The filtering problems are derived from a sequential minimization of a quadratic function representing a compromise between model and data. In this paper, we use the Perron-Frobenius operator in stochastic process to develop a Perron-Frobenius operator filter. The proposed method belongs to Bayesian filtering and works for non-Gaussian distributions for nonlinear stochastic dynamical systems. The recursion of the filtering can be characterized by the composition of Perron-Frobenius operator and likelihood operator. This gives a significant connection between the Perron-Frobenius operator and Bayesian filtering. We numerically fulfil the recursion through approximating the Perron-Frobenius operator by Ulam's method. In this way, the posterior measure is represented by a convex combination of the indicator functions in Ulam's method. To get a low rank approximation for the Perron-Frobenius operator filter, we take a spectral decomposition for the posterior measure by using the eigenfunctions of the discretized Perron-Frobenius operator. A convergence analysis is carried out and shows that the Perron-Frobenius operator filter achieves a higher convergence rate than the particle filter, which uses Dirac measures for the posterior. The proposed method is explored for the data assimilation of the stochastic dynamical systems. A few numerical examples are presented to illustrate the advantage of the Perron-Frobenius operator filter over particle filter and extend Kalman filter.


翻译:过滤问题源自于一个代表模型和数据之间妥协的二次函数的顺序最小化。 在本文中, 我们使用 Perron- Frobenius 操作员在随机化过程中使用 Perron- Frobenius 操作员来开发 Perron- Frobenius 操作员过滤器。 拟议的方法属于Bayesian 过滤器, 并用于非线性随机动态系统的非Gausian 分配。 过滤器的循环特征可以是 Perron- Frobenius 操作员和可能性操作员的构成。 这在 Perron- Frobenius 操作员和 Bayesian 过滤器之间提供了重要的过滤器连接。 我们通过使用 Ulam 方法对 Perron- Frobenius 操作员进行近似化的循环循环循环循环化操作员操作员操作员的循环递增。 用于对 Perron- Ferimiro 操作员的递增率分析, 将A- birentror- 操作员的递解解算法的递增率率分析结果, 用于实现递解解解离- Frorblical- 递解的递解的递解的递解法的递解法的递解法的递增率率。

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