無跡卡爾曼濾波不同於擴展卡爾曼濾波,它是概率密度分布的近似,由於沒有將高階項忽略,所以在求解非線性時精度較高。
UT變換的核心思想:近似一種概率分布比近似任意一個非線性函數或非線性變換要容易。
原理:
假設n維隨機向量x:N(x均值,Px),x通過非線性函數y=f(x)變換后得到n維的隨機變量y。通過UT變換可以比較高的精度和較低的計算復雜度求得y的均值和方差Px。
UT的具體過程如下:
(1)計算2n+1個Sigma點及其權值:
根號下為矩陣平方根的第i列
依次為均值、方差的權值
式中:
α決定Sigma點的散步程度,通常取一小的正值;k通常取0;β用來描述x的分布信息,高斯情況下,β的最優值為2。
(2)計算Sigma點通過非線性函數f()的結果:
從而得知
由於x的均值和方差都精確到二階,計算得到y的均值和方差也精確到二階,比線性化模型精度更高。