ความแตกต่างระหว่างตัวกรองคาลมานและค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่คืออะไร


25

ฉันกำลังคำนวณตัวกรองคาลมานที่ง่ายมาก (รุ่นเดินสุ่ม + เสียงรบกวน)

ฉันพบว่าผลลัพธ์ของตัวกรองนั้นใกล้เคียงกับค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่มาก

มีความเท่าเทียมกันระหว่างสองหรือไม่

ถ้าไม่ต่างกันคืออะไร


2
ไม่ใช่คำตอบ แต่คุณอาจคำนวณขั้นตอนตัวกรองคาลมานสำหรับแบบจำลองอย่างง่ายนี้เนื่องจากมันจะเกี่ยวข้องกับเมทริกซ์ขนาดเล็กเท่านั้น และคุณเปรียบเทียบค่า "ตัวกรองคาลมาน" อันไหน: ค่าที่ปรับให้เรียบ, การคาดคะเนล่วงหน้า 1 ขั้นตอน, .. ?
ความน่าจะเป็นทาง

เพียงตัวกรองของตัวกรองคาลมาน:θเสื้อ|Yเสื้อ
RockScience

คำตอบ:


28

รูปแบบการเดินแบบสุ่ม + สัญญาณรบกวนสามารถแสดงให้เห็นว่าเทียบเท่ากับ EWMA (ค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่แบบถ่วงน้ำหนักชี้แจง) อัตราการเพิ่มของคาลมานนั้นเท่ากับน้ำหนัก EWMA

นี้จะแสดงรายละเอียดบางอย่างในการวิเคราะห์อนุกรมเวลาตามพื้นที่ของรัฐหากคุณตัวกรอง Google Kalman และ EWMA คุณจะพบทรัพยากรจำนวนมากที่กล่าวถึงความเท่าเทียมกัน

ในความเป็นจริงคุณสามารถใช้พื้นที่สถานะเทียบเท่าเพื่อสร้างช่วงความมั่นใจสำหรับการประเมิน EWMA ฯลฯ


1
นอกเหนือจากช่วงความมั่นใจแล้วประเด็นของการเพิ่มความซับซ้อนกับแบบจำลองพื้นที่ของรัฐคืออะไร? EWMA ดูเหมือนจะง่ายกว่าที่จะเข้าใจใช้งานจัดการ
RockScience

1
ความเท่าเทียมถือเฉพาะในบางรุ่นเท่านั้นเช่นการเดินแบบสุ่ม + เสียงรบกวน ~ EWMA หรือแนวโน้มเชิงเส้นในท้องถิ่น ~ โฮลต์ - วินเทอร์ EWMA แบบจำลองพื้นที่ของรัฐนั้นกว้างกว่าแบบกำหนดเองได้มากกว่า การเริ่มต้นยังมีฐานทางทฤษฎีที่ทำให้เกิดเสียง หากคุณต้องการติดสุ่มเดิน + เสียงรบกวนและคุณไม่คุ้นเคยกับตัวกรองคาลมานคุณอาจจะดีกว่าด้วย EWMA
ดร. G

ขอขอบคุณสำหรับคำอธิบายของคุณฉันเข้าใจว่า DLM นั้นมีความธรรมดามากกว่าแบบเรียบคลาสสิค จากประสบการณ์ของคุณความซับซ้อนของแบบจำลองพื้นที่รัฐเพิ่มมูลค่าหรือไม่?
RockScience

ยากที่จะบอกว่าถ้าคุณมีเวลาว่างฉันก็เถียงว่าโมเดลอวกาศของรัฐนั้นเป็นเทคนิคที่มีประโยชน์ในการเรียนรู้
ดร. G

อย่างน้อยคำตอบของคุณแสดงว่าตัวกรองคาลมานเพิ่มมูลค่าเฉพาะในกรณีที่รุ่นมีความซับซ้อนมากกว่า EWMA
RockScience

2

ในการเริ่มต้น: ความเท่าเทียมกันของตัวกรองคาลมานกับ EWMA เป็นเพียงสำหรับกรณีของ "การเดินสุ่มพร้อมเสียง" และครอบคลุมในหนังสือพยากรณ์รุ่นอนุกรมโครงสร้างเวลาและตัวกรองคาลมานโดย Andrew Harvey ความเท่าเทียมกันของ EWMA พร้อมตัวกรองคาลมานสำหรับการเดินแบบสุ่มที่มีเสียงดังครอบคลุมอยู่ในหน้า 175 ของข้อความ ผู้เขียนยังกล่าวถึงความเท่าเทียมกันของทั้งสองปรากฏตัวครั้งแรกในปี 1960 และให้การอ้างอิงกับมัน นี่คือลิงค์สำหรับหน้าของข้อความนั้น: https://books.google.com/books?id=Kc6tnRHBwLcC&pg=PA175&lpg=PA175&dq=ewma+and+kalman+for+random+walk+with+noise&source=bl&ots=I3VOQYZOC&&&==3 = RdUCwgFE1s7zrPFylF3e3HxIUNY & hl = th & SA = X & โดยผู้ดูแลระบบ = 0ahUKEwiK5t2J84HMAhWINSYKHcmyAXkQ6AEINDAD # v = onepage & q = EWMA% 20and% 20kalman% 20for% 20random% 20walk% 20with% 20noise & F = false

ตอนนี้นี่คือการอ้างอิงซึ่งครอบคลุม ALETERNATIVE สำหรับตัวกรองคาลมานและตัวกรองคาลมาน - ซึ่งให้ผลลัพธ์ที่ตรงกับตัวกรองคาลมาน แต่ผลลัพธ์จะได้รับเร็วกว่ามาก! มันคือ "การปรับแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลสองครั้ง: ทางเลือกในการติดตามการทำนายโดยใช้ตัวกรองคาลมาน" ในบทคัดย่อของบทความ (ดูด้านล่าง) ผู้เขียนกล่าวว่า "... ผลลัพธ์เชิงประจักษ์สนับสนุนความถูกต้องของการเรียกร้องของเราว่าตัวทำนายเหล่านี้เร็วกว่าง่ายต่อการนำไปปฏิบัติและปฏิบัติเทียบเท่ากับตัวทำนายคาลมานและตัวกรองคาลมาน ... "

http://cs.brown.edu/~jjl/pubs/kfvsexp_final_laviola.pdf

นี่คือบทคัดย่อของพวกเขา "เรานำเสนออัลกอริทึมแบบใหม่สำหรับการติดตามการคาดคะเนตำแหน่งผู้ใช้และการวางแนวโดยอิงจากการปรับให้เรียบแบบทวีคูณแบบทวีคูณอัลกอริธึมเหล่านี้เมื่อเปรียบเทียบกับ Kalman ประสิทธิภาพการทำนายและการใช้งานที่ง่ายขึ้นกระดาษนี้จะอธิบายรายละเอียดของอัลกอริทึมเหล่านี้พร้อมกับคาลมานและคาลมานฟิลเตอร์ทำนายการทดสอบนอกจากนี้เราอธิบายรายละเอียดของการทดลองพยากรณ์และผลลัพธ์เชิงประจักษ์ เร็วกว่าง่ายกว่าที่จะติดตั้งและดำเนินการอย่างเท่าเทียมกันกับตัวทำนายคาลมานและตัวทำนายการกรองคาลมานเพิ่มเติม "


1
ฉันไม่คิดว่านี่เป็นคำตอบของคำถามที่ว่าทำไมตัวกรองคาลมานและแมสซาชูเซตส์จึงให้ผลลัพธ์ที่คล้ายกัน คุณสามารถเพิ่มความเคารพอย่างเต็มที่สำหรับกระดาษที่คุณอ้างถึงแทนที่จะเป็นการเชื่อมโยงหลายมิติแบบเปลือยได้หรือไม่? สิ่งนี้จะพิสูจน์คำตอบของคุณในอนาคตในกรณีที่ลิงก์ภายนอกเปลี่ยนแปลง
Silverfish

มันไม่น่าจะเป็นไปได้ เช่นเดียวกับการแนะนำบอกว่ามันเป็นทางเลือกให้ Kalaman แต่เร็วกว่ามาก ถ้ามันหรือวิธีอื่นคือ "ตรง" เหมือนกับ Kalman ตามหัวข้อของบทความผู้เขียนจะได้กล่าวถึงมัน ดังนั้นในการตอบคำถามนั้น
jimmeh

ความเท่าเทียมกันของตัวกรองคาลมานกับการเดินแบบสุ่มด้วย EWMA ครอบคลุมอยู่ในหนังสือพยากรณ์โครงสร้างอนุกรมเวลารุ่นและตัวกรองคาลมานโดย Andrew Harvey ความเท่าเทียมกันของ EWMA พร้อมตัวกรองคาลมานสำหรับการเดินแบบสุ่มครอบคลุมอยู่ในหน้า 175 ของข้อความ ที่นั่นเขากล่าวว่ามันถูกแสดงครั้งแรกในปี 1960 และให้การอ้างอิง
jimmeh
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.