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# EKF(扩展卡尔曼滤波）
## 扩展卡尔曼滤波 （EKF）[¶](https://ardupilot.org/copter/docs/common-apm-navigation-extended-kalman-filter-overview.html#extended-kalman-filter-ekf)
扩展卡尔曼滤波（EKF）算法用于 根据以下条件估计车辆位置、速度和角度方向 速率陀螺仪、加速度计、指南针、GPS、空速和气压 压力测量。
EKF 相对于更简单的互补滤波器的优势 算法（即“惯性导航”）是，通过融合所有可用的测量值会更好 能够拒绝有明显误差的测量。这使得 车辆不易受到影响单个传感器的故障的影响。一个 EKF 也 支持从可选传感器进行测量，例如光流和 用于辅助导航的激光测距仪。
当前稳定版本的ArduPilot使用EKF3作为其主要姿态和位置估计源，DCM在后台安静运行。 如果自动驾驶仪有两个（或更多）IMU可用，则两个EKF“内核”（即EKF的两个实例）将并行运行，每个内核使用不同的IMU。 在任何时候，只使用单个 EKF 内核的输出，该内核是报告最佳运行状况的内核，这取决于其传感器数据的一致性。
大多数用户应该不需要修改任何 EKF 参数，但以下信息提供了有关最常更改的参数的一些信息。 更详细的信息可以在[开发者 EKF wiki 页面上](https://ardupilot.org/dev/docs/extended-kalman-filter.html#extended-kalman-filter)找到。
### 应该使用 EKF2 还是 EKF3？[¶](https://ardupilot.org/copter/docs/common-apm-navigation-extended-kalman-filter-overview.html#should-the-ekf2-or-ekf3-be-used)
通常，我们建议用户坚持使用 EKF3，现在是默认设置。此外，由于空间限制，1MB自动驾驶仪只有此选项。EKF2 仍然可以使用，但没有 EKF3 的许多增强功能，例如更新的传感器源，包括信标、车轮编码器和视觉里程计。
### 选择 EKF 和内核数量[¶](https://ardupilot.org/copter/docs/common-apm-navigation-extended-kalman-filter-overview.html#choosing-the-ekf-and-number-of-cores)
[AHRS\_EKF\_USE](https://ardupilot.org/dev/docs/extended-kalman-filter.html#extended-kalman-filter-ahrs-ekf-use)：设置为“1”以使用EKF，“0”设置为使用DCM进行姿态控制和 用于位置控制的惯性导航（Copter-3.2.1）或AHRS航位推算（飞机）。在 Copter-3.3（及更高版本）中，此参数强制为“1”且无法更改。
[AHRS\_EKF\_TYPE](https://ardupilot.org/copter/docs/parameters.html#ahrs-ekf-type)：设置为 “2” 使用 EKF2 进行姿态和位置估计，设置为 “3” 表示 EKF3。
[EK2\_ENABLE](https://ardupilot.org/copter/docs/parameters.html#ek2-enable)，[EK3\_ENABLE](https://ardupilot.org/copter/docs/parameters.html#ek3-enable)：设置为“1”以分别启用 EKF2 和/或 EKF3。
[EK2\_IMU\_MASK](https://ardupilot.org/copter/docs/parameters.html#ek2-imu-mask)，[EK3\_IMU\_MASK](https://ardupilot.org/copter/docs/parameters.html#ek3-imu-mask)：指定要使用的 IMU（即加速度计/陀螺仪）的位掩码。将为指定的每个 IMU 启动一个 EKF“核心”（即单个 EKF 实例）。
* 1：使用第一个 IMU 启动单个 EKF 内核
* 2：仅使用第二个 IMU 启动单个 EKF 内核
* 3：分别使用第一个和第二个 IMU 启动两个单独的 EKF 内核
[EK3\_PRIMARY](https://ardupilot.org/copter/docs/parameters.html#ek3-primary)：选择使用哪个“核心”或“通道”作为主。值 0 选择[EK3\_IMU\_MASK](https://ardupilot.org/copter/docs/parameters.html#ek3-imu-mask)中的第一个 IMU 通道，1 选择第二个通道，依此类推。确保所选主通道存在。请参阅下面的亲和力和通道切换。
注意
如果 EKF 变得不健康或 EKF 没有融合 GPS 数据，尽管 GPS 具有 2D 锁定，飞机和漫游车将从 EKF3 或 EKF3 回退到 DCM。 没有从 EKF3 到 EKF2（或 EKF2 到 EKF1）的回退
警告
使用上述参数可以同时并行运行多达 5 个 AHRS（DCMx1、EKF2x2、EKF3x2），但这可能会导致性能问题，因此如果并行运行 EKF2 和 EKF3，请设置IMU\_MASK以减少内核总数。
### 亲和力和通道切换[¶](https://ardupilot.org/copter/docs/common-apm-navigation-extended-kalman-filter-overview.html#affinity-and-lane-switching)
EKF3 提供了传感器亲和力功能，允许 EKF 内核也使用传感器的非主要实例，特别是空速、气压计、指南针（磁力计）和 GPS。这使得车辆能够更好地管理高质量的传感器，并能够相应地切换车道，以使用性能最佳的传感器进行状态估计。有关更多详细信息和配置，请参阅 [EKF3 关联和通道切换](https://ardupilot.org/copter/docs/common-ek3-affinity-lane-switching.html#common-ek3-affinity-lane-switching)。
### 全球定位系统/非全球定位系统转换[¶](https://ardupilot.org/copter/docs/common-apm-navigation-extended-kalman-filter-overview.html#gps-non-gps-transitions)
EKF3（在ArduPilot 4.1及更高版本中）支持传感器的飞行切换，这对于在GPS和非GPS环境之间转换非常有用。有关更多详细信息，请参阅 [GPS/非 GPS 过渡](https://ardupilot.org/copter/docs/common-non-gps-to-gps.html#common-non-gps-to-gps)。
### 经常修改的参数[¶](https://ardupilot.org/copter/docs/common-apm-navigation-extended-kalman-filter-overview.html#commonly-modified-parameters)
[EK2\_ALT\_SOURCE](https://ardupilot.org/copter/docs/parameters.html#ek2-alt-source)将哪个传感器用作主要高度源
* 0：使用气压计（默认）
* 1：使用测距仪。**除非飞行器在地面平坦的室内飞行，否则请勿使用此选项**。有关地形跟踪，请参阅[直升机](https://ardupilot.org/copter/docs/terrain-following.html#terrain-following)和[飞机特定地形遵循说明](https://ardupilot.org/plane/docs/common-terrain-following.html#common-terrain-following)，不需要更改此参数。
* 2 ： 使用全球定位系统。当 GPS 质量非常好且气压计漂移可能是一个问题时很有用。例如，如果车辆将在高度变化为 >100m 的情况下执行长途任务。
[EK2\_ALT\_M\_NSE](https://ardupilot.org/dev/docs/extended-kalman-filter.html#extended-kalman-filter-ekf-alt-noise)：默认值为“1.0”。较低的数字减少了对加速度计的依赖，增加了对气压计的依赖。
[EK2\_GPS\_TYPE](https://ardupilot.org/dev/docs/extended-kalman-filter.html#extended-kalman-filter-ekf-gps-type)： 控制 GPS 的使用方式。
* 0：从GPS使用3D速度和2D位置
* 1：使用2D速度和2D位置（GPS速度没有贡献） 到海拔估计）
* 2：使用2D位置
* 3：没有GPS（仅在可用时才使用[光流](https://ardupilot.org/copter/docs/common-optical-flow-sensors-landingpage.html#common-optical-flow-sensors-landingpage)）
[EK2\_YAW\_M\_NSE](https://ardupilot.org/copter/docs/parameters.html#ek2-yaw-m-nse)：在计算航向时控制 GPS 和指南针之间的权重。默认值为“0.5”，较低的值将导致指南针更受信任（即指南针的权重越高）
如上所述，有关 EKF 理论和调谐参数的更详细概述，请参阅开发人员 wiki 的[扩展卡尔曼滤波器导航概述和调谐](https://ardupilot.org/dev/docs/extended-kalman-filter.html#extended-kalman-filter)。
[以前](https://ardupilot.org/copter/docs/common-uavcan-gui.html)[下一个](https://ardupilot.org/copter/docs/common-ek3-affinity-lane-switching.html)
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