Algorithm · 融合与估计融合与估计

扩展卡尔曼滤波(GPU 并行加速)

Extended Kalman Filter — GPU Parallel Acceleration

对非线性模型在当前估计点做一阶线性化后应用卡尔曼滤波。

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定义

对非线性模型在当前估计点做一阶线性化后应用卡尔曼滤波。

02

公式与计算

Fₖ = ∂f/∂x |x̂ₖ₋₁;Hₖ = ∂h/∂x |x̂ₖ⁻ 其余同标准 KF,用 Fₖ、Hₖ 代替
03

适用时机

姿态估计(AHRS)、GNSS/IMU 组合导航、非线性水文模型同化。 迁移到 GPU(CUDA/OpenCL)时可按站点/时段分块并行,单精度为主、关键环节双精度,吞吐由批大小与内存带宽决定。

04

关键参数

非线性函数 f、h、雅可比矩阵、Q、R;GPU 版本关注批大小、显存占用与 kernel 分支开销,需在 GPU 上复验浮点一致性。

05

注意事项

失效与边界强非线性下 EKF 会发散,应改用 UKF 或粒子滤波。 GPU 实现适合多站大规模批处理与参数扫描,须与 CPU 参考实现比对误差并固定随机种子保证可复现。
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