统计学 > 计算
[提交于 2012年8月1日
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标题: 一种用于高维非线性系统的改进数据同化方案
标题: An Improved Data Assimilation Scheme for High Dimensional Nonlinear Systems
摘要: 非线性/非高斯滤波在生命科学的许多领域有着广泛的应用,其中动态可能是非线性的和/或不确定状态的概率密度函数是非高斯的。 在这种问题中,估计量的准确性高度依赖于后验概率密度函数(pdf)能够被多精确地近似。 在低维状态空间中,基于序贯重要性采样(SIS)的方法可以适当地近似后验pdf。 然而,对于更高维的问题,这些技术通常是不合适的,因为为了达到令人满意的估计,所需的粒子数会随着状态空间维度呈指数增长。 另一方面,由于贝叶斯更新步骤中粒子的变换,集合卡尔曼滤波(EnKF)及其变体更适合大规模问题。 研究表明,由于更新步骤中的高斯假设,后一类方法可能导致强非线性问题的次优解。 本文介绍了一种基于高斯和展开的新技术,在捕捉非高斯特征方面更加准确,同时对于高维问题所需的计算努力仍然合理。 我们通过几个例子,包括强非线性Lorenz模型,展示了该方法在非高斯过程中的性能。 结果显示,与EnKF相比,均方误差有显著改善,并且随着粒子数量的增加表现出理想的收敛行为。
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