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Development of Nonlinear Kalman Filter without a Prior Information for Noise

Research Project

Project/Area Number 16K18128
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Control engineering/System engineering
Research InstitutionTokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute

Principal Investigator

KANEDA Yasuaki  地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第三部情報技術グループ, 主任研究員 (20463010)

Research Collaborator IRIZUKI Yasuharu  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords状態推定 / カルマンフィルタ / 密度比推定 / 確率的モデル / 粒子フィルタ / 機械学習 / 条件付き確率密度推定 / 制御工学
Outline of Final Research Achievements

Kalman filter is one of the most famous state estimation methods. Kalman filter is a method for Gaussian linear systems and many methods based on Kalman filter have been proposed. These methods need probability distributions of noise as prior information. On the other hand, these distributions are unknown in general. In this research, we develop a new state estimation method without a prior information of probability distribution. We proposed a direct design method for probabilistic model of dynamical system by using density ratio estimation method because the probabilistic model can be represented as a density ratio. In addition, we applied the probabilistic model to particle filter to achieve the state estimation method without a prior information of probability distribution. Numerical simulations demonstrated effectiveness of the proposed method.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

提案法により、確率モデルを用いた状態推定法において、従来まで必要だったノイズの確率分布の設計が不要になる。これにより設計の手間を省くことができる。また、従来までは試行錯誤的にノイズの確率分布を設計することが一般的であったため、設計の妥当性が曖昧になっていた。しかしながら、提案法を用いることでデータから確率モデルが直接求まるため、従来まで存在した曖昧さがなくなることになる。曖昧さがなくなることで、設計者に依存することなく高精度な状態推定を実現することが可能となる。これは、状態推定法を使用する上で、非常に有意義なことである。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] 確率分布の事前情報を必要としない粒子フィルタ2019

    • Author(s)
      金田泰昌,入月康晴
    • Journal Title

      システム制御情報学会論文誌

      Volume: 32

    • NAID

      130007679489

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Direct Estimation of Filter Distribution from Data and Its Application to State Estimation2017

    • Author(s)
      金田泰昌,入月康晴
    • Journal Title

      Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers

      Volume: 53 Issue: 4 Pages: 295-297

    • DOI

      10.9746/sicetr.53.295

    • NAID

      130006833456

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] データに基づくシステムの直接設計と粒子フィルタへの応用2019

    • Author(s)
      金田泰昌,入月康晴
    • Organizer
      第63回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] データ駆動型カルマンフィルタと非線形時系列解析への応用2018

    • Author(s)
      金田泰昌,入月康晴
    • Organizer
      第61回自動制御連合講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 確率分布の事前情報を必要としない粒子フィルタの開発2018

    • Author(s)
      金田泰昌,入月康晴
    • Organizer
      第62回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] データに基づく観測モデルの直接設計とカルマンフィルタへの応用2017

    • Author(s)
      金田泰昌,入月康晴
    • Organizer
      第60回自動制御連合講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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