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update_kalmanT_update_kalmanUpdateKalmanUpdateKalman (Operator)

Name

update_kalmanT_update_kalmanUpdateKalmanUpdateKalman — Einlesen einer Updatedatei eines Kalman-Filters.

Warnung

update_kalmanupdate_kalmanUpdateKalmanUpdateKalmanUpdateKalman ist veraltet und wird nur aus Gründen der Rückwärtskompatibilität zur Verfügung gestellt.

Signatur

update_kalman( : : FileName, DimensionIn, ModelIn, MeasurementIn : DimensionOut, ModelOut, MeasurementOut)

Herror T_update_kalman(const Htuple FileName, const Htuple DimensionIn, const Htuple ModelIn, const Htuple MeasurementIn, Htuple* DimensionOut, Htuple* ModelOut, Htuple* MeasurementOut)

void UpdateKalman(const HTuple& FileName, const HTuple& DimensionIn, const HTuple& ModelIn, const HTuple& MeasurementIn, HTuple* DimensionOut, HTuple* ModelOut, HTuple* MeasurementOut)

static HTuple HMisc::UpdateKalman(const HString& FileName, const HTuple& DimensionIn, const HTuple& ModelIn, const HTuple& MeasurementIn, HTuple* ModelOut, HTuple* MeasurementOut)

static HTuple HMisc::UpdateKalman(const char* FileName, const HTuple& DimensionIn, const HTuple& ModelIn, const HTuple& MeasurementIn, HTuple* ModelOut, HTuple* MeasurementOut)

static void HOperatorSet.UpdateKalman(HTuple fileName, HTuple dimensionIn, HTuple modelIn, HTuple measurementIn, out HTuple dimensionOut, out HTuple modelOut, out HTuple measurementOut)

static HTuple HMisc.UpdateKalman(string fileName, HTuple dimensionIn, HTuple modelIn, HTuple measurementIn, out HTuple modelOut, out HTuple measurementOut)

Beschreibung

update_kalmanupdate_kalmanUpdateKalmanUpdateKalmanUpdateKalman liest die Updatedatei FileNameFileNameFileNameFileNamefileName eines Kalman-Filters. Kalman-Filter liefern eine Schätzung des aktuellen Zustands (oder auch eine Prädiktion des künftigen Zustandes) eines diskreten, stochastisch gestörten, linearen Systems.

Eine Kalman-Filterung stützt sich dabei auf ein mathematisches Modell des zu untersuchenden Systems, das zu jedem Zeitpunkt durch folgende Größen charakterisiert wird:

Modellparameter:

Übergangsmatrix A, Steuermatrix G mit der Stellgröße u und Messmatrix C

Modellstochastik:

Systemfehler-Kovarianzmatrix Q, Systemfehler-Messfehler-Kovarianzmatrix L und Messfehler-Kovarianzmatrix R

Messvektor:

y

Systemvergangenheit:

Extrapolationsvektor und Extrapolationsfehler-Kovarianzmatrix

Viele Systeme kommen dabei ohne Eingaben „von außen“ und damit ohne G und u aus. Außerdem sind im Normalfall System- und Messfehler unkorreliert (L entfällt). Einige der oben genannten Größen können sich dynamisch (von Iteration zu Iteration) ändern. update_kalmanupdate_kalmanUpdateKalmanUpdateKalmanUpdateKalman dient zur Modifikation von Systemteilen gemäß einer Updatedatei (ASCII) mit folgendem Aufbau (vgl. auch read_kalmanread_kalmanReadKalmanReadKalmanReadKalman): 

      Dimensionszeile
      + Inhaltszeile
      + Matrix A
      + Matrix C
      + Matrix Q
      + Matrix G + Vektor u
      + Matrix L
      + Matrix R
Die Dimensionszeile hat dabei die Form 
      n = <integer> m = <integer> p = <integer>
wobei n die Anzahl der Zustandsvariablen, m die Anzahl der Messwerte und p die Anzahl der Stellglieder ist (siehe Parameter DimensionInDimensionInDimensionInDimensionIndimensionIn / DimensionOutDimensionOutDimensionOutDimensionOutdimensionOut). Die maximale Dimension wird dabei durch eine Systemkonstante (derzeit 30) begrenzt. Da hier an einem gültigen Modell Veränderungen vorgenommen werden sollen, sind die Dimensionen n und m unveränderbar (und werden nur zu Kontrollzwecken angegeben). Die Inhaltszeile ist von der Form 
       A*C*Q*G*u*L*R*
und beschreibt den weiteren Inhalt der Datei. Statt '*' ist dabei '+' (Parameter ist vorhanden) bzw. '-' (Parameter fehlt) einzusetzen. Im Gegensatz zu Beschreibungsdateien für read_kalmanread_kalmanReadKalmanReadKalmanReadKalman muss die Systembeschreibung hier nicht vollständig sein. Anzugeben sind nur die sich ändernden Systemteile. Die Angabe von Schätzwerten entfällt, da diese gemäß Konstruktion des Filters von der jeweils letzten Filterung stammen müssen. (r x s) Matrizen werden in der Form
zeilenweise (mit beliebigen Zwischenräumen/Zeilenvorschüben) abgespeichert, Vektoren entsprechend in der Form
Verändert werden von read_kalmanread_kalmanReadKalmanReadKalmanReadKalman folgende Parameterwerte:

DimensionInDimensionInDimensionInDimensionIndimensionIn / DimensionOutDimensionOutDimensionOutDimensionOutdimensionOut:

Diese Parameter enthalten die Dimensionen von Status-, Mess- und Stellvektor und sind daher Vektoren [n,m,p], wobei n die Anzahl der Zustandsvariablen, 'm'"m""m""m""m" die Anzahl der Messwerte und 'p'"p""p""p""p" die Anzahl der Stellglieder ist. m und m sind für ein gegebenes System fest, dürfen also in der Updatedatei nicht von den entsprechenden Eingabewerten abweichen. Für ein System ohne deterministische Steuerung (d.h. ohne Einfluss „von außen“) ist 'p = 0'"p = 0""p = 0""p = 0""p = 0".

ModelInModelInModelInModelInmodelIn / ModelOutModelOutModelOutModelOutmodelOut:

Diese Parameter enthalten hintereinandergehängt die zeilenweise linearisierten Matrizen (Vektoren) A, C, Q, G, u und (gegebenenfalls) L. ModelInModelInModelInModelInmodelIn / ModelOutModelOutModelOutModelOutmodelOut sind also Vektoren der Länge n*n + n*m + n*n + n*p + p [+ n*m] Der letzte Summand entfällt, falls System- und Messfehler unkorreliert sind, d.h. kein 'L'"L""L""L""L" angegeben wurde.

MeasurementInMeasurementInMeasurementInMeasurementInmeasurementIn / MeasurementOutMeasurementOutMeasurementOutMeasurementOutmeasurementOut:

Diese Parameter enthalten die zeilenweise linearisierte Matrix R, sind also Vektoren der Dimension m*m.

Ausführungsinformationen

Parameter

FileNameFileNameFileNameFileNamefileName (input_control)  filename.read → HTupleHTupleHtuple (string) (string) (HString) (char*)

Updatedatei für einen Kalman-Filter.

Defaultwert: 'kalman.updt' "kalman.updt" "kalman.updt" "kalman.updt" "kalman.updt"

DimensionInDimensionInDimensionInDimensionIndimensionIn (input_control)  integer-array → HTupleHTupleHtuple (integer) (int / long) (Hlong) (Hlong)

Die Dimensionen von Status-, Mess- und Stellvektor.

Defaultwert: [3,1,0]

Typischer Wertebereich: 0 ≤ DimensionIn DimensionIn DimensionIn DimensionIn dimensionIn ≤ 30

ModelInModelInModelInModelInmodelIn (input_control)  real-array → HTupleHTupleHtuple (real) (double) (double) (double)

Hintereinandergehängt die zeilenweise linearisierten Matrizen A,C,Q, eventuell G und u und gegebenenfalls L.

Defaultwert: [1.0,1.0,0.5,0.0,1.0,1.0,0.0,0.0,1.0,1.0,0.0,0.0,54.3,37.9,48.0,37.9,34.3,42.5,48.0,42.5,43.7]

Typischer Wertebereich: 0.0 ≤ ModelIn ModelIn ModelIn ModelIn modelIn ≤ 10000.0

MeasurementInMeasurementInMeasurementInMeasurementInmeasurementIn (input_control)  real-array → HTupleHTupleHtuple (real) (double) (double) (double)

Die zeilenweise linearisierte Matrix R.

Defaultwert: [1,2]

Typischer Wertebereich: 0.0 ≤ MeasurementIn MeasurementIn MeasurementIn MeasurementIn measurementIn ≤ 10000.0

DimensionOutDimensionOutDimensionOutDimensionOutdimensionOut (output_control)  integer-array → HTupleHTupleHtuple (integer) (int / long) (Hlong) (Hlong)

Die Dimensionen von Status-, Mess- und Stellvektor.

ModelOutModelOutModelOutModelOutmodelOut (output_control)  real-array → HTupleHTupleHtuple (real) (double) (double) (double)

Hintereinandergehängt die zeilenweise linearisierten Matrizen A,C,Q, eventuell G und u und gegebenenfalls L.

MeasurementOutMeasurementOutMeasurementOutMeasurementOutmeasurementOut (output_control)  real-array → HTupleHTupleHtuple (real) (double) (double) (double)

Die zeilenweise linearisierte Matrix R.

Beispiel (HDevelop)

* The following values are describing the system
*
* DimensionIn   = [3,1,0]
* ModelIn       = [1.0,1.0,0.5,0.0,1.0,1.0,0.0,0.0,1.0,1.0,0.0,0.0,
*                       54.3,37.9,48.0,37.9,34.3,42.5,48.0,42.5,43.7]
* MeasurementIn = [1,2]
*
* An example of the Updatefile:
*
* n=3 m=1 p=0
* A+C-Q-G-u-L-R-
* transitions at time t=15:
* 2 1 1
* 0 2 2
* 0 0 2
*
* the results of update_kalman:
*
* DimensionOut   = [3,1,0]
* ModelOut       = [2.0,1.0,1.0,0.0,2.0,2.0,0.0,0.0,2.0,1.0,0.0,0.0,
*                        54.3,37.9,48.0,37.9,34.3,42.5,48.0,42.5,43.7]
* MeasurementOut = [1.2]

Beispiel (C)

/* The following values are describing the system                      */
/*                                                                     */
/*DimensionIn   = [3,1,0]                                              */
/*ModelIn       = [1.0,1.0,0.5,0.0,1.0,1.0,0.0,0.0,1.0,1.0,0.0,0.0,    */
/*                      54.3,37.9,48.0,37.9,34.3,42.5,48.0,42.5,43.7]  */
/*MeasurementIn = [1,2]                                                */
/*                                                                     */
/*An example of the Updatefile:                                        */
/*                                                                     */
/*n=3 m=1 p=0                                                          */
/*A+C-Q-G-u-L-R-                                                       */
/*transitions at time t=15:                                            */
/*2 1 1                                                                */
/*0 2 2                                                                */
/*0 0 2                                                                */
/*                                                                     */
/*the results of update_kalman:                                        */
/*                                                                     */
/*DimensionOut   = [3,1,0]                                             */
/*ModelOut       = [2.0,1.0,1.0,0.0,2.0,2.0,0.0,0.0,2.0,1.0,0.0,0.0,   */
/*                       54.3,37.9,48.0,37.9,34.3,42.5,48.0,42.5,43.7] */
/*MeasurementOut = [1.2]                                               */

Beispiel (HDevelop)

* The following values are describing the system
*
* DimensionIn   = [3,1,0]
* ModelIn       = [1.0,1.0,0.5,0.0,1.0,1.0,0.0,0.0,1.0,1.0,0.0,0.0,
*                       54.3,37.9,48.0,37.9,34.3,42.5,48.0,42.5,43.7]
* MeasurementIn = [1,2]
*
* An example of the Updatefile:
*
* n=3 m=1 p=0
* A+C-Q-G-u-L-R-
* transitions at time t=15:
* 2 1 1
* 0 2 2
* 0 0 2
*
* the results of update_kalman:
*
* DimensionOut   = [3,1,0]
* ModelOut       = [2.0,1.0,1.0,0.0,2.0,2.0,0.0,0.0,2.0,1.0,0.0,0.0,
*                        54.3,37.9,48.0,37.9,34.3,42.5,48.0,42.5,43.7]
* MeasurementOut = [1.2]

Beispiel (HDevelop)

* The following values are describing the system
*
* DimensionIn   = [3,1,0]
* ModelIn       = [1.0,1.0,0.5,0.0,1.0,1.0,0.0,0.0,1.0,1.0,0.0,0.0,
*                       54.3,37.9,48.0,37.9,34.3,42.5,48.0,42.5,43.7]
* MeasurementIn = [1,2]
*
* An example of the Updatefile:
*
* n=3 m=1 p=0
* A+C-Q-G-u-L-R-
* transitions at time t=15:
* 2 1 1
* 0 2 2
* 0 0 2
*
* the results of update_kalman:
*
* DimensionOut   = [3,1,0]
* ModelOut       = [2.0,1.0,1.0,0.0,2.0,2.0,0.0,0.0,2.0,1.0,0.0,0.0,
*                        54.3,37.9,48.0,37.9,34.3,42.5,48.0,42.5,43.7]
* MeasurementOut = [1.2]

Beispiel (HDevelop)

* The following values are describing the system
*
* DimensionIn   = [3,1,0]
* ModelIn       = [1.0,1.0,0.5,0.0,1.0,1.0,0.0,0.0,1.0,1.0,0.0,0.0,
*                       54.3,37.9,48.0,37.9,34.3,42.5,48.0,42.5,43.7]
* MeasurementIn = [1,2]
*
* An example of the Updatefile:
*
* n=3 m=1 p=0
* A+C-Q-G-u-L-R-
* transitions at time t=15:
* 2 1 1
* 0 2 2
* 0 0 2
*
* the results of update_kalman:
*
* DimensionOut   = [3,1,0]
* ModelOut       = [2.0,1.0,1.0,0.0,2.0,2.0,0.0,0.0,2.0,1.0,0.0,0.0,
*                        54.3,37.9,48.0,37.9,34.3,42.5,48.0,42.5,43.7]
* MeasurementOut = [1.2]

Ergebnis

Ist die Updatedatei lesbar und korrekt, liefert update_kalmanupdate_kalmanUpdateKalmanUpdateKalmanUpdateKalman den Wert 2 (H_MSG_TRUE). Andernfalls wird eine Fehlerbehandlung durchgeführt.

Nachfolger

filter_kalmanfilter_kalmanFilterKalmanFilterKalmanFilterKalman

Siehe auch

read_kalmanread_kalmanReadKalmanReadKalmanReadKalman, filter_kalmanfilter_kalmanFilterKalmanFilterKalmanFilterKalman

Modul

Foundation

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