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EKF是非线性化版的KF,当transition模型很好时,EKF可以当做最优估计

1、历史

EKF来源于1959-1961年发表的关于KF论文,KF是具有加性高斯白噪声的线性系统的最佳估计方法,但是由于实际系统中大多数是非线性系统,因此NASA Ames提出了EKF,它利用了微积分和泰勒级数的知识,将非线性系统展开成线性系统的叠加。如果系统模型不知道或者不准确,则使用如粒子滤波的蒙特卡洛方法会得到更好的估计,但是蒙特卡洛的方法计算复杂度更高。

2、方程

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其中wk和vk是处理和观测噪声,同样也假设系统具有多向量的加性高斯白噪声,并且对应的方差为Qk和Rk;uk是控制向量;f是利用之前的状态来估计当前状态的函数;h是利用之前的观测值来估计当前观测值的函数,当前不好直接拿它们计算方差,而是计算它们的偏导数,也就是雅克比矩阵。

3、离散时间的预测和更新等式

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4、缺点

EKF在非线性模型中并不是最优估计,而且如果初始条件不准确或者处理模型不准确,滤波器可能快速发散,以及EKF会低估协方差矩阵。

5、Generalizations

连续时间EKF

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离散时间EKF

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高阶EKF

当测量噪声比较小的时候使用高阶EKF才会好处比较多。

非加性噪声的情况

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6、Modifications

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