Continuous-time state estimation has been shown to be an effective means of (i) handling asynchronous and high-rate measurements, (ii) introducing smoothness to the estimate, (iii) post hoc querying the estimate at times other than those of the measurements, and (iv) addressing certain observability issues related to scanning-while-moving sensors. A popular means of representing the trajectory in continuous time is via a Gaussian process (GP) prior, with the prior's mean and covariance functions generated by a linear time-varying (LTV) stochastic differential equation (SDE) driven by white noise. When the state comprises elements of Lie groups, previous works have resorted to a patchwork of local GPs each with a linear time-invariant SDE kernel, which while effective in practice, lacks theoretical elegance. Here we revisit the full LTV GP approach to continuous-time trajectory estimation, deriving a global GP prior on Lie groups via the Magnus expansion, which offers a more elegant and general solution. We provide a numerical comparison between the two approaches and discuss their relative merits.


翻译:连续时间状态估计已被证明是一种有效手段,其优势体现在:(i) 处理异步与高频测量数据,(ii) 为估计结果引入平滑性,(iii) 支持在测量时刻之外的时间点进行事后查询,以及 (iv) 解决与“边扫描边移动”传感器相关的特定可观测性问题。一种常用的连续时间轨迹表示方法是采用高斯过程先验,该先验的均值与协方差函数由白噪声驱动的线性时变随机微分方程生成。当状态包含李群元素时,先前的研究通常采用由多个局部高斯过程拼凑而成的方法,每个局部过程使用线性时不变随机微分方程核;这种方法虽在实践中有效,但缺乏理论上的优雅性。本文重新审视了基于完整线性时变高斯过程的连续时间轨迹估计方法,通过马格努斯展开推导出李群上的全局高斯过程先验,从而提供了一种更为优雅且通用的解决方案。我们对两种方法进行了数值比较,并讨论了它们各自的优缺点。

0
下载
关闭预览

相关内容

高斯过程(Gaussian Process, GP)是概率论和数理统计中随机过程(stochastic process)的一种,是一系列服从正态分布的随机变量(random variable)在一指数集(index set)内的组合。 高斯过程中任意随机变量的线性组合都服从正态分布,每个有限维分布都是联合正态分布,且其本身在连续指数集上的概率密度函数即是所有随机变量的高斯测度,因此被视为联合正态分布的无限维广义延伸。高斯过程由其数学期望和协方差函数完全决定,并继承了正态分布的诸多性质
连续表示方法、理论与应用:综述与前瞻
专知会员服务
23+阅读 · 2025年5月28日
「深度时间序列模型」综述
专知会员服务
43+阅读 · 2024年7月19日
【阿姆斯特丹博士论文】3D视觉连续学习,127页pdf
专知会员服务
32+阅读 · 2024年1月3日
时间序列复杂网络分析中的可视图方法研究综述
专知会员服务
50+阅读 · 2023年12月2日
【阿姆斯特丹博士论文】3D 视觉学习中的连续性,127页pdf
专知会员服务
32+阅读 · 2023年10月13日
专知会员服务
237+阅读 · 2020年12月15日
时空序列预测方法综述
专知
22+阅读 · 2020年10月19日
时序异常检测算法概览
论智
29+阅读 · 2018年8月30日
回归预测&时间序列预测
GBASE数据工程部数据团队
44+阅读 · 2017年5月17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
1+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
2+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
1+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
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关基金
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
1+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
2+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
1+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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员