The Kalman filter (KF) is one of the most widely used tools for data assimilation and sequential estimation. In this work, we show that the state estimates from the KF in a standard linear dynamical system setting are equivalent to those given by the KF in a transformed system, with infinite process noise (i.e., a "flat prior") and an augmented measurement space. This reformulation -- which we refer to as augmented measurement sensor fusion (SF) -- is conceptually interesting, because the transformed system here is seemingly static (as there is effectively no process model), but we can still capture the state dynamics inherent to the KF by folding the process model into the measurement space. Further, this reformulation of the KF turns out to be useful in settings in which past states are observed eventually (at some lag). Here, when the measurement noise covariance is estimated by the empirical covariance, we show that the state predictions from SF are equivalent to those from a regression of past states on past measurements, subject to particular linear constraints (reflecting the relationships encoded in the measurement map). This allows us to port standard ideas (say, regularization methods) in regression over to dynamical systems. For example, we can posit multiple candidate process models, fold all of them into the measurement model, transform to the regression perspective, and apply $\ell_1$ penalization to perform process model selection. We give various empirical demonstrations, and focus on an application to nowcasting the weekly incidence of influenza in the US.
翻译:Kalman 过滤器( KF) 是用于数据共和和和顺序估算的最广泛使用的工具之一 。 在这项工作中, 我们显示在标准线性动态系统设置中, KF 从标准线性动态系统中从KF 得出的国家估计数相当于 KF 在转型系统中提供的估计数, 具有无限的进程噪音( 即“ 前缩放 ” ) 和增强的测量空间。 我们称之为“ 增强测量传感器聚合( SF) ” 的重新改写在概念上是有趣的, 因为这里的变换系统看起来是静态的( 因为实际上没有进程模型), 但我们仍然能够通过将进程模型模型模型的模型模型到测量空间来捕捉KF 所固有的状态动态动态动态。 此外, KF 的重编在最终观察的系统中( 某些时滞缓变) 。 这里, 当测量噪音的变异性被经验变异性估算时, 我们从SFSF的状态预测相当于过去状态模型的倒退, 取决于特定的线性限制( 反映测量地图所编码的关系 ) 。 这让我们可以使用港口标准化的频率模型, 模型, 模型, 递化模型, 的回归到动态模型, 模型, 格式的模型, 走向, 我们的模型, 的模型, 走向 的 的 的 走向, 走向, 的 的 走向, 走向, 的 的 的 走向, 的 的 的 的 的 走向, 的 的 的 的 走向, 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的