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
信奥卷王8 小时前
[GESP202609 六级] 分树规划
算法
夏幻灵8 小时前
LeetCode 21:合并两个有序链表——双指针与哑节点详解
算法·leetcode·链表
徐小黑ACG9 小时前
Golang 基础05 结构体struct
开发语言·算法·golang
Navigator_Z10 小时前
LeetCode //C - 1286. Iterator for Combination
c语言·算法·leetcode
北极有牛10 小时前
cpp学习笔记--常量指针
java·开发语言·算法
GPU实战笔记10 小时前
云端 GPU 训练的账户余额提醒:它能说明什么,不能说明什么?
深度学习·算法·成本管理·gpu云计算·云端训练
浮链序11 小时前
怎么证明"你这个模型是偷我的"——把蒸馏变成取证工具
算法·安全·llm
小O的算法实验室11 小时前
IEEE TMC,面向异构物联网的多目标量子行为拓扑优化算法
算法
liliangcsdn11 小时前
派息率指标的应用探索和分析
大数据·算法