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Nomenklatur - im ZESS

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3. Adaptive Kalman-Filter<br />

⎫<br />

⎡<br />

1<br />

[ ( ), $ ] [ ( ), $ ] ⎬<br />

⎢ () ��<br />

3�� N<br />

3�� N<br />

( V � \ N D V \ N D VS 3 N<br />

3 ()<br />

�<br />

�� N<br />

− ��<br />

�<br />

�<br />

�<br />

�<br />

⋅<br />

⎧<br />

⎤<br />

⎨<br />

= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⎥<br />

⎩<br />

−<br />

⎭ ⎢<br />

⎥<br />

⎣<br />

⎦<br />

+<br />

∂<br />

∂<br />

−1 −−<br />

−1 −−<br />

= α 2 −− ∂α −− ∂α<br />

()<br />

()<br />

[ $ N $<br />

VS 3 () N &() �� ⋅ N ⋅(<br />

−<br />

⋅<br />

D�<br />

D<br />

−<br />

⎡<br />

⎧ + +<br />

⎢<br />

⎪∂<br />

−1<br />

⎢<br />

⎨<br />

−−<br />

⎢<br />

⎪ ∂ ∂<br />

⎣<br />

⎩<br />

⎡<br />

⎢<br />

VS⎢3�� N<br />

−−<br />

⎢<br />

⎣<br />

()<br />

−1<br />

⎧<br />

∂&N<br />

() ⎪ +<br />

⋅ ⋅(<br />

⎨[<br />

$ N<br />

∂α −<br />

� ⎪<br />

⎩<br />

∂ ()<br />

∂α<br />

() ∂ [ () N<br />

()<br />

⎡<br />

⎧ +<br />

⎢<br />

1 ⎪∂<br />

[ $ N<br />

−<br />

VS () ⋅ () ⋅<br />

−<br />

⎢3��<br />

N & N ( ⎨<br />

−−<br />

⎢<br />

⎪ ∂D<br />

�<br />

⎣<br />

⎩<br />

⎡<br />

VS⎢3�� N<br />

−− ⎣⎢<br />

()<br />

�<br />

()<br />

()<br />

�<br />

{ $ () $ () }<br />

− 1<br />

+ +<br />

⋅ −<br />

+<br />

∂ [ $ N<br />

∂D<br />

+<br />

⋅ [ $ N<br />

−<br />

&N<br />

⋅ ⋅(<br />

[ N ⋅ [ N<br />

− −<br />

�<br />

�<br />

�<br />

�<br />

�<br />

()<br />

( ) = α<br />

� �<br />

� �<br />

�<br />

( ) = � α<br />

�� �<br />

( ) = � α<br />

�� �<br />

�<br />

⎫<br />

⎪<br />

⎬ ⋅<br />

⎪<br />

⎭<br />

∂&N<br />

⋅<br />

∂α<br />

� ⎤<br />

⎥<br />

� ⎦⎥<br />

�<br />

()<br />

⎫<br />

⎪<br />

⎬ ⋅ &N<br />

⎪<br />

⎭<br />

()<br />

⎫<br />

⎪<br />

⎬ ⋅ &N<br />

⎪<br />

⎭<br />

()<br />

∂&N<br />

()<br />

∂α<br />

Damit sind alle Gleichungen best<strong>im</strong>mt, um das adaptive Kalman-Filter nach der Max<strong>im</strong>um<br />

Likelihood Methode, zur Schätzung von Zuständen und Parametern, zu berechnen.<br />

Allerdings ist der Rechenaufwand für die beiden letzten Gleichungen hoch, da der Erwartungswert<br />

in beiden Gleichungen best<strong>im</strong>mt werden muß. Deshalb wird die Erwartungswertbildung<br />

durch die folgende Gleichung ersetzt:<br />

∂ [ $ N $<br />

(<br />

−<br />

⋅<br />

∂D�<br />

∂D<br />

−<br />

⎧ − −<br />

⎪<br />

⎨<br />

⎪<br />

⎩<br />

() ∂ [ () N<br />

�<br />

�<br />

( ) = α<br />

�� � �<br />

�<br />

⎫<br />

∂ [ $ ∂ [ $<br />

⎪ ~ �<br />

�<br />

⎬ =<br />

⎪ ∂α ∂α<br />

�<br />

�<br />

⎭<br />

− ⋅ −<br />

− −<br />

Eine heuristische Begründung für diese Näherung könnte wie folgt aussehen. Durch die Methode<br />

des VFRULQJ wurde die zweite Ableitung der Likelihoodfunktion durch die bedingte Informationsmatrix<br />

ersetzt, bei der der Erwartungswert über die jeweilige Sequenz von Daten<br />

gebildet wurde. In Glg. [3.1.76] fällt nun diese Erwartungswertbildung wieder heraus. Die<br />

gleiche Näherung wird auch für die anderen Erwartungswertbildungen in Glg. [3.1.75] ange-<br />

� �<br />

wendet. Hierdurch und mit ; ⋅ < = VS { ; ⋅ < } können Glg. [3.1.74] und Glg. [3.1.75] in ihre<br />

endgültige Form gebracht werden:<br />

�<br />

�<br />

�<br />

�<br />

�<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎥ +<br />

⎥<br />

⎦<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎥ +<br />

⎥<br />

⎦<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎥ +<br />

⎥<br />

⎦<br />

[3.1.75]<br />

[3.1.76 ]<br />

Seite 48

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