【MATLAB例程】三维下的IMM(交互式多模型),模型使用CV(匀速)和CA(匀加速)

给出三维下的交互式多模型(IMM)matlab例程,模型使用匀速运动CV和匀加速运动CA,滤波使用EKF(扩展卡尔曼滤波)

文章目录

代码运行结果

三维运动轨迹对比:

模型概率变化过程:

位置估计误差曲线分析(RMSE):

程序结构

代码讲解

模型定义:

  • CV模型:状态包含位置、速度和零加速度(9维状态),状态转移矩阵忽略加速度项
  • CA模型:完整包含位置、速度和加速度(9维状态),状态转移矩阵包含二次项
  • 过程噪声矩阵Q分别根据两种模型的运动特性推导

轨迹生成:

  • 前50步使用CV模型生成匀速运动
  • 后50步使用CA模型生成匀加速运动
  • 添加高斯白噪声模拟实际测量

IMM核心流程:

-输入交互:计算模型混合概率,生成各模型的初始条件

  • 并行滤波:对每个模型独立进行卡尔曼滤波
  • 概率更新:根据似然函数更新模型概率
  • 输出融合:加权综合各模型结果

matlab源代码

部分代码:

matlab 复制代码
%% 三维IMM算法示例(CV和CA模型)
% 2025-02-28/Ver1
clc; clear; close all;
rng(0);
%% 参数设置
dt = 1;              % 时间步长
sigma_a = 0.1;       % CV模型过程噪声强度
sigma_b = 0.1;       % CA模型过程噪声强度
R = diag([1,1,1]);   % 测量噪声协方差
N = 100;             % 总时间步数
a_x = 0.2; % CA时的x轴加速度
a_y = 0.1; % CA时的y轴加速度
a_z = 0; %CA时的Z轴加速度
% 模型转移概率矩阵
TP = [0.8 0.2;       % 从模型1到模型1和2的概率
      0.2 0.8];      % 从模型2到模型1和2的概率
mu = [0.5; 0.5];     % 初始模型概率

%% 模型定义
% CV模型参数(状态维度:9维 [x,vx,0,y,vy,0,z,vz,0])
F_CV = kron(eye(3), [1 dt 0; 0 1 0; 0 0 1]);
Q_CV = kron(eye(3), [(dt^3/3)*sigma_a^2 (dt^2/2)*sigma_a^2 0;
                    (dt^2/2)*sigma_a^2 dt*sigma_a^2       0;
                    0                 0                0]);

完整代码:https://download.csdn.net/download/callmeup/90439857

如需帮助,或有导航、定位滤波相关的代码定制需求,请点击下方卡片联系作者

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