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[问题求助] 卡尔曼算法的matlab程序

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    发表于 2011-11-26 16:16 |只看该作者 |正序浏览
    |招呼Ta 关注Ta
    求卡尔曼算法的matlab预测程序
    zan
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    yulun9988        

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    厚积薄发 发表于 2011-11-28 10:48
    0 {6 N' w2 L1 zmatlab下面的kalman滤波程序
    / O9 G" K7 e. u8 v' k5 }clear  N=200; w(1)=0;   , O9 \& `* [$ F
    w=randn(1,N)
    7 }4 W( i9 V# q5 d# I$ k
    强大呀,下了
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    群组: 2011年第一期数学建模

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    群组: 第二届数模基础实训

    群组: 2012第二期MCM/ICM优秀

    群组: MCM优秀论文解析专题

    matlab下面的kalman滤波程序- `4 x8 w2 U( _# \
    clear  N=200; w(1)=0;   3 I9 K9 W) H: q# H5 K. r) ~
    w=randn(1,N) 1 _& J. i- _- b' o, o
    x(1)=0;   
    & ~9 |: a( `9 _9 \. [" [a=1;   
    6 _8 O6 d) D* o6 ]for k=2:N;   ; ^2 R, E( _4 D* j
    x(k)=a*x(k-1)+w(k-1);   
    0 v* q5 h! s! \0 E$ \end   
    & i3 N$ m7 b8 Z9 S* {' [V=randn(1,N);   0 \5 @# X, c5 a/ F! Z( N
    q1=std(V);   4 Y! l* j* K, J8 a
    Rvv=q1.^2;   , U* V) a- |# e2 r6 M# R; w
    q2=std(x);   
    : k/ B4 X+ U+ ARxx=q2.^2;   " Y/ y2 x8 V  V0 L1 ?5 d! B2 a
    q3=std(w);   " M; s4 K1 i' @% K2 B: v
    Rww=q3.^2;   : {' d5 {& E0 F- ?( }
    c=0.2;   % R0 y* \9 U' l4 `5 \
    Y=c*x+V;   
    : q3 U. [; [5 \p(1)=0;   
    $ j  [# W2 M) a' }! @s(1)=0;
    : g0 z7 _" E; P* S: k) N- \for t=2:N;   0 t/ X4 ~4 m! A5 x
    p1(t)=a.^2*p(t-1)+Rww;   
    4 L7 Z, I7 C: t: R$ t3 ab(t)=c*p1(t)/(c.^2*p1(t)+Rvv);   ' Z( b# P$ P& k
    s(t)=a*s(t-1)+b(t)*(Y(t)-a*c*s(t-1));   
    / y. `; c. B: Np(t)=p1(t)-c*b(t)*p1(t);   
    , @# [6 Z, h- [+ j" E2 c6 Zend   
    ' k* S  Z9 D  i0 F' ot=1:N;   
    : B, Q6 n$ V. s9 f' @plot(t,s,'r',t,Y,'g',t,x,'b');   ; K# [2 z2 s, L5 W" \* e, n
    function [x, V, VV, loglik] = kalman_filter(y, A, C, Q, R, init_x, init_V, varargin)   2 y* w0 |9 d4 B7 |# X4 A
    % Kalman filter.   / E3 {; q% \$ S( ~
    % [x, V, VV, loglik] = kalman_filter(y, A, C, Q, R, init_x, init_V, ...)   
    ( v$ Z( L7 [5 b8 F+ @2 ~7 e- h%   3 @+ T2 Y$ |8 y4 h, Q
    % INPUTS:   ' e( o4 j7 c$ [) Q) t
    % y(:,t) - the observation at time t   
    " L. [0 |3 P; j. C% A - the system matrix   
    , J8 I; R3 A$ o$ Y# E' T% C - the observation matrix   
    ' M. j; d5 f# b0 I% Q - the system covariance   3 O) n& U0 G8 o% j& g( \
    % R - the observation covariance   
    3 q1 d7 G( p8 a& i7 b# e% init_x - the initial state (column) vector   
    6 b( x# V" r* x  d% init_V - the initial state covariance   , V/ y( e# C/ ]
    %   7 D: q5 C* D, X# h3 W! f6 E/ T4 O1 o
    % OPTIONAL INPUTS (string/value pairs [default in brackets])   
    8 Y3 _' e8 y* p0 `$ M3 j! }% 'model' - model(t)=m means use params from model m at time t [ones(1,T) ]   % m4 ?& s, h) Y7 S' n: ^" R3 ^$ \
    % In this case, all the above matrices take an additional final dimension,   - t; P( n) ~5 ~3 }; h9 `1 `
    % i.e., A(:,:,m), C(:,:,m), Q(:,:,m), R(:,:,m).   
      I0 C' e/ T4 C6 w3 {1 K# A% However, init_x and init_V are independent of model(1).   
    ) P6 C% z1 L* T. y3 @8 }% 'u' - u(:,t) the control signal at time t [ [] ]   
    4 X% e3 k! l: f" C9 _% 'B' - B(:,:,m) the input regression matrix for model m   
    $ T+ R5 ^6 d  c! j% P1 N4 a% ^%   / J& _4 F- G& ]
    % OUTPUTS (where X is the hidden state being estimated)   1 x, m+ r. t5 }8 B5 l% x4 R* s5 v
    % x(:,t) = E[X(:,t) | y(:,1:t)]   
    ' C/ R# `% e! k$ Q- z& |% V(:,:,t) = Cov[X(:,t) | y(:,1:t)]   
    ( l4 r9 C, E: L  `+ Z6 U% VV(:,:,t) = Cov[X(:,t), X(:,t-1) | y(:,1:t)] t >= 2   - @1 L) e7 k/ E
    % loglik = sum{t=1}^T log P(y(:,t))   
    5 }' B1 ?* y$ H4 W* H" D: j) F8 w%   6 m  k5 Q, M9 S' P1 h
    % If an input signal is specified, we also condition on it:   
    5 z  u3 ~9 y* d: T5 e, O- E& a% e.g., x(:,t) = E[X(:,t) | y(:,1:t), u(:, 1:t)]   6 Q/ p+ \4 _* W3 I
    % If a model sequence is specified, we also condition on it:   
    8 |( {3 R6 d2 _4 H$ F1 L8 l! `% e.g., x(:,t) = E[X(:,t) | y(:,1:t), u(:, 1:t), m(1:t)]   
    % O8 \4 G! M; ~[os T] = size(y);   
    $ [0 I" w* V3 r8 L3 U# [ss = size(A,1); % size of state space   , x- S" H; _* l. ~. J$ F* ~$ a
    % set default params   ( h% G2 Z0 m* ~+ f
    model = ones(1,T);   5 {- X) S+ U. w
    u = [];   
    0 B- o- b# s0 n% a8 O( OB = [];   
    2 y2 y" G5 a( v4 S. Y, Rndx = [];   1 u) J5 W, e' `3 _5 \3 `
    args = varargin;   
    1 b( u6 o1 |0 Enargs = length(args);   
    . O% X7 T% H' ?2 }$ r7 Vfor i=1:2:nargs   
    7 ^9 n/ U0 h' P, y1 U9 Mswitch args   
    " t% n, T) k( ?case 'model', model = args{i+1};   8 y3 i$ T- |; R0 p6 ~
    case 'u', u = args{i+1};   8 W; A2 g6 j9 K
    case 'B', B = args{i+1};   
    ( Y/ j0 p+ Y. u; D& u3 ]4 ]; ]  rcase 'ndx', ndx = args{i+1};   ' R2 S' R+ B3 e4 [( k# P
    otherwise, error(['unrecognized argument ' args])   
    4 M1 q5 r9 k; k5 t1 U. B4 K" j% _" [end   + @5 `- Q+ i5 B4 `. _1 u
    end   ' W, Y% O6 N9 u& \/ N# w+ ]" y+ E
    x = zeros(ss, T);   
    & x1 Z* o" g# ^; {V = zeros(ss, ss, T);   
    5 O( F% j, C- m3 _  E4 l; U4 ~$ ZVV = zeros(ss, ss, T);   1 @- v0 e4 n& ]; T
    loglik = 0;   
    : w9 d  `$ x- D% z+ Sfor t=1:T   m = model(t);   
    6 }  I4 U3 Y5 x( [$ O& x9 g) Hif t==1   %prevx = init_x(:,m);   5 \, a# u& J) _  E1 p& b6 r! M
    %prevV = init_V(:,:,m);   
    0 A; V3 l# H0 Q8 b# x  a* J4 Q, nprevx = init_x;   5 f/ T. B: p' C" N% \2 {+ `* ]
    prevV = init_V;   
    4 W0 j' q9 w+ C6 W: pinitial = 1;   4 P8 G: K0 Y6 s; F. c
    else   prevx = x(:,t-1);   
    - K8 q) L* \. `: l; V$ LprevV = V(:,:,t-1);   4 n% g8 g3 S0 r
    initial = 0;   * ]3 Q8 }9 s0 v+ U& C* [: y$ C$ ^
    end   
    # |/ l" `/ ?" {( {, h4 ]if isempty(u)   * r' ^# u! S. f4 F( u7 @
    [x(:,t), V(:,:,t), LL, VV(:,:,t)] = ...   ! y+ D2 ^/ `$ H! D+ W& j9 z6 `
    kalman_update(A(:,:,m), C(:,:,m), Q(:,:,m), R(:,:,m), y(:,t), prevx, prevV, 'initial', initial);   else   + S( O' |1 }0 m% C8 N' a
      if isempty(ndx)   [x(:,t), V(:,:,t), LL, VV(:,:,t)] = ...   * O& _% T" M# q, C# a
         kalman_update(A(:,:,m), C(:,:,m), Q(:,:,m), R(:,:,m), y(:,t), prevx, prevV, ...   'initial', initial,     'u', u(:,t), 'B', B(:,:,m));   
    9 o# `/ y* K# }3 n7 x* w; celse   8 E- ^8 U+ w0 {: k% @
    i = ndx;   2 v( f: @* H7 q! s) ?/ f/ _
    % copy over all elements; only some will get updated   x(:,t) = prevx;   ! Y7 y/ m1 {8 {4 {; N  Z, u& J% B
    prevP = inv(prevV);   
    & a4 y/ H7 d( n: tprevPsmall = prevP(i,i);   * P' v4 ~/ @; N# a& _" Z
    prevVsmall = inv(prevPsmall);   ( V) U7 I8 D, O, E
    [x(i,t), smallV, LL, VV(i,i,t)] = ...   kalman_update(A(i,i,m), C(:,i,m), Q(i,i,m), R(:,:,m), y(:,t), prevx(i), prevVsmall, ...   'initial', initial, 'u', u(:,t), 'B', B(i,:,m));   
    - L) y0 m' J* I5 vsmallP = inv(smallV);   
    ) k$ [  b& B% u9 S. A- M' gprevP(i,i) = smallP;   
    ) K7 y* l, i: C% ^5 H% d# \: ]V(:,:,t) = inv(prevP);   4 o( K3 G3 N8 }( w1 K1 U! p
    end   
    8 \8 V' X4 X! ^end   4 O' @7 \& s) f$ Y: Z$ I
    loglik = loglik + LL;   * N8 b- U* T* [3 G+ r1 W/ l
    end
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