PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Automatica· 2026Q1

Kovaryans yeniden kalibrasyonu yoluyla doğrusal olmayan Kalman filtrelerindeki aşırı güvenin azaltılması

Mitigating overconfidence in nonlinear Kalman filters via covariance recalibration

Shida Jiang, Junzhe Shi, Scott Jason Moura

Kısa özet

Matematiksel olarak doğrusal olmayan Kalman filtrelerindeki sistematik kovaryans eksikliğini kanıtlayan ve düzelten yeni bir çerçeve, birden fazla uygulamada tahmin hatalarını birkaç kat azaltmaktadır.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • Geleneksel doğrusal olmayan Kalman filtreleri, doğrusal olmayan ölçümler altında sistematik olarak posterior kovaryansı hafife almaktadır.
  • Bu hafife alma, aşırı güvenilir durum ve kovaryans tahminlerine yol açmaktadır.
  • Bu yanlışı düzeltmek için yeni bir kovaryans yeniden kalibrasyonlu çerçeve önerilmektedir.
  • Çerçeve, mevcut doğrusal olmayan KF'lerle birleştirilebilir ve tahmin hatalarını önemli ölçüde azaltır.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

The Kalman filter (KF) is an optimal linear state estimator for linear systems, and numerous extensions, including the extended Kalman filter (EKF), unscented Kalman filter (UKF), and cubature Kalman filter (CKF), have been developed for nonlinear systems. Although these nonlinear KFs differ in how they approximate nonlinear transformations, they all retain the same update framework as the linear KF. In this paper, we show that, under nonlinear measurements, this conventional framework inherently tends to underestimate the true posterior covariance, leading to overconfident covariance estimates. To the best of our knowledge, this is the first work to provide a mathematical proof of this systematic covariance underestimation in a general nonlinear KF framework. Motivated by this analysis, we propose a covariance-recalibrated framework that re-approximates the measurement model after the state update to better capture the actual effect of the Kalman gain on the posterior covariance; when recalibration indicates that an update is harmful, the update can be withdrawn. The proposed framework can be combined with essentially any existing nonlinear KF, and simulations across four nonlinear KFs and five applications show that it substantially improves both state and covariance estimation accuracy, often reducing errors by several orders of magnitude. The code and supplementary material are available at https://github.com/Shida-Jiang/A-new-framework-for-nonlinear-Kalman-filters .

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Automatica, 2026 · DOI ↗

ÇıkarımlarUygulamada
Makaleye SorUygulamada

Devamı Pofolia uygulamasında

Çıkarımlar ve makaleye soru sorma; ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Ücretsiz.

Web'de giriş yaparak aç

Alan: Yapay Zeka

Artificial IntelligenceComputer Science