解释自适应算法的自适应部分——卡尔曼滤波器和最小均方/常数模量

信息处理 卡尔曼滤波器 lms 无味卡尔曼滤波器
2022-01-10 07:32:59

一般的问题:

  • 卡尔曼滤波器(他们使用了无味卡尔曼滤波器)是否自适应?论文中使用的Unscented Kalman Filter是自适应算法吗?
  • 诸如恒定模量和最小二乘之类的自适应算法是自适应的。为什么?正在适应什么?根据我的理解,调整步长和权重。但我不确定卡尔曼滤波器的情况——卡尔曼增益是否得到适应?适应什么?
2个回答

当自适应过滤器能够适应数据的变化时,它们被称为“自适应”。
在您上面提到的滤波器中,它们是线性滤波器系列的一部分,该属性意味着它们的系数随时间而变化。

线性滤波器基本上是对数据进行加权和求和。
例如,如果没有关于数据的先验信息,您可能希望对给定的任何数据具有准确的权重。

然而,在大多数信号处理用例中,我们希望(或可能希望)根据每个数据样本的属性(例如 SNR、它与模型的匹配程度等)给予更高的权重......

在经典的卡尔曼滤波器中,系数是根据模型矩阵设置的 -P.
对于卡尔曼滤波器,该矩阵代表估计的协方差。
它根据我们模型和数据的属性的其他 2 个矩阵而变化 -Q- 模型置信水平矩阵,R数据置信度模型(对于高斯数据,它基本上是 SNR)。

由于该算法支持随时间变化的情况,因此称为自适应。

例如,在使用雷达跟踪目标的情况下,算法可以改变矩阵R根据测量的 SNR。

递归最小二乘具有相似的属性(尽管它仅取决于一个因素,类似于矩阵R卡尔曼滤波器)。
人们甚至可以将 RLS 视为卡尔曼滤波器的一个私有案例(或将卡尔曼滤波器作为一种概括)。

对于许多情况,卡尔曼滤波器有很多扩展。
您提到的 UKF(无味卡尔曼滤波器)是为处理模型的非线性情况而构建的。
但自适应概念保持不变,权重根据数据和模型的属性而变化。

自适应滤波器是一种根据输入信号更新其系数或参数的滤波器。卡尔曼滤波器是自适应滤波器。在每个时间步,他们更新他们正在跟踪的状态的估计以及这些状态的协方差的估计。