基于范围的定位/三边测量:使用卡尔曼滤波器求解,使用粒子滤波器进行平滑(反之亦然)?

时间:2017-01-19 14:59:17

标签: positioning smoothing kalman-filter trilateration particle-filter

所以,在这个问题中,如果我是正确或没有,我会很感激提示和进一步的信息。

要计算固定锚点(如GPS)的距离测量位置,您需要解决三边测量问题,例如:非线性最小二乘法,几何算法或粒子滤波器,它们也能够解决三边测量问题 - 这样的问题。

由于噪音/错误,结果可能是锯齿状线 - >你可以使用卡尔曼滤波器来平滑它。到目前为止:粒子计算,卡尔曼 - 平滑。现在:

  1. 是否可以使用卡尔曼滤波器来平滑已经存在的结果,但是要解决这种三边测量问题呢?

  2. 关于粒子滤波器:如何使用粒子滤波器来解决三边测量问题,但是要使已经存在的结果平滑(例如用NLLS计算)?

  3. 最好,感谢任何提示,论文,视频,解决方案等!

1 个答案:

答案 0 :(得分:2)

卡尔曼滤波器是线性高斯问题的最优解算器。它通常用于解决三边测量问题(问题1)。为了在这个问题中使用它,雅可比行星(距离测量相对于位置的偏导数)在当前位置估计处被线性化。该过程,雅可比行列式的线性化,将卡尔曼滤波器定义为文献中的扩展卡尔曼滤波器或EKF。这适用于GPS,因为发射机的范围非常大,以至于如果卡尔曼滤波器被粗略地初始化(例如在100km内),由于位置误差导致的雅可比估计误差小到可以忽略不计。当“固定锚”离用户更近时,它会崩溃。锚点越近,到锚点的视线矢量越快地随位置估计而变化。在这些情况下,有时使用Unscented卡尔曼滤波器(UKF)或粒子滤波器(PF)代替EKF。

在我看来,KF和EKF的最佳介绍是Gelb的Applied Optimal Estimation。这本书自1974年以来一直出版,有一个原因。关于锚点关闭时EKF细分的讨论可以在Julier的文章“The Scaled Unscented Transformation”中找到,可以找到here

对于问题2,答案是肯定的,当然可以使用PF来平滑所创建的解决方案,例如,通过使用来自最小二乘解算器的逐个纪元的结果替换范围测量。位置。我不推荐这种方法。 PF的力量,以及我们为每个粒子计算一切的价格的原因是它处理非线性。在将问题交给PF之前将问题“预先线性化”会使其失败。