Bayesian estimation is a vital tool in robotics as it allows systems to update the belief of the robot state using incomplete information from noisy sensors. To render the state estimation problem tractable, many systems assume that the motion and measurement noise, as well as the state distribution, are all unimodal and Gaussian. However, there are numerous scenarios and systems that do not comply with these assumptions. Existing non-parametric filters that are used to model multimodal distributions have drawbacks that limit their ability to represent a diverse set of distributions. In this paper, we introduce a novel approach to nonparametric Bayesian filtering to cope with multimodal distributions using harmonic exponential distributions. This approach leverages two key insights of harmonic exponential distributions: a) the product of two distributions can be expressed as the element-wise addition of their log-likelihood Fourier coefficients, and b) the convolution of two distributions can be efficiently computed as the tensor product of their Fourier coefficients. These observations enable the development of an efficient and exact solution to the Bayes filter up to the band limit of a Fourier transform. We demonstrate our filter's superior performance compared with established nonparametric filtering methods across a range of simulated and real-world localization tasks.


翻译:贝叶斯估计是机器人学中的关键工具,它使系统能够利用来自噪声传感器的不完整信息更新机器人状态的置信度。为使状态估计问题易于处理,许多系统假设运动和测量噪声以及状态分布均为单峰高斯分布。然而,存在大量场景和系统不满足这些假设。现有用于建模多峰分布的非参数滤波器存在局限性,制约了其表征多样化分布的能力。本文提出一种处理多峰分布的非参数贝叶斯滤波新方法,该方法基于谐波指数分布。本方法利用了谐波指数分布的两个关键特性:a) 两个分布的乘积可表示为它们对数似然傅里叶系数的逐元加法;b) 两个分布的卷积可通过其傅里叶系数的张量积高效计算。这些特性使得在傅里叶变换的带宽限制内,能够推导出贝叶斯滤波器的高效精确解。我们通过一系列仿真和实际定位任务证明,相较于现有非参数滤波方法,本滤波器具有更优越的性能。

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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
2+阅读 · 2014年12月31日
A Survey on Data Augmentation for Text Classification
VIP会员
最新内容
人工智能在战场行动中的演进及伊朗案例
专知会员服务
7+阅读 · 4月18日
美AI公司Anthropic推出网络安全模型“Mythos”
专知会员服务
4+阅读 · 4月18日
【博士论文】面向城市环境的可解释计算机视觉
大语言模型的自改进机制:技术综述与未来展望
《第四代军事特种作战部队选拔与评估》
专知会员服务
3+阅读 · 4月18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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员