从贝叶斯滤波开始

概述

在看一书中,理论要求很强。为了能够理清楚前后的关系,所以不断更新了这篇文章。 就从Bayes讲起吧。这里尽量不涉及公式,只做线条式的描述。

Bayes

Bayes的推导

Bayes是概率机器人中最基础的一个概念。它的产生其实很简单,就是基于联合概率密度,条件概率密度等概念产生的。

bayes_formula.png

Figure 1: 贝叶斯公式

这就是贝叶斯公式。在概率机器人中P(x|y)可以理解为获得外界观测信息y之后机器人状态x的概率。P(y|x)是似然函数, 最终可以将贝叶斯理解为观测信息的加入,进一步改变了/修正了状态x的概率。

由于P(y)是常数,所以常常写成:

bayes_formula_normalization.png

Figure 2: 贝叶斯归一化

Bayes的扩展

上面给出了一个条件下的Bayes公式,在实际运用中我们可以增加不同的条件。比如SLAM中需要的观测信息,于是就有了:

P(x|z1, z2, z3, ..., zn) 

这是引入多个观测信息的情况,实际中状态还会受到驱动的影响,所以还会加入驱动信息,于是就有了:

P(x|u1,z1, u2,z2, u3,z3, ..., un,zn) 

上式就是Bel(xt)表示状态的置信度。

Markov假设

根据 Markov 假设,我们可以得到递归 Bayes 更新公式。Markov假设是SLAM中一个比较重要的概念。

如果知道当前的状态xt,Markov假设设定过去和未来的数据都是独立的。

Recursive Bayesian Updating

Bel(xt) = phi P(zt | xt) ~Bel(xt) 

Gaussian Filter

EKF滤波一遍比较好的文章:译文, 原文

UKF: https://zhuanlan.zhihu.com/p/35729804

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