The purpose of this review is to present a comprehensive overview of the theory of ensemble Kalman-Bucy filtering for continuous-time, linear-Gaussian signal and observation models. We present a system of equations that describe the flow of individual particles and the flow of the sample covariance and the sample mean in continuous-time ensemble filtering. We consider these equations and their characteristics in a number of popular ensemble Kalman filtering variants. Given these equations, we study their asymptotic convergence to the optimal Bayesian filter. We also study in detail some non-asymptotic time-uniform fluctuation, stability, and contraction results on the sample covariance and sample mean (or sample error track). We focus on testable signal/observation model conditions, and we accommodate fully unstable (latent) signal models. We discuss the relevance and importance of these results in characterising the filter's behaviour, e.g. it's signal tracking performance, and we contrast these results with those in classical studies of stability in Kalman-Bucy filtering.We also provide a novel (and negative) result proving that the bootstrap particle filter cannot track even the most basic unstable latent signal, in contrast with the ensemble Kalman filter (and the optimal filter). We provide intuition for how the main results extend to nonlinear signal models and comment on their consequence on some typical filter behaviours seen in practice, e.g. catastrophic divergence.


翻译:本综述旨在全面概述连续时间线性-高斯信号与观测模型下的集成卡尔曼-布西滤波理论。我们提出了一套描述连续时间集成滤波中粒子个体流动、样本协方差及样本均值流动的方程组,并考察了这些方程在若干主流集成卡尔曼滤波变体中的特性。基于这些方程,我们研究了其向最优贝叶斯滤波器的渐近收敛性,并详述了样本协方差、样本均值(或样本误差轨迹)的非渐近时间一致波动性、稳定性与收缩性结果。研究中聚焦于可检验的信号/观测模型条件,并涵盖了完全不稳定(潜在)信号模型。我们探讨了这些结果在刻画滤波器行为(如信号追踪性能)方面的相关性与重要性,并将其与经典卡尔曼-布西滤波稳定性研究的结果进行对比。此外,我们提出了一项新颖(且负面)的结论:与集成卡尔曼滤波器(及最优滤波器)不同,自举粒子滤波器即便对最基础的不稳定潜在信号也无法追踪。我们进一步阐释了主要结果向非线性信号模型推广的直觉,并评述了其对实践中常见滤波器行为(如灾难性发散)的影响。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月3日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
4+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员