我可以将协方差矩阵转换为变量的不确定性吗?

机器算法验证 协方差 测量误差 不确定
2022-02-16 12:09:04

我有一个 GPS 单元,它通过协方差矩阵输出噪声测量值Σ

Σ=[σxxσxyσxzσyxσyyσyzσxzσyzσzz]

(也没有,但让我们暂时忽略它。)t

假设我想告诉其他人每个方向()的准确度是某个数字。也就是说,我的 GPS 可能会给我一个读数等。我的理解是,在这种情况下,意味着所有被测量都是相互独立的(即协方差矩阵是对角线)。此外,找到矢量误差就像在正交中添加误差(平方和的平方根)一样简单。x,y,zμx,μy,μzx=x¯±μxμ

如果我的协方差矩阵不是对角线会发生什么?是否有一个简单的数字包含方向的影响?给定协方差矩阵,我怎么能找到它?μxyz

1个回答

没有包含所有协方差信息的单个数字 - 有 6 条信息,因此您总是需要 6 个数字。

但是,您可以考虑做很多事情。

首先,任何特定方向上的误差(方差)由下式给出i

σi2=eiΣei

其中是感兴趣方向的单位向量。ei

现在,如果您查看三个基本坐标则可以看到:(x,y,z)

σx2=[100][σxxσxyσxzσyxσyyσyzσxzσyzσzz][100]=σxx

σy2=σyy

σz2=σzz

因此,分别考虑的每个方向的误差由协方差矩阵的对角线给出。这在直觉上是有道理的——如果我只考虑一个方向,那么仅仅改变相关性应该没有什么区别。

您正确地指出,简单地说:

x=μx±σx

y=μx±σy

z=μz±σz

并不意味着这三个陈述之间有任何相关性 - 每个陈述本身都是完全正确的,但综合起来一些信息(相关性)已经被删除。

如果您要进行许多测量,每个测量都具有相同的误差相关性(假设这来自测量设备),那么一种优雅的可能性是旋转您的坐标以使您的协方差矩阵对角化。然后您可以分别在每个方向上显示错误,因为它们现在将是不相关的。

至于通过添加正交来获取“矢量误差”,我不确定我是否理解你在说什么。这三个错误是不同数量的错误——它们不会相互抵消,所以我不知道如何将它们加在一起。你的意思是远处的误差?