明白,你想做一个 基于协方差交叉(Covariance Intersection, CI)的多传感器融合算法仿真,并与 单传感器结果和 SCC(Sensor Cross Covariance, 假设这里是标准传感器协方差融合)融合 进行对比。下面我给你一个 完整 MATLAB 仿真示例框架,包括生成多传感器数据、CI融合、SCC融合和对比绘图。
clc; clear; close all;
%% 参数设置
dt = 1; % 采样时间
T = 50; % 仿真步数
x0 = [0; 0]; % 初始状态 [位置; 速度]
F = [1 dt; 0 1]; % 状态转移矩阵
Q = 0.01*[dt^3/3 dt^2/2; dt^2/2 dt]; % 系统噪声协方差
% 多传感器设置
R1 = 0.5^2; % 传感器1测量噪声方差
R2 = 1^2; % 传感器2测量噪声方差
H = [1 0]; % 测量矩阵
%% 初始化
x_true = zeros(2,T);
x_true(:,1) = x0;
z1 = zeros(1,T); z2 = zeros(1,T);
% 单传感器卡尔曼滤波初始化
x1_hat = zeros(2,T); P1 = eye(2);
x2_hat = zeros(2,T); P2 = eye(2);
% SCC初始化(假设传感器协方差已知)
x_scc = zeros(2,T); Pscc = eye(2);
% CI融合初始化
x_ci = zeros(2,T); Pci = eye(2);
%% 生成真实轨迹和测量
rng(0);
for k = 2:T
x_true(:,k) = F*x_true(:,k-1) + mvnrnd([0;0], Q)';
z1(k) = H*x_true(:,k) + sqrt(R1)*randn;
z2(k) = H*x_true(:,k) + sqrt(R2)*randn;
end
%% 仿真循环
for k = 2:T
%% 单传感器卡尔曼滤波器
% 传感器1
% 预测
x1_pred = F*x1_hat(:,k-1);
P1_pred = F*P1*F' + Q;
% 更新
K1 = P1_pred*H'/(H*P1_pred*H' + R1);
x1_hat(:,k) = x1_pred + K1*(z1(k) - H*x1_pred);
P1 = (eye(2) - K1*H)*P1_pred;
% 传感器2
x2_pred = F*x2_hat(:,k-1);
P2_pred = F*P2*F' + Q;
K2 = P2_pred*H'/(H*P2_pred*H' + R2);
x2_hat(:,k) = x2_pred + K2*(z2(k) - H*x2_pred);
P2 = (eye(2) - K2*H)*P2_pred;
%% SCC融合(简单加权融合)
% 假设协方差已知,使用最小方差加权
P_scc_inv = inv(P1) + inv(P2);
Pscc = inv(P_scc_inv);
x_scc(:,k) = Pscc * (inv(P1)*x1_hat(:,k) + inv(P2)*x2_hat(:,k));
%% CI融合
% CI算法
% 计算最优权重w,简单用0.5示例,也可优化
w = 0.5;
Pci = inv(w*inv(P1) + (1-w)*inv(P2));
x_ci(:,k) = Pci * (w*inv(P1)*x1_hat(:,k) + (1-w)*inv(P2)*x2_hat(:,k));
end
%% 绘图对比
figure;
plot(1:T, x_true(1,:), 'k', 'LineWidth',2); hold on;
plot(1:T, x1_hat(1,:), 'r--','LineWidth',1.5);
plot(1:T, x2_hat(1,:), 'b--','LineWidth',1.5);
plot(1:T, x_scc(1,:), 'g-.','LineWidth',1.5);
plot(1:T, x_ci(1,:), 'm','LineWidth',1.5);
legend('真实轨迹','传感器1','传感器2','SCC融合','CI融合');
xlabel('时间步'); ylabel('位置');
title('多传感器融合对比');
grid on;
[位置; 速度]
,使用线性动态模型。
PCI=(wP1−1+(1−w)P2−1)−1,xCI=PCI(wP1−1x1+(1−w)P2−1x2)P_{CI} = (w P_1^{-1} + (1-w) P_2^{-1})^{-1}, \quad x_{CI} = P_{CI} (w P_1^{-1} x_1 + (1-w) P_2^{-1} x_2)
https://www.52runoob.com/archives/7549
原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。
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