在 Android 上实现 JKalman

Question

有很多关于从加速度计数据、其他传感器数据中去除噪声、计算时空状态以及在 Android 和其他设备中使用卡尔曼滤波器的问题。

显然，最简单的方法是在 Android 上为稳定的移动设备（例如汽车）实施 JKalman 过滤器。

但是看JKalman代码包中的示例实现，并没有多说，其实和其他的Kalman实现有很大的不同。

他们像这样实例化一个 Kalman 类：

JKalman kalman = new JKalman(4, 2);

根据定义在哪里

public JKalman(int dynam_params, int measure_params) throws Exception {
    this(dynam_params, measure_params, 0);
}

dynam_params 是“测量向量维数”，measure_params 是“状态向量维数”。

Android中读取的传感器数据应该如何映射到这些？

以下是要查看的加速度计数据，即每 500 毫秒采样一次。在其他听众中，有来自陀螺仪和指南针的数据。我应该如何将这些数据转换为卡尔曼的输入？

    @Override
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
        actualTime = System.currentTimeMillis();
        if(actualTime - lastUpdateAcc < 500)
            return;
        else{
            lastUpdateAcc = actualTime;
            //update myPosition
            TextView tv = (TextView)findViewById(R.id.textView3);
            tv.setText(String.format("X: %8.4f -- Y: %8.4f -- Z: %8.4f",
                    event.values[0], event.values[1], event.values[2]));
            //draw on the screen

            //draw new path, if one exists
        }
    }

Answer 1

看来您需要 3D JKalman 过滤器。你可以试试这个：

JKalman kalman = new JKalman(6, 3);

Matrix s = new Matrix(6, 1); // state [x, y, z, dx, dy, dz]        
Matrix c = new Matrix(6, 1); // corrected state
Matrix m = new Matrix(3, 1); // measurement [x, y, z]

// the initial values follow (sorry for programming in stackoverflow):
m.set(0, 0, x);
m.set(1, 0, y);
m.set(2, 0, z);

// transitions for x, y, z, dx, dy, dz (velocity transitions)
double[][] tr = { {1, 0, 0, 1, 0, 0}, 
                  {0, 1, 0, 0, 1, 0}, 
                  {0, 0, 1, 0, 0, 1}, 
                  {0, 0, 0, 1, 0, 0}, 
                  {0, 0, 0, 0, 1, 0}, 
                  {0, 0, 0, 0, 0, 1} };
kalman.setTransition_matrix(new Matrix(tr));

请按照 KalmanTest.java 中的示例检查是否有错误。

Answer 2

这就是我使用 2 个变量 (GPS:LAT, LON) 的方式：

import jkalman.JKalman;
import jama.Matrix;

public class KalmanFilter {
    private int variables;
    private JKalman kalman;
    private Matrix s; // state [x, y, dx, dy, dxy]
    private Matrix c; // corrected state [x, y, dx, dy, dxy]
    private Matrix m; // measurement [x]

    /*
     * Inicializa el filtro kalman con 2 variables
     */
    public void initialize2() throws Exception{
        double dx, dy;

        if(variables != 0){
             throw new RuntimeException();
        }
        variables = 2;
        kalman = new JKalman(4, 2);

        // constant velocity
        dx = 0.2;
        dy = 0.2;

        s = new Matrix(4, 1); // state [x, y, dx, dy, dxy]        
        c = new Matrix(4, 1); // corrected state [x, y, dx, dy, dxy]                

        m = new Matrix(2, 1); // measurement [x]
        m.set(0, 0, 0);
        m.set(1, 0, 0);

        // transitions for x, y, dx, dy
        double[][] tr = { {1, 0, dx, 0}, 
                          {0, 1, 0, dy}, 
                          {0, 0, 1, 0}, 
                          {0, 0, 0, 1} };
        kalman.setTransition_matrix(new Matrix(tr));

        // 1s somewhere?
        kalman.setError_cov_post(kalman.getError_cov_post().identity());

    }

    /*
     * Aplica Filtro a variables
     */
    public void push(double x,double y) throws Exception{
         m.set(0, 0, x);
         m.set(1, 0, y);

         c = kalman.Correct(m);
         s = kalman.Predict();
    }

    /*
     * obtiene arreglo con datos filtrados.
     */
    public double[] getKalmanPoint2() throws Exception{
        double[] point = new double[2];
        point[0] = c.get(0,0);
        point[1] = c.get(1,0);
        return point;
    }

    /*
     * obtiene arreglo con prediccion de punto.
     */
    public double[] getPredict2() throws Exception{
        double[] point = new double[2];
        point[0] = s.get(0,0);
        point[1] = s.get(1,0);
        return point;
    }

    /*
     * obtiene cantidad de variables del objeto
     */
    public int getNVariables() throws Exception{
        return this.variables;
    }

}

但我不知道如何设置第一个点，我总是从 (0,0) 开始并取 50 个样本到达该点，循环不是很优雅。

Answer 3

You cannot make a general-purpose position tracking app 只是因为陀螺仪太吵了。 （是的，是陀螺仪而不是加速度计。）

至于室内定位，另见上述链接。