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內容簡介

　　本書主要介紹數(shù)字信號處理中的卡爾曼（Kalman）濾波算法及在相關領域應用。全書共7章。第1章為緒論。第2章介紹MATLAB算法仿真的編程基礎。第3章介紹線性Kalman濾波。第4章討論擴展Kalman濾波，并介紹其在目標跟蹤和制導領域的應用和算法仿真。第5章介紹UKF濾波算法，同時也給出其應用領域內的算法仿真實例。第6章介紹了交互多模型Kalman濾波算法。第7章介紹Simulink環(huán)境下，如何通過模塊庫和S函數(shù)構建Kalman濾波器，并給出了系統(tǒng)是線性和非線性兩種情況的濾波器設計方法。

作者簡介

　　黃小平，男，1984年生，現(xiàn)為高校教師，畢業(yè)于北京航空航天大學控制科學與工程專業(yè)，長期從事物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)的目標定位和跟蹤技術研究，擅長Kalman濾波等狀態(tài)估計算法。

圖書目錄

第1章緒論 1
1.1 濾波的基礎知識 1
1.2 Kalman濾波的背景 1
1.3 Kalman濾波的發(fā)展過程 2
1.4 Kalman濾波的應用領域 4
第2章 MATLAB仿真基礎 6
2.1 MATLAB簡介 6
2.1.1 MATLAB發(fā)展歷史 6
2.1.2 MATLAB 7.1的系統(tǒng)簡介 7
2.1.3 M文件編輯器的使用 10
2.2 數(shù)據(jù)類型和數(shù)組 12
2.2.1 數(shù)據(jù)類型概述 12
2.2.2 數(shù)組的創(chuàng)建 13
2.2.3 數(shù)組的屬性 15
2.2.4 數(shù)組的操作 16
2.2.5 結構體和元胞數(shù)組 19
2.3 程序設計 21
2.3.1 條件語句 21
2.3.2 循環(huán)語句 23
2.3.3 函數(shù) 25
2.3.4 畫圖 27
2.4 小結 29
第3章線性Kalman濾波 30
3.1 Kalman濾波原理 30
3.1.1 射影定理 30
3.1.2 Kalman濾波器 33
3.1.3 Kalman濾波的參數(shù)處理 37
3.2 Kalman濾波在溫度測量中的應用 39
3.2.1 原理介紹 39
3.2.2 MATLAB仿真程序 42
3.3 Kalman濾波在自由落體運動目標跟蹤中的應用 44
3.3.1 狀態(tài)方程的建立 44
3.3.2 MATLAB仿真程序 47
3.4 Kalman濾波在船舶GPS導航定位系統(tǒng)中的應用 50
3.4.1 原理介紹 50
3.4.2 MATLAB仿真程序 53
3.5 Kalman濾波在石油地震勘探中的應用 55
3.5.1 石油地震勘探白噪聲反卷積濾波原理 55
3.5.2 石油地震勘探白噪聲反卷積濾波仿真實現(xiàn) 57
3.5.3 MATLAB仿真程序 58
3.6 Kalman濾波在視頻圖像目標跟蹤中的應用 60
3.6.1 視頻圖像處理的基本方法 61
3.6.2 Kalman濾波對自由下落的皮球跟蹤應用 68
3.6.3 目標檢測MATLAB程序 70
3.6.4 Kalman濾波視頻跟蹤MATLAB程序 72
第4章擴展Kalman濾波 77
4.1 擴展Kalman濾波原理 77
4.1.1 局部線性化 77
4.1.2 線性Kalman濾波 79
4.2 簡單非線性系統(tǒng)的擴展Kalman濾波器設計 80
4.2.1 原理介紹 80
4.2.2 標量非線性系統(tǒng)EKF的MATLAB程序 83
4.3 EKF在目標跟蹤中的應用 84
4.3.1 目標跟蹤數(shù)學建模 84
4.3.2 基于觀測距離的EKF目標跟蹤算法 85
4.3.3 基于距離的目標跟蹤算法MATLAB程序 87
4.3.4 基于EKF的純方位目標跟蹤算法 89
4.3.5 純方位目標跟蹤算法MATLAB程序 91
4.4 EKF在純方位尋的導彈制導中的應用 94
4.4.1 三維尋的制導系統(tǒng) 94
4.4.2 EKF在尋的制導問題中的算法分析 96
4.4.3 仿真結果 97
4.4.4 尋的制導MATLAB程序 99
第5章無跡Kalman濾波 103
5.1 無跡Kalman濾波原理 103
5.1.1 無跡變換 103
5.1.2 無跡Kalman濾波算法實現(xiàn) 105
5.2 無跡Kalman濾波在單觀測站目標跟蹤中的應用 107
5.2.1 原理介紹 107
5.2.2 仿真程序 108
5.3 UKF在勻加速度直線運動目標跟蹤中的應用 111
5.3.1 原理介紹 111
5.3.2 仿真程序 113
5.4 UKF與EKF算法的應用比較 116
第6章交互多模型Kalman濾波 119
6.1 交互多模型Kalman濾波原理 119
6.2 交互多模型Kalman濾波在目標跟蹤中的應用 122
6.2.1 問題描述 122
6.2.2 IMM濾波器設計 123
6.2.3 仿真分析 124
6.2.4 IMM Kalman濾波算法MATLAB仿真程序 126
第7章 Kalman濾波的Simulink仿真 132
7.1 Simulink概述 132
7.1.1 Simulink啟動 132
7.1.2 Simulink仿真設置 134
7.1.3 Simulink模塊庫簡介 139
7.2 S函數(shù) 143
7.2.1 S函數(shù)原理 143
7.2.2 S函數(shù)的控制流程 147
7.3 線性Kalman的Simulink仿真 148
7.3.1 一維數(shù)據(jù)的Kalman濾波處理 148
7.3.2 狀態(tài)方程和觀測方程的Simulink建模 154
7.3.3 基于S函數(shù)的Kalman濾波器設計 160
7.4 非線性Kalman濾波 167
7.4.1 基于Simulink的EKF濾波器設計 167
7.4.2 基于Simulink的UKF濾波器設計 174
7.5 小結 179