非高斯噪声下变分贝叶斯交互多模型状态估计

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本文探讨了在非高斯噪声环境中利用变分贝叶斯方法进行状态估计的交互多模型(IMM)算法。在现实应用中,许多系统中存在异常测量数据,即所谓的噪声中的异常值或"outliers",这使得传统的基于高斯假设的IMM方法在处理这类问题时显得局限。作者针对这一挑战,提出了一个改进的IMM策略。 该算法的核心是采用学生-τ分布来建模非高斯的测量噪声。相比于高斯分布,学生-τ分布因其尾部更厚,能够更好地适应含有异常值的数据。在交互步骤中,混合噪声参数的后验分布通过贝叶斯框架下的伽马近似和最近报道的矩匹配方法得到。这种方法有助于捕捉噪声的复杂性,尤其是在统计上难以处理的情况下。 为了克服传统贝叶斯滤波中因噪声耦合导致的计算复杂性,文章引入了变分贝叶斯技术。变分贝叶斯是一种强大的无监督学习工具,它通过近似计算后验分布的最简化形式,将原本复杂的推理过程转化为易于处理的优化问题。这种方法允许作者递归地估计噪声和状态的后验分布,从而提高了算法的实时性和鲁棒性。 作者通过一个机动目标跟踪的实例来验证新提出的算法。实验结果显示,该算法在处理含有噪声异常值的情况下表现出了良好的鲁棒性,能够在保持估计准确性的同时有效地抵抗这些干扰因素。因此,本文的研究对于那些需要在实际系统中处理非高斯噪声和异常值的状态估计任务具有重要的理论和实践价值。关键词包括:状态估计、鲁棒性、变分贝叶斯等,表明了这项工作对提高系统在复杂环境中的性能具有显著贡献。