基于自然梯度的非线性变分贝叶斯滤波算法

作     者：胡玉梅 潘泉 邓豹 郭振 陈立峰 HU Yu-Mei;PAN Quan;DENG Bao;GUO Zhen;CHEN Li-Feng

作者机构：航空工业西安航空计算技术研究所西安710065 西北工业大学自动化学院西安710072 信息融合技术教育部重点实验室西安710072 湖北航天技术研究院总体设计所武汉430040 

基　　金：国家自然科学基金(61790552,61976080) 西北工业大学博士论文创新基金(CX201915) 航空科学基金(2024M066031002)资助 

出 版 物：《自动化学报》 (Acta Automatica Sinica)

年 卷 期：2025年第51卷第2期

页      码：427-444页

摘      要：在统计流形空间中,从信息几何角度考虑非线性状态后验分布近似的实质是后验分布与相应参数化变分分布之间的Kullback-Leibler(KL)散度最小化问题,同时也可以转化为变分置信下界的最大化问题.为了提升非线性系统状态估计的精度,在高斯系统假设条件下结合变分贝叶斯(Variational Bayes,VB)推断和Fisher信息矩阵推导出置信下界的自然梯度,并通过分析其信息几何意义,阐述在统计流形空间中置信下界沿其方向不断迭代增大,实现变分分布与后验分布的“紧密”近似;在此基础上,以状态估计及其误差协方差作为变分超参数,结合最优估计理论给出一种基于自然梯度的非线性变分贝叶斯滤波算法;最后,通过天基光学传感器量测条件下近地轨道卫星跟踪定轨和纯角度被动传感器量测条件下运动目标跟踪仿真实验验证,与对比算法相比,所提算法具有更高的精度.

主 题 词：非线性滤波 信息几何 变分贝叶斯推断 自然梯度 Fisher信息矩阵 

学科分类：080902[080902] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.16383/j.aas.c230359

馆 藏 号：203157185...