卡尔曼滤波及其应用(杨金显)13.1.pdf

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卡尔曼滤波及其应用(杨金显)13.1

线性系统理论 Kalman滤波及其应用 主讲人:杨金显 yangjinxian@hpu.edu.cn 电气工程与自动化学院 Kalman滤波来源 在学习卡尔曼滤波之前,首先看看为什么叫“卡尔曼”。跟 其他著名的理论(例如傅立叶变换,泰勒级数等等)一样, 卡尔曼也是一个人的名字,而跟他们不同的是,他是个现代 人! 1959 年起美国大空署即 NASA开始研究载人太空船登月方 案,当时提出了两个主要问题: ①中途导航和制导; ②液体 燃料助推器大挠度条件下的自动驾驶问题。因这两项研究的 工作量都很庞大,无力同时进行,选择了前者作为重点—— 宇宙飞船的测轨问题。 导航问题中主要解决对太空船运动状态的估计,量测信息来 自三个子系统:飞船装备的惯性测量装置、天文观测仪和地 面测轨系统,测轨数据经数据链传送至太空船。估计方法曾 试图采用递推加权最小二乘法和维纳滤波方法,均因精度满 足不了要求和计算过于繁杂而不得不放弃。 2 Kalman简介 R.E.Kalman, 1930年5月19日生于匈牙利布达佩 斯,分别于1953年和1954年在马萨诸塞州工业学院 电子工程系获得学士学位和硕士学位,1957年获得 主要奖项: 哥伦比亚大学获博士学位。 IEEE荣誉金 主要经历: 1958~1964年,在巴尔的摩的RIAS任 奖(1974 年)、IEEE 研究数学家。 1964~1971年,在斯坦福大学任教 百年纪念奖 授。1971~1992年 ,在佛罗里达大学任研究生教授 (1984 年)、京都奖 和数学系统理论中心主任。 (1985年, 自1973年,他在苏黎世担任数学系统理论主席。 日本)、美国 数学协会的斯 另外,他还是美国科学院、工程院以及艺术院的成 蒂尔奖 员,也是匈牙利、法国以及俄罗斯科学院的成员。 (1987年) 以及贝尔曼奖 (1997 年)。3 3 主要内容 引言 Kalman滤波发展及应用 Kalman滤波公式 Kalamn滤波实现 Kalman滤波与导航 实例:跟踪技术,组合导航,旋翼飞机

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