验证线性卡尔曼滤波器算法性能的统计方法

机器算法验证 卡尔曼滤波器 模型评估 方法
2022-04-04 20:14:41

我有一个线性卡尔曼滤波器算法的问题,该算法将一些传感器测量值作为输入zi具有已知测量误差和标准偏差σi,measured(假设正态分布)并给出该测量的更新(后验)状态估计作为输出xi 以及我们从中得到的估计的更新后验协方差误差σi,estimated.

我正在寻找统计方法来评估估计器算法的性能。作为第一种方法,我正在考虑计算测量值与估计值的差异(|zixi|) 并检查这些差异中的 66.66%——假设两个向量的误差是正态分布的——是否位于它们的不确定性之和之间σi,measured+σi,estimated. 您认为这是了解估算器是否错误的好方法吗?

还有其他验证卡尔曼滤波器性能的想法吗?在文献中搜索我发现了很多将估计值与真实值进行比较的论文,但我不知道模型的真实值。我只想从测量和估计以及它们记录/预测的不确定性中推断出估计器的准确性。如果可以识别出错误,是否有办法分离测量模型错误(从乘法中引入的错误Hx) 来自流程模型错误?

1个回答

在没有真实数据的情况下,有一些方法可以检查过滤器的性能。一种方法是在状态更新后重新计算测量残差(后验残差)。一旦滤波器协方差稳定,并且测量噪声方差 (R) 恒定,后验残差应该是零均值正态分布。如果他们不是,那就有问题了。它可能是未建模状态、非高斯状态或测量噪声,或非线性。不能真正说出问题所在,但它至少是一种故障检测机制。