JP6277638B2 - 信号処理装置、信号処理方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
[検出システムの構成例]
まず、図面を参照しながら、本発明の一実施形態にかかる検出システムの構成例について説明する。図1は、本発明の一実施形態にかかる検出システムの構成例を示す説明図である。以下、図1を用いて本発明の一実施形態にかかる検出システムの構成例について説明する。
2:観測信号にはAR係数が一定値となる定常状態がある一定期間含まれている。
以上説明したように、本発明の一実施形態によれば、時系列信号の解析に際し、カルマンフィルタを用いて未知のパラメータを推定する場合に、収束性、安定性及び推定精度を向上させることが可能な信号処理装置100を提供することができる。
10 センサ
100 信号処理装置
110 A/Dコンバータ
120 パラメータ演算部
130 推定結果出力部
Claims (13)
- センサで観測された時系列データに対してカルマンフィルタを用いてパラメータを演算するパラメータ演算部を備え、
前記パラメータ演算部は、システムノイズの分散共分散行列の関数である予測値の分布の尤度関数が最大となるシステムノイズの分散共分散行列を前記尤度関数または対数尤度の微分により求めることで、システムノイズの分散共分散行列を設定する超パラメータ推定部を含み、
前記超パラメータ推定部は、前記尤度関数の値に基づいて、前記システムノイズの分散共分散行列を、1個以上の前記時系列データが得られる度に変動させることを特徴とする、信号処理装置。 - 前記尤度関数は、観測される1個以上の前記時系列データに対するそれぞれの予測誤差または該予測誤差の分散の関数であることを特徴とする、請求項1に記載の信号処理装置。
- 前記超パラメータ推定部は、予測値の誤差、観測ノイズの分散共分散行列、過去の値及び状態ベクトルの誤差の分散共分散行列を用いて前記システムノイズの分散共分散行列を設定することを特徴とする、請求項1に記載の信号処理装置。
- 前記超パラメータ推定部は、システムノイズの分散値の値が0よりも小さくなる場合、予測分布の尤度が最大となるように状態ベクトルの誤差の分散共分散行列の値を設定することを特徴とする、請求項1に記載の信号処理装置。
- システムノイズの分散値の値が0よりも小さくなる場合の状態ベクトルの誤差の分散共分散行列の値が、予測誤差、観測ノイズの分散共分散行列、及び観測値から与えられる関数であることを特徴とする、請求項4に記載の信号処理装置。
- 前記超パラメータ推定部は、予測誤差、予測誤差の二乗値、またはシステムノイズを、第1の忘却係数を用いて指数平滑化した値を用いてシステムノイズの分散共分散行列を設定することを特徴とする、請求項1に記載の信号処理装置。
- 前記超パラメータ推定部は、異なる複数の前記第1の忘却係数を用いて並列的にシステムノイズの分散共分散行列を設定することを特徴とする、請求項6に記載の信号処理装置。
- 前記パラメータ演算部は、
異なる複数の前記第1の忘却係数を用いて設定されたシステムノイズの分散共分散行列のそれぞれを用いてパラメータを推定するパラメータ推定部と、
前記パラメータ推定部が推定したパラメータのそれぞれについて予測誤差の分布の尤度を計算する尤度計算部と、
前記尤度計算部が計算した前記尤度の中から最も高い尤度の基になったパラメータを推定パラメータとして決定する尤度評価部と、
を含むことを特徴とする、請求項7に記載の信号処理装置。 - 前記パラメータ演算部は、観測ノイズの分散共分散行列を設定し、
前記超パラメータ推定部は、カルマンフィルタを用いて、予測誤差の二乗値を指数平滑化した値の内のある区間において最小となる値を観測ノイズの分散共分散行列として設定することを特徴とする、請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記超パラメータ推定部は、異なる複数の第2の忘却係数を用いて並列的に観測ノイズの分散共分散行列を設定することを特徴とする、請求項9に記載の信号処理装置。
- 前記パラメータ演算部は、
異なる複数の前記第2の忘却係数を用いて設定された観測ノイズの分散共分散行列のそれぞれを用いてパラメータを推定するパラメータ推定部と、
前記パラメータ推定部が推定したパラメータのそれぞれについて予測誤差の分布の尤度を計算する尤度計算部と、
前記尤度計算部が計算した前記尤度の中から最も高い尤度の基になったパラメータを推定パラメータとして決定する尤度評価部と、
を含むことを特徴とする、請求項10に記載の信号処理装置。 - センサで観測された時系列データに対してカルマンフィルタを用いてパラメータを演算するパラメータステップを備え、
前記パラメータステップは、システムノイズの分散共分散行列の関数である予測値の分布の尤度関数が最大となるシステムノイズの分散共分散行列を前記尤度関数または対数尤度の微分により求めることで、システムノイズの分散共分散行列を設定するノイズ推定ステップを含み、
前記ノイズ推定ステップは、前記尤度関数の値に基づいて、前記システムノイズの分散共分散行列を、1個以上の前記時系列データが得られる度に変動させることを特徴とする、信号処理方法。 - コンピュータに、センサで観測された時系列データに対してカルマンフィルタを用いてパラメータを演算するパラメータステップを実行させ、
前記パラメータステップは、システムノイズの分散共分散行列の関数である予測値の分布の尤度関数が最大となるシステムノイズの分散共分散行列を前記尤度関数または対数尤度の微分により求めることで、システムノイズの分散共分散行列を設定するノイズ推定ステップを含み、
前記ノイズ推定ステップは、前記尤度関数の値に基づいて、前記システムノイズの分散共分散行列を、1個以上の前記時系列データが得られる度に変動させることを特徴とする、コンピュータプログラム。
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