[發明專利]基于卡爾曼濾波器的系統狀態預測裝置和方法

有效

• 申請號: 201710481887.4
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN109117965B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 宮原俊二
• 申請（專利權）人: 毫末智行科技有限公司
• 主分類號: G06Q10/02
• 分類號: G06Q10/02;G06F17/18
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇

本公開提供一種基于卡爾曼濾波器的系統狀態預測裝置和方法，涉及工程技術領域，能夠準確地預測系統狀態，該基于卡爾曼濾波器的系統狀態預測裝置包括：先驗狀態預測模塊，用于根據1至t?1時刻的測量值來預測t時刻的先驗狀態估計值；測量值獲取模塊，用于獲取t時刻的測量值；噪聲過濾模塊，用于過濾所獲取的t時刻的測量值中的非高斯噪聲；后驗狀態估計模塊，用于基于所預測的t時刻的先驗狀態估計值和過濾了非高斯噪聲后的t時刻的測量值來估計t時刻的后驗狀態估計值。

技術領域

本公開涉及工程技術領域，特別涉及一種基于卡爾曼濾波器的系統狀態預測裝置和方法。

背景技術

目前，通常采用卡爾曼濾波器進行目標追蹤。然而，由于現有的卡爾曼濾波器假設目標追蹤過程中的噪聲以及測量噪聲滿足高斯分布，因此，在實際的目標追蹤過程中的噪聲以及測量噪聲不滿足高斯分布的情況下，卡爾曼濾波器不能準確地進行目標追蹤。

發明內容

有鑒于此，本公開旨在提出一種基于卡爾曼濾波器的系統狀態預測裝置，以便能夠準確地預測系統狀態。

為達到上述目的，本公開的技術方案是這樣實現的：

一種基于卡爾曼濾波器的系統狀態預測裝置，該裝置包括：

先驗狀態預測模塊，用于根據1至t-1時刻的測量值來預測t時刻的先驗狀態估計值；

測量值獲取模塊，用于獲取t時刻的測量值；

噪聲過濾模塊，用于過濾所獲取的t時刻的測量值中的非高斯噪聲；

后驗狀態估計模塊，用于基于所預測的t時刻的先驗狀態估計值和過濾了非高斯噪聲后的t時刻的測量值來估計t時刻的后驗狀態估計值。

進一步的，所述噪聲過濾模塊通過調整卡爾曼增益和/或對所獲取的t時刻的測量值進行預濾波來過濾所獲取的t時刻的測量值中的非高斯噪聲。

進一步的，在所獲取的t時刻的測量值與所預測的t時刻的先驗狀態估計值之間的誤差的值小于預設閾值時，所述噪聲過濾模塊將所述卡爾曼增益調整為

在所獲取的t時刻的測量值與所預測的t時刻的先驗狀態估計值之間的誤差的值大于所述預設閾值時，所述噪聲過濾模塊將所述卡爾曼增益調整為小于

其中，y_t表示t時刻的測量值，表示根據1至t-1時刻的測量值預測的t時刻的先驗狀態估計值，K_t表示卡爾曼增益，P_t/t-1表示所預測的t時刻的先驗狀態估計值所對應的協方差矩陣，H_t是觀察模型，R_t表示測量噪聲所對應的協方差矩陣。

進一步地，在所獲取的t時刻的測量值與所預測的t時刻的先驗狀態估計值之間的誤差的值大于所述預設閾值時，所述噪聲過濾模塊將所述卡爾曼增益調整為0。

進一步地，所述非高斯噪聲包括尖峰噪聲。

進一步地，所述系統狀態預測裝置為基于卡爾曼濾波器的目標追蹤裝置，且所述噪聲過濾模塊通過以下公式獲得所獲取的t時刻的測量值與所預測的t時刻的先驗狀態估計值之間的誤差的值r_t：