The particle filter (PF), also known as sequential Monte Carlo (SMC), approximates high-dimensional probability distributions and their normalizing constants in the discrete-time setting. To reduce the variance of the Monte Carlo approximation, various twisted particle filters (TPFs) have been proposed, in which a twisting function is chosen or learned to modify the Markov transition kernel. Guided by existing control-based importance sampling algorithms in the continuous-time setting, we propose a novel algorithm called the ``Twisted-Path Particle Filter'' (TPPF), in which the twisting function is parameterized by a neural network and trained to minimize a specific KL-divergence between path measures. Numerical experiments illustrate the capability of the proposed algorithm.


翻译:粒子滤波器(PF),也称为序列蒙特卡洛(SMC),可近似离散时间设置中的高维概率分布及其归一化常数。为降低蒙特卡洛近似的方差,研究者提出了多种扭转变形粒子滤波器(TPF),通过选择或学习扭转函数来修改马尔可夫转移核。受连续时间设置中现有基于控制的重要性采样算法启发,我们提出一种名为“扭转变形路径粒子滤波器”(TPPF)的新算法,其中扭转函数由神经网络参数化,并通过最小化路径测度间的特定KL散度进行训练。数值实验展示了所提算法的有效性。

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所谓粒子滤波就是指:通过寻找一组在状态空间中传播的随机样本来近似的表示概率密度函数,用样本均值代替积分运算,进而获得系统状态的最小方差估计的过程,这些样本被形象的称为"粒子",故而叫粒子滤波。
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