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更新高斯分布

时间:2022-02-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:在第十四章中我们曾间接提到过线性高斯分布族的一个关键性质:在标准贝叶斯网络操作下这个分布族保持封闭。所以,如果我们从高斯先验概率 f1: 0= P = N出发,通过一个线性高斯模型进行滤波,在任何时间片都会产生一个高斯状态分布。

15.4.1 更新高斯分布

在第十四章中我们曾间接提到过线性高斯分布族的一个关键性质:在标准贝叶斯网络操作下这个分布族保持封闭。这里,我们在时序概率模型上的滤波上下文中使这个断言更精确。所需的性质与公式(15.3)中的两步滤波计算相对应:

(1)如果当前分布P(Xt|e1: t)是高斯分布,并且转移模型P(Xt+1|xt)是线性高斯的,那么由下式


给出的单步预测分布也是高斯分布。

(2)如果预测分布P(Xt+1|e1: t)是高斯分布,传感器模型P(et+1|Xt+1)是线性高斯的,那么在对给定新证据进行条件化之后,更新后的分布


也是高斯分布。

因此,卡尔曼滤波的 FORWARD算子选取一个高斯前向消息,该消息由均值 μt和协方差矩阵 Σt所确定;并产生一个新的多元高斯前向消息f1:t+1,该消息由均值 μt+1和协方差矩阵 Σt+1所确定。所以,如果我们从高斯先验概率 f1: 0= P(X0) = N(μ0, Σ0)出发,通过一个线性高斯模型进行滤波,在任何时间片都会产生一个高斯状态分布。

这似乎的确是一个漂亮而且优雅的结论,但是这一点为什么如此重要?原因在于,除了很少一些像这样的特殊情况,连续或者混合(离散与连续)网络的滤波过程会生成表示规模随时间增长而趋于无界的状态分布。这个结论的一般性证明不太容易,不过习题15.5用一个简单例子说明了会发生什么。

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