卡尔曼滤波原理及应用——MATLAB仿真

第1章 绪论 1
1.1 滤波的基础知识 1
1.2 Kalman滤波的背景 1
1.3 Kalman滤波的发展过程 2
1.4 Kalman滤波的应用领域 4
第2章 MATLAB仿真基础 6
2.1 MATLAB简介 6
2.1.1 MATLAB发展历史 6
2.1.2 MATLAB 7.1的系统简介 7
2.1.3 M文件编辑器的使用 10
2.2 数据类型和数组 12
2.2.1 数据类型概述 12
2.2.2 数组的创建 13
2.2.3 数组的属性 15
2.2.4 数组的操作 16
2.2.5 结构体和元胞数组 19
2.3 程序设计 21
2.3.1 条件语句 21
2.3.2 循环语句 23
2.3.3 函数 25
2.3.4 画图 27
2.4 小结 29
第3章 线性Kalman滤波 30
3.1 Kalman滤波原理 30
3.1.1 射影定理 30
3.1.2 Kalman滤波器 33
3.1.3 Kalman滤波的参数处理 37
3.2 Kalman滤波在温度测量中的应用 39
3.2.1 原理介绍 39
3.2.2 MATLAB仿真程序 42
3.3 Kalman滤波在自由落体运动目标跟踪中的应用 44
3.3.1 状态方程的建立 44
3.3.2 MATLAB仿真程序 47
3.4 Kalman滤波在船舶GPS导航定位系统中的应用 50
3.4.1 原理介绍 50
3.4.2 MATLAB仿真程序 53
3.5 Kalman滤波在石油地震勘探中的应用 55
3.5.1 石油地震勘探白噪声反卷积滤波原理 55
3.5.2 石油地震勘探白噪声反卷积滤波仿真实现 57
3.5.3 MATLAB仿真程序 58
3.6 Kalman滤波在视频图像目标跟踪中的应用 60
3.6.1 视频图像处理的基本方法 61
3.6.2 Kalman滤波对自由下落的皮球跟踪应用 68
3.6.3 目标检测MATLAB程序 70
3.6.4 Kalman滤波视频跟踪MATLAB程序 72
第4章 扩展Kalman滤波 77
4.1 扩展Kalman滤波原理 77
4.1.1 局部线性化 77
4.1.2 线性Kalman滤波 79
4.2 简单非线性系统的扩展Kalman滤波器设计 80
4.2.1 原理介绍 80
4.2.2 标量非线性系统EKF的MATLAB程序 83
4.3 EKF在目标跟踪中的应用 84
4.3.1 目标跟踪数学建模 84
4.3.2 基于观测距离的EKF目标跟踪算法 85
4.3.3 基于距离的目标跟踪算法MATLAB程序 87
4.3.4 基于EKF的纯方位目标跟踪算法 89
4.3.5 纯方位目标跟踪算法MATLAB程序 91
4.4 EKF在纯方位寻的导弹制导中的应用 94
4.4.1 三维寻的制导系统 94
4.4.2 EKF在寻的制导问题中的算法分析 96
4.4.3 仿真结果 97
4.4.4 寻的制导MATLAB程序 99
第5章 无迹Kalman滤波 103
5.1 无迹Kalman滤波原理 103
5.1.1 无迹变换 103
5.1.2 无迹Kalman滤波算法实现 105
5.2 无迹Kalman滤波在单观测站目标跟踪中的应用 107
5.2.1 原理介绍 107
5.2.2 仿真程序 108
5.3 UKF在匀加速度直线运动目标跟踪中的应用 111
5.3.1 原理介绍 111
5.3.2 仿真程序 113
5.4 UKF与EKF算法的应用比较 116
第6章 交互多模型Kalman滤波 119
6.1 交互多模型Kalman滤波原理 119
6.2 交互多模型Kalman滤波在目标跟踪中的应用 122
6.2.1 问题描述 122
6.2.2 IMM滤波器设计 123
6.2.3 仿真分析 124
6.2.4 IMM Kalman滤波算法MATLAB仿真程序 126
第7章 Kalman滤波的Simulink仿真 132
7.1 Simulink概述 132
7.1.1 Simulink启动 132
7.1.2 Simulink仿真设置 134
7.1.3 Simulink模块库简介 139
7.2 S函数 143
7.2.1 S函数原理 143
7.2.2 S函数的控制流程 147
7.3 线性Kalman的Simulink仿真 148
7.3.1 一维数据的Kalman滤波处理 148
7.3.2 状态方程和观测方程的Simulink建模 154
7.3.3 基于S函数的Kalman滤波器设计 160
7.4 非线性Kalman滤波 167
7.4.1 基于Simulink的EKF滤波器设计 167
7.4.2 基于Simulink的UKF滤波器设计 174
7.5 小结 179