<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xml:lang="en" article-type="research-article" dtd-version="2.3">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="publisher-id">sensors</journal-id>
      <journal-title>Sensors</journal-title>
      <abbrev-journal-title abbrev-type="publisher">Sensors</abbrev-journal-title>
      <abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Sensors</abbrev-journal-title>
      <issn pub-type="epub">1424-8220</issn>
      <publisher>
        <publisher-name>MDPI</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.3390/s16060805</article-id>
      <article-id pub-id-type="publisher-id">sensors-16-00805</article-id>
      <article-categories>
        <subj-group>
          <subject>Article</subject>
        </subj-group>
      </article-categories>
      <title-group>
        <article-title>An Improved Interacting Multiple Model Filtering Algorithm Based on the Cubature Kalman Filter for Maneuvering Target Tracking</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <name>
            <surname>Zhu</surname>
            <given-names>Wei</given-names>
          </name>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name>
            <surname>Wang</surname>
            <given-names>Wei</given-names>
          </name>
          <xref rid="c1-sensors-16-00805" ref-type="corresp">*</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <name>
            <surname>Yuan</surname>
            <given-names>Gannan</given-names>
          </name>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="editor">
          <name>
            <surname>Jin</surname>
            <given-names>Xue-Bo</given-names>
          </name>
          <role>Academic Editor</role>
        </contrib>
      </contrib-group>
      <aff id="af1-sensors-16-00805">College of Automation, Harbin Engineering University, No. 145 Nantong Street, Harbin 150001, China; <email>zhuwei_heu@163.com</email> (W.Z.); <email>yuangannan@163.com</email> (G.Y.)</aff>
      <author-notes>
        <corresp id="c1-sensors-16-00805"><label>*</label>Correspondence: <email>wangwei407@hrbeu.edu.cn</email>; Tel.: +86-451-8256-8488</corresp>
      </author-notes>
      <pub-date pub-type="epub">
        <day>01</day>
        <month>06</month>
        <year>2016</year>
      </pub-date>
      <pub-date pub-type="collection">        <month>06</month>
        <year>2016</year>
      </pub-date>
      <volume>16</volume>
      <issue>6</issue>
      <elocation-id>805</elocation-id>
      <history>
        <date date-type="received">
          <day>09</day>
          <month>04</month>
          <year>2016</year>
        </date>
        <date date-type="accepted">
          <day>26</day>
          <month>05</month>
          <year>2016</year>
        </date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement>&#xA9; 2016 by the authors; licensee MDPI, Basel, Switzerland.</copyright-statement>
        <copyright-year>2016</copyright-year>
        <license>
          <p>This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC-BY) license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).</p>
        </license>
      </permissions>
      <abstract>
        <p>In order to improve the tracking accuracy, model estimation accuracy and quick response of multiple model maneuvering target tracking, the interacting multiple models five degree cubature Kalman filter (IMM5CKF) is proposed in this paper. In the proposed algorithm, the interacting multiple models (IMM) algorithm processes all the models through a Markov Chain to simultaneously enhance the model tracking accuracy of target tracking. Then a five degree cubature Kalman filter (5CKF) evaluates the surface integral by a higher but deterministic odd ordered spherical cubature rule to improve the tracking accuracy and the model switch sensitivity of the IMM algorithm. Finally, the simulation results demonstrate that the proposed algorithm exhibits quick and smooth switching when disposing different maneuver models, and it also performs better than the interacting multiple models cubature Kalman filter (IMMCKF), interacting multiple models unscented Kalman filter (IMMUKF), 5CKF and the optimal mode transition matrix IMM (OMTM-IMM).</p>
      </abstract>
      <kwd-group>
        <kwd>target tracking</kwd>
        <kwd>cubature Kalman filter</kwd>
        <kwd>unscented Kalman filter</kwd>
        <kwd>interacting multiple models</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec1-sensors-16-00805" sec-type="intro">
      <title>1. Introduction</title>
      <p>Bayes filtering algorithms have been broadly used in target tracking systems [<xref ref-type="bibr" rid="B1-sensors-16-00805">1</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B2-sensors-16-00805">2</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B3-sensors-16-00805">3</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B4-sensors-16-00805">4</xref>], while a large number of Gaussian approximation filters and Monte Carlo filters have been introduced to solve target tracking problems [<xref ref-type="bibr" rid="B5-sensors-16-00805">5</xref>]. Although the particle filter (PF) can deal with non-linear and non-Gaussian systems, the computational complexity always makes its use prohibitive [<xref ref-type="bibr" rid="B6-sensors-16-00805">6</xref>]. Gaussian approximation filtering algorithms are more efficient. Among the Gaussian approximation filters, the extended Kalman filter (EKF) has been widely used in nonlinear systems [<xref ref-type="bibr" rid="B7-sensors-16-00805">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B8-sensors-16-00805">8</xref>]. It uses first order Taylor series expansion, which can induce deviations when the systems have higher order and complex non-linear character. In order to reduce the system linearization errors, the unscented Kalman filter (UKF) was introduced to deal with nonlinear systems and it outperforms EKF [<xref ref-type="bibr" rid="B9-sensors-16-00805">9</xref>]. Recently, Arasaratnam and Haykin presented the cubature Kalman filter (CKF) based on the spherical-radial cubature rule [<xref ref-type="bibr" rid="B10-sensors-16-00805">10</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B11-sensors-16-00805">11</xref>]. The CKF has a rigid mathematical proof that is different from the UKF, and both UKF and CKF can approximate the model of the system using specially chosen points. It has been proved that when the dimension of the system is three, the CKF has the same performance as the UKF [<xref ref-type="bibr" rid="B12-sensors-16-00805">12</xref>].</p>
      <p>Blom and Shalom have proposed the interacting multiple model (IMM) algorithm based on a generalized pseudo-random algorithm to decrease the error of single model algorithm, which will improve the quick response and accuracy of target tracking [<xref ref-type="bibr" rid="B13-sensors-16-00805">13</xref>]. The IMM algorithm processes all the models simultaneously and changes different models by checking their weights. It has been proved that the IMM algorithm performs better than any single model algorithm in complex tracking problems [<xref ref-type="bibr" rid="B14-sensors-16-00805">14</xref>]. Many filters have been integrated with the IMM algorithm to enhance the accuracy and quick response of nonlinear target tracking [<xref ref-type="bibr" rid="B14-sensors-16-00805">14</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B15-sensors-16-00805">15</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B16-sensors-16-00805">16</xref>]. The performance of interacting multiple models unscented Kalman filter (IMMUKF) is compared with the interacting multiple models extended Kalman filter (IMMEKF), and the results show that IMMUKF performs better than IMMEKF in bearings-only maneuvering tracking problems [<xref ref-type="bibr" rid="B15-sensors-16-00805">15</xref>]. However, when the dimension of the system is more than three, the weights of UKF are negative which will cause the divergence of the filter [<xref ref-type="bibr" rid="B12-sensors-16-00805">12</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B17-sensors-16-00805">17</xref>]. Then the CKF is introduced in IMM to overcome the issue, and the new algorithm can reduce the computational complexity and improve the accuracy of the filter [<xref ref-type="bibr" rid="B17-sensors-16-00805">17</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="B18-sensors-16-00805">18</xref>]. Lee, Motai and Choi have proposed the multichannel interacting multiple model estimator (MC-IMME) to improve the overall performance of the traditional particle filter, ensemble KF and IMME [<xref ref-type="bibr" rid="B19-sensors-16-00805">19</xref>]. The multiple delta quaternion extended Kalman filter is proposed in [<xref ref-type="bibr" rid="B20-sensors-16-00805">20</xref>] for head orientation prediction. The proposed multiple model delta quaternion (DQ) (MMDQ) filters integrate constant velocity (CV) and constant acceleration (CA) DQ filters in an IMME framework, and the experimental results show that the new filter performs better than DQ-EKF albeit with increased computation. In [<xref ref-type="bibr" rid="B21-sensors-16-00805">21</xref>], the authors proposed a sensor fusion algorithm which introduces dynamic noise covariance matrix into interacting multiple models. The proposed filter is more accurate than the Kalman filter when there are abrupt changes in the path of the vehicle. In order to improve the accuracy of the traditional IMM algorithm, the optimal mode transition matrix IMM (OMTM-IMM) algorithm was proposed in [<xref ref-type="bibr" rid="B22-sensors-16-00805">22</xref>]. The OMTM-IMM utilizes the linear minimum variance theory to minimize the error of the initial state and the simulation results show that it outperforms the traditional IMM when the sojourn times of the system are not known.</p>
      <p>In this paper, the interacting multiple models five degree cubature Kalman filter (IMM5CKF) based on a five degree cubature Kalman filter and IMM algorithm is proposed to improve the tracking accuracy, model estimation accuracy and quick response of target tracking algorithms. The negative weights of 5CKF go to 0 when the system dimensions go to &#x221E;, so 5CKF is more stable than UKF [<xref ref-type="bibr" rid="B23-sensors-16-00805">23</xref>]. The simulation results show that the IMM5CKF exhibits better accuracy and switching sensitivity performance than IMMCKF, IMMUKF, 5CKF and OMTM-IMM. The remainder of the paper is organized as follows: the high degree of cubature Kalman filter is analyzed in <xref ref-type="sec" rid="sec2-sensors-16-00805">Section 2</xref>. In <xref ref-type="sec" rid="sec3-sensors-16-00805">Section 3</xref>, IMM5CKF is derived. The performance of the target tracking algorithms are compared in a benchmarked target tracking problem in <xref ref-type="sec" rid="sec4-sensors-16-00805">Section 4</xref>. Conclusions are given in <xref ref-type="sec" rid="sec5-sensors-16-00805">Section 5</xref>.</p>
    </sec>
    <sec id="sec2-sensors-16-00805">
      <title>2. Five Degree Cubature Kalman Filter</title>
      <p>The five degree cubature Kalman filter is proposed to improve the accuracy of the traditional Cubature Kalman Filter [<xref ref-type="bibr" rid="B23-sensors-16-00805">23</xref>]. It chooses deterministic odd points to transfer the nonlinear functions to calculate the posterior mean and covariance of the system.</p>
      <p>Supposing state variables <inline-formula>
        <mml:math id="mm1" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>N</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo>&#xAF;</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>, where <inline-formula>
        <mml:math id="mm2" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>&#xAF;</mml:mo>
            </mml:mover>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula> is mathematical expectation of <italic>x</italic>, <italic>P</italic> is the covariance of <italic>x</italic>. The five degree Cubature Kalman Filter includes two steps, time update and measurement update.</p>
      <sec id="sec2dot1-sensors-16-00805">
        <title>2.1. Time Update</title>
        <p>(1) Factorize</p>
        <p>The Cholesky decomposition of <inline-formula>
          <mml:math id="mm3" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> is calculated as:
        <disp-formula id="FD1-sensors-16-00805">
          <label>(1)</label>
          <mml:math display="block" id="mm4">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula></p>
        <p>(2) Evaluate the cubature points:
        <disp-formula id="FD2-sensors-16-00805">
          <label>(2)</label>
          <mml:math display="block" id="mm5">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD3-sensors-16-00805">
          <label>(3)</label>
          <mml:math display="block" id="mm6">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD4-sensors-16-00805">
          <label>(4)</label>
          <mml:math display="block" id="mm7">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD5-sensors-16-00805">
          <label>(5)</label>
          <mml:math display="block" id="mm8">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD6-sensors-16-00805">
          <label>(6)</label>
          <mml:math display="block" id="mm9">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD7-sensors-16-00805">
          <label>(7)</label>
          <mml:math display="block" id="mm10">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>5</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD8-sensors-16-00805">
          <label>(8)</label>
          <mml:math display="block" id="mm11">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>6</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD9-sensors-16-00805">
          <label>(9)</label>
          <mml:math display="block" id="mm12">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mfrac>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>e</mml:mi>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>e</mml:mi>
                          <mml:mi>l</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>}</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>:</mml:mo>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                <mml:mi>l</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>l</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>...</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD10-sensors-16-00805">
          <label>(10)</label>
          <mml:math id="mm13" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mfrac>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                          <mml:mn>2</mml:mn>
                        </mml:mfrac>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msqrt>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>e</mml:mi>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>e</mml:mi>
                          <mml:mi>l</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>}</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>:</mml:mo>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>&lt;</mml:mo>
                <mml:mi>l</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>j</mml:mi>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>l</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>...</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD11-sensors-16-00805">
          <label>(11)</label>
          <mml:math display="block" id="mm14">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD12-sensors-16-00805">
          <label>(12)</label>
          <mml:math display="block" id="mm15">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                        <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>i</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mo>&#x22EF;</mml:mo>
                <mml:mi>n</mml:mi>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD13-sensors-16-00805">
          <label>(13)</label>
          <mml:math display="block" id="mm16">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>+</mml:mo>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>i</mml:mi>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mn>...</mml:mn>
                <mml:mo>,</mml:mo>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                <mml:mi>n</mml:mi>
                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
                <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                <mml:mo>/</mml:mo>
                <mml:mn>2</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        where <inline-formula>
          <mml:math id="mm17" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula>, <inline-formula>
          <mml:math id="mm18" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> and <inline-formula>
          <mml:math id="mm19" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> is the weights of the cubature points, <inline-formula>
          <mml:math id="mm20" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> is the unit vector.</p>
        <p>(3) Evaluate the propagated cubature points</p>
        <p>The sample points are obtained by propagating the cubature points through the state equation as:
        <disp-formula id="FD14-sensors-16-00805">
          <label>(14)</label>
          <mml:math id="mm21" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>f</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD15-sensors-16-00805">
          <label>(15)</label>
          <mml:math id="mm22" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>f</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD16-sensors-16-00805">
          <label>(16)</label>
          <mml:math id="mm23" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>f</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD17-sensors-16-00805">
          <label>(17)</label>
          <mml:math id="mm24" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>f</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD18-sensors-16-00805">
          <label>(18)</label>
          <mml:math id="mm25" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>f</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD19-sensors-16-00805">
          <label>(19)</label>
          <mml:math id="mm26" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>5</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>f</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>5</mml:mn>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD20-sensors-16-00805">
          <label>(20)</label>
          <mml:math id="mm27" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>6</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>f</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>6</mml:mn>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula></p>
        <p>(4) Estimate the predicted points</p>
        <p>State prediction <inline-formula>
          <mml:math id="mm28" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> is then calculated by the weighted combination of sample points as:
        <disp-formula id="FD21-sensors-16-00805">
          <label>(21)</label>
          <mml:math display="block" id="mm29">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD22-sensors-16-00805">
          <label>(22)</label>
          <mml:math display="block" id="mm30">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD23-sensors-16-00805">
          <label>(23)</label>
          <mml:math display="block" id="mm31">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                      <mml:mo>/</mml:mo>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>5</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>6</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula></p>
        <p>(5) Estimate the predicted error covariance:
        <disp-formula id="FD24-sensors-16-00805">
          <label>(24)</label>
          <mml:math display="block" id="mm32">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>o</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>o</mml:mi>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                    <mml:mi>T</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD25-sensors-16-00805">
          <label>(25)</label>
          <mml:math id="mm33" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                            <mml:mi>T</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                            <mml:mi>T</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD26-sensors-16-00805">
          <label>(26)</label>
          <mml:math display="block" id="mm34">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                      <mml:mo>/</mml:mo>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                            <mml:mi>T</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                            <mml:mi>T</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>5</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>5</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                            <mml:mi>T</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>6</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>6</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>&#x2217;</mml:mo>
                            <mml:mi>T</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula></p>
      </sec>
      <sec id="sec2dot2-sensors-16-00805">
        <title>2.2. Measurement Update</title>
        <p>(1) Factorize:
        <disp-formula id="FD27-sensors-16-00805">
          <label>(27)</label>
          <mml:math display="block" id="mm35">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula></p>
        <p>(2) Evaluate the cubature points:
        <disp-formula id="FD28-sensors-16-00805">
          <label>(28)</label>
          <mml:math display="block" id="mm36">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD29-sensors-16-00805">
          <label>(29)</label>
          <mml:math display="block" id="mm37">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD30-sensors-16-00805">
          <label>(30)</label>
          <mml:math display="block" id="mm38">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>e</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD31-sensors-16-00805">
          <label>(31)</label>
          <mml:math display="block" id="mm39">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD32-sensors-16-00805">
          <label>(32)</label>
          <mml:math display="block" id="mm40">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>+</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD33-sensors-16-00805">
          <label>(33)</label>
          <mml:math display="block" id="mm41">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>5</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD34-sensors-16-00805">
          <label>(34)</label>
          <mml:math display="block" id="mm42">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>6</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                <mml:msqrt>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>n</mml:mi>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:msqrt>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>S</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>s</mml:mi>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula></p>
        <p>(3) Evaluate the propagated cubature points</p>
        <p>The sample points are obtained by propagating the cubature points through the observation equation:
        <disp-formula id="FD35-sensors-16-00805">
          <label>(35)</label>
          <mml:math display="block" id="mm43">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>h</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD36-sensors-16-00805">
          <label>(36)</label>
          <mml:math display="block" id="mm44">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>h</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD37-sensors-16-00805">
          <label>(37)</label>
          <mml:math display="block" id="mm45">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>h</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD38-sensors-16-00805">
          <label>(38)</label>
          <mml:math display="block" id="mm46">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>3</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>h</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>3</mml:mn>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD39-sensors-16-00805">
          <label>(39)</label>
          <mml:math display="block" id="mm47">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>4</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>h</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>4</mml:mn>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD40-sensors-16-00805">
          <label>(40)</label>
          <mml:math display="block" id="mm48">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>5</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>h</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>5</mml:mn>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD41-sensors-16-00805">
          <label>(41)</label>
          <mml:math display="block" id="mm49">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>6</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>h</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>6</mml:mn>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>,</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula></p>
        <p>(4) Estimate the predicted measurement:
        <disp-formula id="FD42-sensors-16-00805">
          <label>(42)</label>
          <mml:math display="block" id="mm50">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>.0</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD43-sensors-16-00805">
          <label>(43)</label>
          <mml:math display="block" id="mm51">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD44-sensors-16-00805">
          <label>(44)</label>
          <mml:math display="block" id="mm52">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                      <mml:mo>/</mml:mo>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>5</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>6</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula></p>
        <p>(5) Estimate the innovation covariance matrix:
        <disp-formula id="FD45-sensors-16-00805">
          <label>(45)</label>
          <mml:math display="block" id="mm53">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>R</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD46-sensors-16-00805">
          <label>(46)</label>
          <mml:math display="block" id="mm54">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD47-sensors-16-00805">
          <label>(47)</label>
          <mml:math display="block" id="mm55">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>5</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>5</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>6</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>6</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula></p>
        <p>(6) Estimate the cross-covariance matrix:
        <disp-formula id="FD48-sensors-16-00805">
          <label>(48)</label>
          <mml:math display="block" id="mm56">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>X</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>Z</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD49-sensors-16-00805">
          <label>(49)</label>
          <mml:math id="mm57" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD50-sensors-16-00805">
          <label>(50)</label>
          <mml:math display="block" id="mm58">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>w</mml:mi>
                  <mml:mn>2</mml:mn>
                </mml:msub>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                      <mml:mi>n</mml:mi>
                      <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                      <mml:mo>/</mml:mo>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>(</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>3</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>4</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>5</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>5</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>X</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>6</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msub>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>Z</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>6</mml:mn>
                            <mml:mi>i</mml:mi>
                            <mml:mo>,</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>)</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula></p>
        <p>(7) Estimate the Kalman gain:
        <disp-formula id="FD51-sensors-16-00805">
          <label>(51)</label>
          <mml:math display="block" id="mm59">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>W</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula></p>
        <p>(8) Estimate the updated state:
        <disp-formula id="FD52-sensors-16-00805">
          <label>(52)</label>
          <mml:math display="block" id="mm60">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>+</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>W</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                    </mml:msub>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:msub>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>z</mml:mi>
                        <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula></p>
        <p>(9) Estimate the corresponding error covariance:
        <disp-formula id="FD53-sensors-16-00805">
          <label>(53)</label>
          <mml:math display="block" id="mm61">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>W</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>W</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula></p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec3-sensors-16-00805">
      <title>3. IMM High Degree Cubature Kalman Filter</title>
      <p>In the paper, the proposed IMM5CKF includes the merits of the 5CKF algorithm and IMM algorithm. The main character of IMM5CKF is that it calculates the state distribution and error covariance matrix by choosing an odd number of special cubature points with equal weights, and the negative weights go to 0 when the dimension of the system goes to <inline-formula>
        <mml:math id="mm62" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mo>&#x221E;</mml:mo>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>. This means that it is more stable than UKF. The IMM-5CKF algorithm includes input integration, five degree cubature Kalman filter, model probability update and output integration. The structure diagram is shown in <xref ref-type="fig" rid="sensors-16-00805-f001">Figure 1</xref>. The filtering processes are shown in the following subsection.</p>
      <sec id="sec3dot1-sensors-16-00805">
        <title>3.1. Input Integration</title>
        <p><disp-formula id="FD54-sensors-16-00805">
          <label>(54)</label>
          <mml:math id="mm63" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mi>j</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>C</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD55-sensors-16-00805">
          <label>(55)</label>
          <mml:math id="mm64" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                    <mml:mrow/>
                    <mml:mrow/>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mover accent="true">
                        <mml:mi>X</mml:mi>
                        <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                      </mml:mover>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:mi>j</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD56-sensors-16-00805">
          <label>(56)</label>
          <mml:math id="mm65" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mo>/</mml:mo>
                        <mml:mi>j</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>{</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>P</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>+</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>[</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>X</mml:mi>
                            <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>i</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>X</mml:mi>
                            <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mn>0</mml:mn>
                            <mml:mi>j</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>]</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>[</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mover accent="true">
                                <mml:mi>X</mml:mi>
                                <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                              </mml:mover>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mi>i</mml:mi>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mover accent="true">
                                <mml:mi>X</mml:mi>
                                <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                              </mml:mover>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mn>0</mml:mn>
                                <mml:mi>j</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>]</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>T</mml:mi>
                    </mml:msup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>}</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        where <inline-formula>
          <mml:math id="mm66" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>C</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>p</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>i</mml:mi>
                        <mml:mi>j</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msub>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>i</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula>, <inline-formula>
          <mml:math id="mm67" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>i</mml:mi>
                    <mml:mo>/</mml:mo>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> is the conditional probability of model <inline-formula>
          <mml:math id="mm68" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mi>i</mml:mi>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> at time <inline-formula>
          <mml:math id="mm69" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula>, <inline-formula>
          <mml:math id="mm70" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> is the probability of model <inline-formula>
          <mml:math id="mm71" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mi>i</mml:mi>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> at time <inline-formula>
          <mml:math id="mm72" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula>, <inline-formula>
          <mml:math id="mm73" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> is the initial mean value of model <inline-formula>
          <mml:math id="mm74" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mi>j</mml:mi>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula>, <inline-formula>
          <mml:math id="mm75" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mn>0</mml:mn>
                    <mml:mi>j</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> is the initial error covariance, <inline-formula>
          <mml:math id="mm76" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> is the estimated value of model <inline-formula>
          <mml:math id="mm77" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mi>i</mml:mi>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> at time <inline-formula>
          <mml:math id="mm78" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>k</mml:mi>
                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                <mml:mn>1</mml:mn>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula>, <inline-formula>
          <mml:math id="mm79" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> is the relative covariance.</p>
      </sec>
      <sec id="sec3dot2-sensors-16-00805">
        <title>3.2. Five Degree Cubature Kalman Filtering</title>
        <p>The mixed initial value and measure value (<inline-formula>
          <mml:math id="mm80" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mi>z</mml:mi>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula>) are the input of each filter at time <inline-formula>
          <mml:math id="mm81" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mi>k</mml:mi>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula>. Then the new state vector <inline-formula>
          <mml:math id="mm82" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula>, error covariance <inline-formula>
          <mml:math id="mm83" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula>, predicted measure value <inline-formula>
          <mml:math id="mm84" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>z</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mn>1</mml:mn>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> and residual <inline-formula>
          <mml:math id="mm85" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> can be got from the 5CKF.</p>
        <p>The likelihood value <inline-formula>
          <mml:math id="mm86" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>L</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> is:
        <disp-formula id="FD57-sensors-16-00805">
          <label>(57)</label>
          <mml:math id="mm87" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>L</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mi>N</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>z</mml:mi>
                    <mml:mo>;</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>z</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mo>,</mml:mo>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>v</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mn>1</mml:mn>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msqrt>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                        <mml:mi>&#x3C0;</mml:mi>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>V</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msqrt>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
                <mml:mo>&#xB7;</mml:mo>
                <mml:mi>exp</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                    <mml:mfrac>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                      <mml:mn>2</mml:mn>
                    </mml:mfrac>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>[</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msub>
                              <mml:mi>z</mml:mi>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                            </mml:msub>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mover accent="true">
                                <mml:mi>z</mml:mi>
                                <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                              </mml:mover>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                                <mml:mn>1</mml:mn>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mi>j</mml:mi>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>]</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>T</mml:mi>
                    </mml:msup>
                    <mml:msup>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>(</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mi>V</mml:mi>
                              <mml:mi>k</mml:mi>
                              <mml:mi>j</mml:mi>
                            </mml:msubsup>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>)</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mrow>
                    </mml:msup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>[</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>z</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                        </mml:msub>
                        <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mover accent="true">
                            <mml:mi>z</mml:mi>
                            <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                          </mml:mover>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>]</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        where <inline-formula>
          <mml:math id="mm88" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>V</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> is the associated covariance of residual <inline-formula>
          <mml:math id="mm89" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>v</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msubsup>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula>.</p>
      </sec>
      <sec id="sec3dot3-sensors-16-00805">
        <title>3.3. Model Probability Update</title>
        <p>It has been known that if the filter model matches with the actual model, the filter residual is zero and the variance <inline-formula>
          <mml:math id="mm90" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:mi>v</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo>(</mml:mo>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mo>)</mml:mo>
                </mml:mrow>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </inline-formula> is Gaussian White Noise. Then the model probability can be updated by Equation (58):
        <disp-formula id="FD58-sensors-16-00805">
          <label>(58)</label>
          <mml:math id="mm91" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msubsup>
                  <mml:mi>u</mml:mi>
                  <mml:mi>k</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:msubsup>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mfrac>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>L</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:msub>
                      <mml:mi>C</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msub>
                  </mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mstyle displaystyle="true">
                      <mml:munderover>
                        <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                          <mml:mo>=</mml:mo>
                          <mml:mn>1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                        <mml:mrow>
                          <mml:msub>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mi>m</mml:mi>
                          </mml:msub>
                        </mml:mrow>
                      </mml:munderover>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>L</mml:mi>
                          <mml:mi>k</mml:mi>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:msub>
                          <mml:mi>C</mml:mi>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msub>
                      </mml:mrow>
                    </mml:mstyle>
                  </mml:mrow>
                </mml:mfrac>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula></p>
      </sec>
      <sec id="sec3dot4-sensors-16-00805">
        <title>3.4. Output Integration</title>
        <p>The probabilities of the model are integrated with the estimated value of each filter based on the given weights. The output of IMM-5CKF can be calculated as:
        <disp-formula id="FD59-sensors-16-00805">
          <label>(59)</label>
          <mml:math id="mm92" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>X</mml:mi>
                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>X</mml:mi>
                      <mml:mrow>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                        <mml:mo>|</mml:mo>
                        <mml:mi>k</mml:mi>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula>
        <disp-formula id="FD60-sensors-16-00805">
          <label>(60)</label>
          <mml:math id="mm93" display="block">
            <mml:semantics>
              <mml:mrow>
                <mml:msub>
                  <mml:mi>P</mml:mi>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                    <mml:mo>|</mml:mo>
                    <mml:mi>k</mml:mi>
                  </mml:mrow>
                </mml:msub>
                <mml:mo>=</mml:mo>
                <mml:mstyle displaystyle="true">
                  <mml:munderover>
                    <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                      <mml:mo>=</mml:mo>
                      <mml:mn>1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>r</mml:mi>
                  </mml:munderover>
                  <mml:mrow>
                    <mml:msubsup>
                      <mml:mi>u</mml:mi>
                      <mml:mi>k</mml:mi>
                      <mml:mi>j</mml:mi>
                    </mml:msubsup>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mo>{</mml:mo>
                      <mml:mrow>
                        <mml:msubsup>
                          <mml:mi>P</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                            <mml:mo>|</mml:mo>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>j</mml:mi>
                        </mml:msubsup>
                        <mml:mo>+</mml:mo>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>[</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:msubsup>
                              <mml:mover accent="true">
                                <mml:mi>X</mml:mi>
                                <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                              </mml:mover>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mi>j</mml:mi>
                            </mml:msubsup>
                            <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                            <mml:msub>
                              <mml:mover accent="true">
                                <mml:mi>X</mml:mi>
                                <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                              </mml:mover>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                                <mml:mo>|</mml:mo>
                                <mml:mi>k</mml:mi>
                              </mml:mrow>
                            </mml:msub>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mo>]</mml:mo>
                        </mml:mrow>
                        <mml:msup>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mo>[</mml:mo>
                              <mml:mrow>
                                <mml:msubsup>
                                  <mml:mover accent="true">
                                    <mml:mi>X</mml:mi>
                                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                                  </mml:mover>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mi>j</mml:mi>
                                </mml:msubsup>
                                <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                                <mml:msub>
                                  <mml:mover accent="true">
                                    <mml:mi>X</mml:mi>
                                    <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                                  </mml:mover>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                    <mml:mo>|</mml:mo>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:msub>
                              </mml:mrow>
                              <mml:mo>]</mml:mo>
                            </mml:mrow>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>T</mml:mi>
                        </mml:msup>
                      </mml:mrow>
                      <mml:mo>}</mml:mo>
                    </mml:mrow>
                  </mml:mrow>
                </mml:mstyle>
              </mml:mrow>
            </mml:semantics>
          </mml:math>
        </disp-formula></p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec4-sensors-16-00805" sec-type="results">
      <title>4. Results and Discussion</title>
      <p>In this section, the IMM-5CKF is compared with IMMCKF, IMMUKF, 5CKF and OMTM-IMM in a benchmark target tracking scenario. The state variable at time <inline-formula>
        <mml:math id="mm94" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mi>k</mml:mi>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula> is <inline-formula>
        <mml:math id="mm95" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>X</mml:mi>
                <mml:mi>k</mml:mi>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
                  <mml:mi>x</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>x</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2D9;</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>y</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mover accent="true">
                    <mml:mi>y</mml:mi>
                    <mml:mo>&#x2D9;</mml:mo>
                  </mml:mover>
                  <mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>T</mml:mi>
              </mml:msup>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>, where <inline-formula>
        <mml:math id="mm96" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mi>x</mml:mi>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula> and <inline-formula>
        <mml:math id="mm97" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mi>y</mml:mi>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula> are the position variables, <inline-formula>
        <mml:math id="mm98" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mi>x</mml:mi>
              <mml:mo>&#x2D9;</mml:mo>
            </mml:mover>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula> and <inline-formula>
        <mml:math id="mm99" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mover accent="true">
              <mml:mi>y</mml:mi>
              <mml:mo>&#x2D9;</mml:mo>
            </mml:mover>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula> are the velocity variables.</p>
      <p>The coordinated turn model is:
      <disp-formula id="FD61-sensors-16-00805">
        <label>(61)</label>
        <mml:math id="mm100" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>F</mml:mi>
              <mml:mn>2</mml:mn>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>sin</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>&#x3C9;</mml:mi>
                                  <mml:mi>T</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>&#x3C9;</mml:mi>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>cos</mml:mi>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mi>&#x3C9;</mml:mi>
                                      <mml:mi>T</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>&#x3C9;</mml:mi>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>cos</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>&#x3C9;</mml:mi>
                              <mml:mi>T</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                          <mml:mi>sin</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>&#x3C9;</mml:mi>
                              <mml:mi>T</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mn>1</mml:mn>
                                  <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                                  <mml:mi>cos</mml:mi>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mo>(</mml:mo>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mi>&#x3C9;</mml:mi>
                                      <mml:mi>T</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                    <mml:mo>)</mml:mo>
                                  </mml:mrow>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>&#x3C9;</mml:mi>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>sin</mml:mi>
                              <mml:mrow>
                                <mml:mo>(</mml:mo>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mi>&#x3C9;</mml:mi>
                                  <mml:mi>T</mml:mi>
                                </mml:mrow>
                                <mml:mo>)</mml:mo>
                              </mml:mrow>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mi>&#x3C9;</mml:mi>
                          </mml:mfrac>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>sin</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>&#x3C9;</mml:mi>
                              <mml:mi>T</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mi>cos</mml:mi>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mo>(</mml:mo>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mi>&#x3C9;</mml:mi>
                              <mml:mi>T</mml:mi>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mo>)</mml:mo>
                          </mml:mrow>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      where <inline-formula>
        <mml:math id="mm101" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mi>&#x3C9;</mml:mi>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula> is the turn rate and <inline-formula>
        <mml:math id="mm102" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mi>T</mml:mi>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula> is the sampling interval. The right turn rate is defined as &#x2212;3&#xB0;, and the left turn rate is 3&#xB0;.</p>
      <p>The measurement equation of the system is:
      <disp-formula id="FD62-sensors-16-00805">
        <label>(62)</label>
        <mml:math id="mm103" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Z</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>1</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mn>0</mml:mn>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
              <mml:mo>+</mml:mo>
              <mml:mi>R</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </disp-formula>
      where <inline-formula>
        <mml:math id="mm104" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mi>R</mml:mi>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula> is the measurement noise of the system.</p>
      <p>The initial state <inline-formula>
        <mml:math id="mm105" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>X</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msup>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1000</mml:mn>
					  <mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
                      <mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mn>200</mml:mn>
					  <mml:mtext>&#x2009;m/s</mml:mtext>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mn>1000</mml:mn>
					  <mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
                      <mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mn>200</mml:mn>
					  <mml:mtext>&#x2009;m/s</mml:mtext>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mi>T</mml:mi>
              </mml:msup>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>, initial associate covariance is <inline-formula>
        <mml:math id="mm106" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>P</mml:mi>
                <mml:mn>0</mml:mn>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mi>g</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>1000</mml:mn>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mn>10</mml:mn>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mn>1000</mml:mn>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mn>10</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>, process noise <inline-formula>
        <mml:math id="mm107" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>Q</mml:mi>
              <mml:mo>~</mml:mo>
              <mml:mi>N</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>q</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>, <inline-formula>
        <mml:math id="mm108" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>q</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>10</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mn>10</mml:mn>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>, process noise weight matrix is <inline-formula>
        <mml:math id="mm109" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>G</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>T</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:msup>
                        <mml:mi>T</mml:mi>
                        <mml:mn>2</mml:mn>
                      </mml:msup>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mn>2</mml:mn>
                  </mml:mfrac>
                  <mml:mo>;</mml:mo>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>T</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>. The measure noise <inline-formula>
        <mml:math id="mm110" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mo>~</mml:mo>
              <mml:mi>N</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mn>0</mml:mn>
                  <mml:mo>,</mml:mo>
                  <mml:mi>r</mml:mi>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>, with <inline-formula>
        <mml:math id="mm111" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>r</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mi>d</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mi>a</mml:mi>
              <mml:mi>g</mml:mi>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>(</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mrow>
                    <mml:mo>[</mml:mo>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mn>20</mml:mn>
                      <mml:mo>,</mml:mo>
                      <mml:mn>0.1</mml:mn>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mo>]</mml:mo>
                  </mml:mrow>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>)</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>.</p>
      <p>The simulation time <inline-formula>
        <mml:math id="mm112" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>s</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mi>m</mml:mi>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mi>i</mml:mi>
              <mml:mi>m</mml:mi>
              <mml:mi>e</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>100</mml:mn>
              <mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>, the step time <inline-formula>
        <mml:math id="mm113" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>T</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>1</mml:mn>
              <mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
              <mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>. The target turns right during <inline-formula>
        <mml:math id="mm114" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mn>20</mml:mn>
              <mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
              <mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
              <mml:mo>~</mml:mo>
              <mml:mn>40</mml:mn>
              <mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
              <mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>, turns left during <inline-formula>
        <mml:math id="mm115" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mn>60</mml:mn>
              <mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
              <mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
              <mml:mo>~</mml:mo>
              <mml:mn>80</mml:mn>
              <mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
              <mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>, and maintains uniform motion during the other time. The model transition probability is:
      <disp-formula id="FD63-sensors-16-00805">
        <label>(63)</label>
        <mml:math id="mm116" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:msub>
                <mml:mi>p</mml:mi>
                <mml:mrow>
                  <mml:mi>i</mml:mi>
                  <mml:mi>j</mml:mi>
                </mml:mrow>
              </mml:msub>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mrow>
                <mml:mo>[</mml:mo>
                <mml:mrow>
                  <mml:mtable>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0.9</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0.05</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0.05</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0.1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0.8</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0.1</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                    <mml:mtr>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0.05</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0.15</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                      <mml:mtd>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mn>0.8</mml:mn>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mtd>
                    </mml:mtr>
                  </mml:mtable>
                </mml:mrow>
                <mml:mo>]</mml:mo>
              </mml:mrow>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </disp-formula></p>
      <p>The root-mean square error (RMSE) of position and velocity are used to contrast the performance of the filtering algorithms. The RMSE defined in state vector <inline-formula>
        <mml:math id="mm117" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mi>X</mml:mi>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula> at <inline-formula>
        <mml:math id="mm118" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mi>k</mml:mi>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula> is:
      <disp-formula id="FD64-sensors-16-00805">
        <label>(64)</label>
        <mml:math id="mm119" display="block">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>R</mml:mi>
              <mml:mi>M</mml:mi>
              <mml:mi>S</mml:mi>
              <mml:mi>E</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:msqrt>
                <mml:mrow>
                  <mml:mfrac>
                    <mml:mrow>
                      <mml:mstyle displaystyle="true">
                        <mml:munderover>
                          <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                          <mml:mrow>
                            <mml:mi>n</mml:mi>
                            <mml:mo>=</mml:mo>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                          </mml:mrow>
                          <mml:mi>n</mml:mi>
                        </mml:munderover>
                        <mml:mrow>
                          <mml:mfrac>
                            <mml:mn>1</mml:mn>
                            <mml:mi>k</mml:mi>
                          </mml:mfrac>
                          <mml:msup>
                            <mml:mrow>
                              <mml:mstyle displaystyle="true">
                                <mml:munderover>
                                  <mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
                                  <mml:mrow>
                                    <mml:mi>k</mml:mi>
                                    <mml:mo>=</mml:mo>
                                    <mml:mn>1</mml:mn>
                                  </mml:mrow>
                                  <mml:mi>k</mml:mi>
                                </mml:munderover>
                                <mml:mrow>
                                  <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mi>X</mml:mi>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mi>k</mml:mi>
                                      <mml:mo>,</mml:mo>
                                      <mml:mi>n</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
                                  <mml:msub>
                                    <mml:mover accent="true">
                                      <mml:mi>X</mml:mi>
                                      <mml:mo stretchy="false">^</mml:mo>
                                    </mml:mover>
                                    <mml:mrow>
                                      <mml:mi>k</mml:mi>
                                      <mml:mo>,</mml:mo>
                                      <mml:mi>n</mml:mi>
                                    </mml:mrow>
                                  </mml:msub>
                                  <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
                                </mml:mrow>
                              </mml:mstyle>
                            </mml:mrow>
                            <mml:mn>2</mml:mn>
                          </mml:msup>
                        </mml:mrow>
                      </mml:mstyle>
                    </mml:mrow>
                    <mml:mi>n</mml:mi>
                  </mml:mfrac>
                </mml:mrow>
              </mml:msqrt>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </disp-formula></p>
      <p><xref ref-type="fig" rid="sensors-16-00805-f002">Figure 2</xref> shows the target trajectory after 100 Monte Carlo simulations, from which it can be found that all the algorithms could track the trajectory of the target. <xref ref-type="fig" rid="sensors-16-00805-f003">Figure 3</xref> and <xref ref-type="fig" rid="sensors-16-00805-f004">Figure 4</xref> show that the estimated RMSEs in position and velocity of IMM5CKF, IMMCKF, IMMUKF, 5CKF and OMTM-IMM respectively. From <xref ref-type="fig" rid="sensors-16-00805-f003">Figure 3</xref> and <xref ref-type="fig" rid="sensors-16-00805-f004">Figure 4</xref>, it can be found that all the algorithms exhibit stable characteristics, and there are no error divergence during the simulation time. In addition, the results show that the RMSEs of IMM5CKF are less than those of the other algorithms and the performance is more stable. In <xref ref-type="fig" rid="sensors-16-00805-f003">Figure 3</xref> and <xref ref-type="fig" rid="sensors-16-00805-f004">Figure 4</xref>, the RMSEs of 5CKF is the largest, which means a single model algorithm cannot adapt to changeable target tracking problems. In [<xref ref-type="bibr" rid="B21-sensors-16-00805">21</xref>], authors had proved that OMTM-IMM performs better than traditional IMM algorithm. In <xref ref-type="fig" rid="sensors-16-00805-f003">Figure 3</xref> and <xref ref-type="fig" rid="sensors-16-00805-f004">Figure 4</xref>, it can be seen that the accuracy of OMTM-IMM is better than 5CKF, but worse than that of the other algorithms which are based on improved nonlinear filters.</p>
      <p>The RMSEs of the IMM5CKF, IMMCKF, IMMUKF, 5CKF and OMTM-IMM are shown in <xref ref-type="table" rid="sensors-16-00805-t001">Table 1</xref>. The data shows that the tracking accuracy of IMM-5CKF is better than that of the other algorithms with increasing computational load.</p>
      <p><xref ref-type="fig" rid="sensors-16-00805-f005">Figure 5</xref>, <xref ref-type="fig" rid="sensors-16-00805-f006">Figure 6</xref> and <xref ref-type="fig" rid="sensors-16-00805-f007">Figure 7</xref> show the model probabilities of IMM5CKF, IMMCKF, IMMUKF and OMTM-IMM.</p>
      <p><xref ref-type="fig" rid="sensors-16-00805-f005">Figure 5</xref>, <xref ref-type="fig" rid="sensors-16-00805-f006">Figure 6</xref> and <xref ref-type="fig" rid="sensors-16-00805-f007">Figure 7</xref> demonstrate that IMM5CKF, IMMCKF, IMMUKF and OMTM-IMM can effectively track the model characteristics of a maneuvering target. It is also found that the IMM-5CKF can capture the kinematics of maneuvering in time once the motion state changes at time <inline-formula>
        <mml:math display="block" id="mm120">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>20</mml:mn>
              <mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
              <mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>, <inline-formula>
        <mml:math display="block" id="mm121">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>40</mml:mn>
              <mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
              <mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>, <inline-formula>
        <mml:math display="block" id="mm122">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>60</mml:mn>
              <mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
              <mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula> and <inline-formula>
        <mml:math display="block" id="mm123">
          <mml:semantics>
            <mml:mrow>
              <mml:mi>t</mml:mi>
              <mml:mo>=</mml:mo>
              <mml:mn>80</mml:mn>
              <mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
              <mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
            </mml:mrow>
          </mml:semantics>
        </mml:math>
      </inline-formula>. The simulation results show that IMM5CKF has an obvious advantage over the other algorithms in target tracking problems.</p>
    </sec>
    <sec id="sec5-sensors-16-00805" sec-type="conclusions">
      <title>5. Conclusions</title>
      <p>In this paper, IMM5CKF is proposed to enhance the tracking accuracy, model estimation accuracy and response sensitivity of nonlinear maneuvering target tracking problems. The algorithm introduces a five degree cubature Kalman filter into interacting multiple models which simultaneously disposes of all the models through a Markov Chain. A classical target tracking problem is utilized to demonstrate that the IMM5CKF can indeed improve the quick response sensitivity of target tracking algorithm, and it exhibits more accurate than IMMCKF, IMMUKF, CKF and OMTM-IMM. In our future research, the study may focus on multisensor navigation and positioning systems. The proposed algorithm should be suitable for the complex real environments according to the analysis.</p>
    </sec>
  </body>
  <back>
    <ack>
      <title>Acknowledgments</title>
      <p>The authors would like to thank all the reviewers for helping improve the clarity of the presentation of this paper. This work is supported by the National Natural Science Foundation (61571148), China Postdoctoral Science Foundation Grant (2014M550182), Heilongjiang Postdoctoral Special Fund (LBH-TZ0410) and Innovation of Science and Technology Talents in Harbin (2013RFXXJ016).</p>
    </ack>
    <notes>
      <title>Author Contributions</title>
      <p>Wei Zhu and Wei Wang conceived, designed and performed the experiments; Wei Zhu and Wei Wang analyzed the data; Gannan Yuan contributed the analysis tools; Wei Zhu wrote the paper.</p>
    </notes>
    <notes>
      <title>Conflicts of Interest</title>
      <p>The authors declare no conflict of interest.</p>
    </notes>
    <ref-list>
      <title>References</title>
      <ref id="B1-sensors-16-00805">
        <label>1.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Read</surname>
              <given-names>J.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Achutegui</surname>
              <given-names>K.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Miguez</surname>
              <given-names>J.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>A distributed particle filter for nonlinear tracking in wireless sensor networks</article-title>
          <source>Signal Process.</source>
          <year>2014</year>
          <volume>98</volume>
          <fpage>121</fpage>
          <lpage>134</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.sigpro.2013.11.020</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B2-sensors-16-00805">
        <label>2.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Li</surname>
              <given-names>W.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Jia</surname>
              <given-names>Y.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Du</surname>
              <given-names>J.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Zhang</surname>
              <given-names>J.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>PHD filter for multi-target tracking with glint noise</article-title>
          <source>Signal Process.</source>
          <year>2014</year>
          <volume>94</volume>
          <fpage>48</fpage>
          <lpage>56</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.sigpro.2013.06.012</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B3-sensors-16-00805">
        <label>3.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Meyer</surname>
              <given-names>F.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Hlinka</surname>
              <given-names>O.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Hlawatsch</surname>
              <given-names>F.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>Sigma point belief propagation</article-title>
          <source>IEEE Signal Process. Lett.</source>
          <year>2014</year>
          <volume>21</volume>
          <fpage>145</fpage>
          <lpage>149</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/LSP.2013.2290192</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B4-sensors-16-00805">
        <label>4.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Zhang</surname>
              <given-names>T.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Wu</surname>
              <given-names>R.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>Affinity propagation clustering of measurements for multiple extended target tracking</article-title>
          <source>Sensors</source>
          <year>2015</year>
          <volume>15</volume>
          <fpage>22646</fpage>
          <lpage>22659</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/s150922646</pub-id>
          <pub-id pub-id-type="pmid">26370998</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B5-sensors-16-00805">
        <label>5.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Morelande</surname>
              <given-names>M.R.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Garcia-Fernandez</surname>
              <given-names>A.F.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>Analysis of Kalman filter approximations for nonlinear measurements</article-title>
          <source>IEEE Trans. Signal Process.</source>
          <year>2013</year>
          <volume>66</volume>
          <fpage>5477</fpage>
          <lpage>5484</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TSP.2013.2279367</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B6-sensors-16-00805">
        <label>6.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Bugallo</surname>
              <given-names>M.F.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Xu</surname>
              <given-names>S.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Djuri&#x107;</surname>
              <given-names>P.M.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>Performance comparison of EKF and particle filtering methods for maneuvering targets</article-title>
          <source>Digit. Signal Process.</source>
          <year>2007</year>
          <volume>17</volume>
          <fpage>774</fpage>
          <lpage>786</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.dsp.2006.10.001</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B7-sensors-16-00805">
        <label>7.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Jwo</surname>
              <given-names>D.J.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Wang</surname>
              <given-names>S.H.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>Adaptive fuzzy strong tracking extended Kalman filtering for GPS navigation</article-title>
          <source>IEEE Sens. J.</source>
          <year>2007</year>
          <volume>7</volume>
          <fpage>778</fpage>
          <lpage>789</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/JSEN.2007.894148</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B8-sensors-16-00805">
        <label>8.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Frogerais</surname>
              <given-names>P.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Bellanger</surname>
              <given-names>J.J.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Senhadji</surname>
              <given-names>L.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>Various ways to compute the continuous&#x2013;discrete extended Kalman filter</article-title>
          <source>IEEE Trans. Autom. Control</source>
          <year>2012</year>
          <volume>57</volume>
          <fpage>1000</fpage>
          <lpage>1004</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TAC.2011.2168129</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B9-sensors-16-00805">
        <label>9.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Julier</surname>
              <given-names>S.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Uhlmann</surname>
              <given-names>J.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Durrant-Whyte</surname>
              <given-names>H.F.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>A new method for the nonlinear transformation of means and covariances in filters and estimators</article-title>
          <source>IEEE Trans. Autom. Control</source>
          <year>2000</year>
          <volume>45</volume>
          <fpage>477</fpage>
          <lpage>482</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/9.847726</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B10-sensors-16-00805">
        <label>10.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Arasaratnam</surname>
              <given-names>I.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Haykin</surname>
              <given-names>S.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>Cubature Kalman filters</article-title>
          <source>IEEE Trans. Autom. Control</source>
          <year>2009</year>
          <volume>54</volume>
          <fpage>1254</fpage>
          <lpage>1269</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TAC.2009.2019800</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B11-sensors-16-00805">
        <label>11.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Arasaratnam</surname>
              <given-names>I.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Haykin</surname>
              <given-names>S.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Hurd</surname>
              <given-names>T.R.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>Cubature Kalman filtering for continuous&#x2013;discrete systems: Theory and simulations</article-title>
          <source>IEEE Trans. Signal Process.</source>
          <year>2010</year>
          <volume>58</volume>
          <fpage>4977</fpage>
          <lpage>4993</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TSP.2010.2056923</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B12-sensors-16-00805">
        <label>12.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Sun</surname>
              <given-names>F.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Tang</surname>
              <given-names>L.J.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>Estimation precision comparison of Cubature Kalman filter and Unscented Kalman filter</article-title>
          <source>Control Decis.</source>
          <year>2013</year>
          <volume>28</volume>
          <fpage>303</fpage>
          <lpage>308</lpage>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B13-sensors-16-00805">
        <label>13.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Blom</surname>
              <given-names>H.A.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Bar-Shalom</surname>
              <given-names>Y.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>The interacting multiple model algorithm for systems with markovian switching coefficients</article-title>
          <source>IEEE Trans. Autom. Control</source>
          <year>1998</year>
          <volume>33</volume>
          <fpage>780</fpage>
          <lpage>783</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/9.1299</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B14-sensors-16-00805">
        <label>14.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Cui</surname>
              <given-names>N.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Hong</surname>
              <given-names>L.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Layne</surname>
              <given-names>J.R.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>A comparison of nonlinear filtering approaches with an application to ground target tracking</article-title>
          <source>Signal Process.</source>
          <year>2005</year>
          <volume>85</volume>
          <fpage>1469</fpage>
          <lpage>1492</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.sigpro.2005.01.010</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B15-sensors-16-00805">
        <label>15.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Gao</surname>
              <given-names>L.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Xing</surname>
              <given-names>J.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Ma</surname>
              <given-names>Z.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Sha</surname>
              <given-names>J.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Meng</surname>
              <given-names>X.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>Improved IMM algorithm for nonlinear maneuvering target tracking</article-title>
          <source>Procedia Eng.</source>
          <year>2012</year>
          <volume>2</volume>
          <fpage>4117</fpage>
          <lpage>4123</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.proeng.2012.01.630</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B16-sensors-16-00805">
        <label>16.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Zhang</surname>
              <given-names>Y.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Guo</surname>
              <given-names>C.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Hu</surname>
              <given-names>H.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Liu</surname>
              <given-names>S.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Chu</surname>
              <given-names>J.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>An Algorithm of the Adaptive Grid and Fuzzy Interacting Multiple Model</article-title>
          <source>J. Mar. Sci. Appl.</source>
          <year>2014</year>
          <volume>13</volume>
          <fpage>340</fpage>
          <lpage>345</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11804-014-1266-6</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B17-sensors-16-00805">
        <label>17.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Li</surname>
              <given-names>W.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Jia</surname>
              <given-names>Y.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>Location of mobile station with maneuvers using an IMM-based cubature Kalman filter</article-title>
          <source>IEEE Trans. Ind. Electron.</source>
          <year>2012</year>
          <volume>59</volume>
          <fpage>4338</fpage>
          <lpage>4348</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIE.2011.2180270</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B18-sensors-16-00805">
        <label>18.</label>
        <citation citation-type="confproc">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Wan</surname>
              <given-names>M.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Li</surname>
              <given-names>P.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Li</surname>
              <given-names>T.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>Tracking maneuvering target with angle-only measurements using IMM algorithm based on CKF</article-title>
          <source>Proceedings of the 2010 International Conference on Communications and Mobile Computing</source>
          <conf-loc>Shenzhen, China</conf-loc>
          <conf-date>12&#x2013;14 April 2010</conf-date>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B19-sensors-16-00805">
        <label>19.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Lee</surname>
              <given-names>S.J.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Motai</surname>
              <given-names>Y.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Choi</surname>
              <given-names>H.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>Tracking human motion with multichannel interacting multiple model</article-title>
          <source>IEEE Trans. Ind. Inform.</source>
          <year>2013</year>
          <volume>9</volume>
          <fpage>1751</fpage>
          <lpage>1763</lpage>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B20-sensors-16-00805">
        <label>20.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Himberg</surname>
              <given-names>H.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Motai</surname>
              <given-names>Y.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Bradley</surname>
              <given-names>A.P.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>A multiple model approach to tracking head orientation with delta quaternions</article-title>
          <source>IEEE Trans. Cybern.</source>
          <year>2013</year>
          <volume>43</volume>
          <fpage>90</fpage>
          <lpage>101</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TSMCB.2012.2199311</pub-id>
          <pub-id pub-id-type="pmid">22692926</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B21-sensors-16-00805">
        <label>21.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Barrios</surname>
              <given-names>C.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Motai</surname>
              <given-names>Y.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Huston</surname>
              <given-names>D.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>Intelligent forecasting using dead reckoning with dynamic errors</article-title>
          <source>IEEE Trans. Ind. Inform.</source>
          <year>2015</year>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TII.2015.2514086</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B22-sensors-16-00805">
        <label>22.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Zhou</surname>
              <given-names>W.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Cai</surname>
              <given-names>J.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Sun</surname>
              <given-names>L.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Shen</surname>
              <given-names>C.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>An improved interacting multiple model algorithm used in aircraft tracking</article-title>
          <source>Math. Probl. Eng.</source>
          <year>2014</year>
          <volume>2014</volume>
          <fpage>813654</fpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2014/813654</pub-id>
        </citation>
      </ref>
      <ref id="B23-sensors-16-00805">
        <label>23.</label>
        <citation citation-type="journal">
          <person-group person-group-type="author">
            <name>
              <surname>Jia</surname>
              <given-names>B.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Xin</surname>
              <given-names>M.</given-names>
            </name>
            <name>
              <surname>Cheng</surname>
              <given-names>Y.</given-names>
            </name>
          </person-group>
          <article-title>High-degree cubature Kalman filter</article-title>
          <source>Automatica</source>
          <year>2013</year>
          <volume>49</volume>
          <fpage>510</fpage>
          <lpage>518</lpage>
          <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2012.11.014</pub-id>
        </citation>
      </ref>
    </ref-list>
    <sec sec-type="display-objects">
      <title>Figures and Table</title>
      <fig id="sensors-16-00805-f001" position="float">
        <label>Figure 1</label>
        <caption>
          <p>IMM-5CKF structure diagram.</p>
        </caption>
        <graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="sensors-16-00805-g001.tif"/>
      </fig>
      <fig id="sensors-16-00805-f002" position="float">
        <label>Figure 2</label>
        <caption>
          <p>Target Trajectory.</p>
        </caption>
        <graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="sensors-16-00805-g002.tif"/>
      </fig>
      <fig id="sensors-16-00805-f003" position="float">
        <label>Figure 3</label>
        <caption>
          <p>RMSEs of (<bold>a</bold>) X-position and (<bold>b</bold>) Y-position.</p>
        </caption>
        <graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="sensors-16-00805-g003.tif"/>
      </fig>
      <fig id="sensors-16-00805-f004" position="float">
        <label>Figure 4</label>
        <caption>
          <p>RMSEs of (<bold>a</bold>) X-velocity and (<bold>b</bold>) Y-velocity.</p>
        </caption>
        <graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="sensors-16-00805-g004.tif"/>
      </fig>
      <fig id="sensors-16-00805-f005" position="float">
        <label>Figure 5</label>
        <caption>
          <p>Model probabilities of model 1.</p>
        </caption>
        <graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="sensors-16-00805-g005.tif"/>
      </fig>
      <fig id="sensors-16-00805-f006" position="float">
        <label>Figure 6</label>
        <caption>
          <p>Model probabilities of model 2.</p>
        </caption>
        <graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="sensors-16-00805-g006.tif"/>
      </fig>
      <fig id="sensors-16-00805-f007" position="float">
        <label>Figure 7</label>
        <caption>
          <p>Model probabilities of model 3.</p>
        </caption>
        <graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="sensors-16-00805-g007.tif"/>
      </fig>
      <table-wrap id="sensors-16-00805-t001" position="float">
        <object-id pub-id-type="pii">sensors-16-00805-t001_Table 1</object-id>
        <label>Table 1</label>
        <caption>
          <p>The RMSEs of the different target tracking algorithms.</p>
        </caption>
        <table>
          <thead>
            <tr>
              <th align="center" valign="middle" style="border-top:solid thin;border-bottom:solid thin">RMSE</th>
              <th align="center" valign="middle" style="border-top:solid thin;border-bottom:solid thin">IMM5CKF</th>
              <th align="center" valign="middle" style="border-top:solid thin;border-bottom:solid thin">IMMCKF</th>
              <th align="center" valign="middle" style="border-top:solid thin;border-bottom:solid thin">IMMUKF</th>
              <th align="center" valign="middle" style="border-top:solid thin;border-bottom:solid thin">5CKF</th>
              <th align="center" valign="middle" style="border-top:solid thin;border-bottom:solid thin">OMTM-IMM</th>
            </tr>
          </thead>
          <tbody>
            <tr>
              <td align="center" valign="middle">RMSE_X (m)</td>
              <td align="center" valign="middle">2.6675</td>
              <td align="center" valign="middle">2.4847</td>
              <td align="center" valign="middle">2.5392</td>
              <td align="center" valign="middle">27.4975</td>
              <td align="center" valign="middle">5.6211</td>
            </tr>
            <tr>
              <td align="center" valign="middle">RMSE_X_V (m/s)</td>
              <td align="center" valign="middle">1.1245</td>
              <td align="center" valign="middle">1.8306</td>
              <td align="center" valign="middle">1.8930</td>
              <td align="center" valign="middle">5.7001</td>
              <td align="center" valign="middle">3.2510</td>
            </tr>
            <tr>
              <td align="center" valign="middle">RMSE_Y (m)</td>
              <td align="center" valign="middle">2.5255</td>
              <td align="center" valign="middle">2.8534</td>
              <td align="center" valign="middle">3.0362</td>
              <td align="center" valign="middle">21.7947</td>
              <td align="center" valign="middle">6.0674</td>
            </tr>
            <tr>
              <td align="center" valign="middle">RMSE_Y_V (m/s)</td>
              <td align="center" valign="middle">1.4972</td>
              <td align="center" valign="middle">2.9201</td>
              <td align="center" valign="middle">2.8488</td>
              <td align="center" valign="middle">12.2331</td>
              <td align="center" valign="middle">4.9938</td>
            </tr>
            <tr>
              <td align="center" valign="middle" style="border-bottom:solid thin">Time (s)</td>
              <td align="center" valign="middle" style="border-bottom:solid thin">14.9726</td>
              <td align="center" valign="middle" style="border-bottom:solid thin">7.2549</td>
              <td align="center" valign="middle" style="border-bottom:solid thin">7.3785</td>
              <td align="center" valign="middle" style="border-bottom:solid thin">5.3101</td>
              <td align="center" valign="middle" style="border-bottom:solid thin">6.0314</td>
            </tr>
          </tbody>
        </table>
      </table-wrap>
    </sec>
  </back>
</article>
