python·算法·代码·大模型训练
FII工业富联科技服务3 小时前
多智能体如何进入制造现场?从业务协同到数字孪生验证
大数据·人工智能·算法·机器人·制造·数字孪生
≮傷£≯√4 小时前
httpserver_QNetWorkClient
算法
Evand J4 小时前
【PMSM例程11】永磁同步电机(PMSM)基于UKF的转速与转子位置估计。附下载链接
算法·matlab·卡尔曼滤波·永磁同步电机·ukf·pmsm·位置估计
货拉拉技术4 小时前
记忆即智能:重构对话式AI Agent认知基座的四层渐进式记忆与自进化系统
人工智能·算法