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徐亦達卡爾曼濾波自測題

https://www.youtube.com/watch?v=YhxuD00S9WA&pbjreload=10

https://github.com/roboticcam/matlab_demos/blob/master/kalman_demo.m

1.給定哪些變量,可以完全确定一個卡爾曼濾波過程。

   1)初始機率  2)隐狀态的條件機率,即transmition probability 3) 基于隐狀态的觀測機率,即 measurement   probability/ emit probability

2.三種常用的動态模型dynamic model有哪些:

  離散狀态動态模型 hmm;線性高斯動态模型;非線性非高斯動态模型 

3.畫出三種動态模型,以及對應的三個因子

狀态轉移機率
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測量機率
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初始機率
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離散狀态動态模型 hmm 狀态轉移矩陣,一行對應上一狀态,一列對應下一個狀态,每一行機率和為1,每一列機率和為1 any 給定
徐亦達卡爾曼濾波自測題
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線性高斯動态模型 kalman filter
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非線性非高斯動态模型 particle filter
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4.狀态轉移機率形式:

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,那麼函數形式什麼樣?

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  其中w是參數嗎?

w不是,是噪音,Q才是參數

5.觀測機率形式:

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  那麼函數形式是什麼樣?

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   那麼v是參數嗎?不是,是噪音,R是參數

6.舉例說明卡爾曼濾波的應用

   在一維有噪聲,加速運動中

7.寫出上應用中,通用卡爾曼濾波公式和其對應的具體形式。

徐亦達卡爾曼濾波自測題

     其中

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,那麼對應到通用卡爾曼公式形式為:

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, 對應到通用公式,B=0, 加号後面的式子是w的一部分,w的完整形式,是按照求出來高斯采樣後,加上這部分,共同了高斯噪聲。那麼參數Q,就是x_t的協方差

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而觀測機率函數對應的形式為:

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, 那麼y_t對應的協方差矩陣為,

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, 而結果裡面後面的一項是沒有意義的,可以直接扔掉,求得 y_t的方差,即

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8. 卡爾曼濾波裡面的filtering指的是什麼?

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9. 卡爾曼濾波裡面預測和更新公式各是什麼?

  預測:

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 更新:

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更詳細的用于計算的是:

預測是:

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更新是(主要是後面兩個式子,上面兩個式子S, K是中間變量):

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在預測和更新公式裡面,A,B, Q, H, R都是給定的,(比如在一維速度,加速度,位移例子中,如第七題中,A,B,Q,H,R都是對應到實體公式裡面去的), 初始值

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, 也是給定的,這樣就可以按照時間依次求出2,3,4...時刻的

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實際的預測值就是

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, 機率最大,作為預測輸出。

10. 推導卡爾曼更新update公式的遞歸形式

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其中

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11.協方差矩陣一定是方陣嗎?為什麼?

 covariance matrix, 是一個向量的協方差矩陣,是以i行與i列是同一個變量,是以是方陣。

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