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カルマンフィルタ講義資料
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Nobutaka Shimada
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2018年度センシング工学14回目のカルマンフィルタ講義資料。 最小二乗法の加重平均から紐解く試み 有本卓「カルマン・フィルタ」(産業図書)の導出過程を参考に。
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1.
2018 14
2.
(3)
3.
n x0 1 1 x0 (t,x) =
(1, -1), (2, 1), (4, 4 x = t2 4 + x0
4.
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t=4 n ¨ t=1 t=4 t=3 ¨
5.
2 1 1 1 , i iN i i N i
ii wav w w xw x s == å å = = Nixx ii ,,1 !=±= s
6.
x = t2 4 + x0 x0
= x − t2 4σx 2 =1, σt 2 =1 ∂x0 ∂x =1, ∂x0 ∂t = −t / 2 ∴σx0 2 = ∂x0 ∂x $ % & ' ( ) 2 σx 2 + ∂x0 ∂t $ % & ' ( ) 2 σt 2 =1+t2 / 4 x0 t →
7.
(t,x) = (1,
-1), (2, 1), (4, 4) ˆx0 (1) = −1−12 / 4 = −5 / 4, σx0 2(1) = 5 / 4 ˆx0 (2) =1− 22 / 4 = 0, σx0 2(2) = 2 ˆx0 (1:2) = ((−5 / 4) / (5 / 4)+ 0 / 2) / (4 / 5+1/ 2) = −10 /13 σx0 2(1:2) =10 /13 ˆx0 (4) = 4− 42 / 4 = 0,σx0 2(4) = 5 ˆx0 (1,2,4) = (−10 /13/ (10 /13)+ 0 / 5) / (13/10 +1/ 5) = −2 / 3= −0.67(= −0.7) σx0 2(1,2,4) =10 /15 = 0.67(= 0.7) t=1 x=-1 t=2 x=1 t=4 x=4 σx0 2 =1+t2 / 4 x0 (1,2,4) = -0.7 0.8
8.
n t=3 ¨ t=1,2,4 ¨
t=2,4 t=1 → n t=3 x3 ¨ x3 = 32 4 + ˆx0 (1,2,4) ∂x3 ∂ˆx(1,2,4) 0 =1 x = t2 4 + x0 x3 = 9 4 + x0 ∴x0 = x3 − 9 4 ∴x3 = x − t2 4 + 9 4 2
9.
n ¨ !"($) &'(()) * ¨ !"(+:$-+) &'((.:)/.) * n ¨
10.
n ¨ ¨ n ¨ n
11.
n x,y σx 2 σxy σxy σy 2 ! " # # $ % & & (x,y) (determinant) σx 2 σxy σxy
σy 2 =σx 2 σy 2 −σxy 2 ≥ 0 Schwarz (
12.
!" # "$ %$ & =
0: ) * "+,- = ."+ + 0+ 1 !" % & & &
13.
x2 x1
14.
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15.
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16.
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17.
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18.
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19.
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20.
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21.
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23.
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27.
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28.
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29.
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30.
V[#$] V #$ =
'[(#$ − ' #$ )(#$ − ' #$ )+ ] = ,$-$ − 1 /$ ,$-$ − 1 + + ,$123 4 ,$ + = ,$ − 5$ -$/$-$ + + 123 4 ,$ − 5$ + + 6$ 5$= /$-$ + -$/$-$ + + 123 4 78 6$ = (9 − 5$-$)/$ ,$ = 5$ ( ) 6$ 2 :;$ = ,$<$ + =$ V :;$ =E :;$ − ;$ 4 = ?$
31.
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32.
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33.
1-40 ! = cos 20°
−sin 20° sin 20° cos 20° , = 1 0
34.
1-10 ! = cos 20°
− sin 20° sin 20° cos 20° , = 1 0 x y
35.
10-20 ! = cos 20°
− sin 20° sin 20° cos 20° , = 1 0
36.
20-30 ! = cos 20°
−sin 20° sin 20° cos 20° , = 1 0
37.
30-40 ! = cos 20°
− sin 20° sin 20° cos 20° , = 1 0
38.
y y
39.
! = cos 20°
− sin 20° sin 20° cos 20° , = 1 1 . = /0 + /2
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