扩展卡尔曼滤波算法应用实战

📚 共计 30 章节

EKF概述：为什么需要EKF？

线性KF与EKF的核心区别，引出非线性系统状态估计的必要性。

数学基础回顾

泰勒展开、雅可比矩阵、协方差矩阵，为EKF推导铺路。

数学雅可比

EKF算法推导

状态预测、观测更新、卡尔曼增益计算，完整推导。

一维EKF实战：温度估计

从零实现一维扩展卡尔曼滤波，温度估计实例。

机器人定位：里程计+激光雷达

EKF融合里程计与激光雷达数据，实现移动机器人定位。

机器人融合

目标跟踪：雷达位置与速度估计

利用EKF对雷达目标进行位置与速度的实时跟踪。

EKF在SLAM中的应用

同时定位与地图构建基础，EKF-SLAM框架。

EKF参数调优

过程噪声与观测噪声的协方差设置技巧与影响。

调参协方差

EKF的局限性

线性化误差、发散问题及应对策略分析。

局限鲁棒性

EKF与UKF对比

何时该用无迹卡尔曼滤波？精度与计算权衡。

GPS/IMU组合导航

EKF融合全球定位与惯性测量单元，实现稳健导航。

组合导航GPS

电池SOC估计

基于EKF的锂电池荷电状态在线估计方法。

金融时间序列预测

EKF在金融数据建模与预测中的应用探索。

气象数据同化

EKF用于气象观测与模型状态的融合。

生物医学信号处理

心电、脑电等生物医学信号中的EKF应用。

自动驾驶车辆状态估计

EKF估计车辆位置、速度、航向角等状态。

自动驾驶状态

无人机姿态估计

基于EKF的无人机俯仰、横滚、偏航角估计。

无人机姿态

机器人手臂控制

EKF用于机械臂关节角度与角速度估计。

机械臂控制

声纳/超声波数据处理

EKF处理声纳距离与方位测量噪声。

视觉SLAM特征点跟踪

EKF在视觉SLAM中跟踪特征点与相机位姿。

WiFi指纹定位

EKF结合WiFi信号指纹实现室内定位。

室内行人航位推算

EKF融合加速度计、陀螺仪与磁力计进行PDR。

行人航位推算

海洋环境监测

EKF用于海洋温度、盐度、流速等状态估计。

电力系统状态估计

EKF在电网节点电压与相角估计中的应用。

化工过程控制

EKF用于反应器温度、浓度等关键参数估计。

语音增强与降噪

EKF在语音信号处理中抑制噪声。

图像序列目标跟踪

EKF对视频中运动目标进行连续跟踪。

机器人足球比赛

EKF估计足球机器人位置与球速，辅助决策。

足球机器人

航天器轨道确定

EKF用于卫星/航天器轨道参数估计。

多传感器融合定位系统

项目实战：从零搭建EKF多传感器融合定位系统。