卡尔曼滤波为啥不用收敛后的P,K矩阵直接进行计算

可以离线算。但如果直接用稳态卡尔曼增益,是不等价的,即使系统LTI,因为还有初值的影响。
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这是可以的。但要求是线性非时变系统
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理论上卡尔曼滤波对状态的估计是这样一个过程。卡尔曼滤波估计的状态减去状态真实值是一个误差状态。滤波器增益是对这个误差状态的系统方程进行配根,目标是使得根位于虚轴的左半部分,这样系统就是稳定收敛且趋于零的。但是,系统收敛只是最低要求,我们同时要求系统的收敛速度。卡尔曼滤波增益的收敛过程就是黎卡提方程动态收敛的过程。黎卡提方程只要系统可观则动态收敛,且方差正定。滤波器稳态后,滤波增益稳定,这时收敛的也慢了。一开始,方差设置大了,滤波器处于动态变化状态,系统配根大,因此收敛快。对于动态响应要求高的系统,不能使用稳态增益。
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对于线性时不变系统,Ft和Ht都是固定的,而协方差Qt和Rt也是固定的,则Pt和Kt最终也会从初值收敛到终值,对于动态系统,因收敛后Kt不变,那卡尔曼滤波器的型式与1阶低通滤波一样了,那卡尔曼没有任何优势了?
那卡尔曼唯一的意义就在于初始状态到收敛这个过程可能会快一点(不过也不一定,跟几个参数的初始值设定有关),收敛后,其并不一定能比普通滤波器有更好。

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1.P收敛且不等于0,在物理上意味着Kalman滤波是收敛的且精度不能够无限提高。2.如果是线性时不变系统,在知道收敛结果后,可以直接使用收敛结果进行计算。比如次优滤波器中的alpha-beta-gamma滤波器就是这样。3.如果是时变系统,状态转移矩阵或观测矩阵是变化的,P阵收敛但不一定是定值,必须每一步进行递推。
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有一种卡尔曼滤波器叫做稳态卡尔曼滤波器(steady-state Kalman filter),是将稳态的P和K带入计算的,这样只需要计算2条公式。不过,仅用于时不变系统,且过程噪声和量测噪声协方差也需要是时不变的。并且,稳态卡尔曼滤波器的输出也不是最优估计的。一般这样做是为了减少计算量,用于一些计算能力不是那么强大的系统中。
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随着系统误差、测量误差的变化,P,K还是在变化的
【卡尔曼滤波为啥不用收敛后的P,K矩阵直接进行计算】


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