Recent advances in counter-adversarial systems have garnered significant research interest in inverse filtering from a Bayesian perspective. For example, interest in estimating the adversary's Kalman filter tracked estimate with the purpose of predicting the adversary's future steps has led to recent formulations of inverse Kalman filter (I-KF). In this context of inverse filtering, we address the key challenges of nonlinear process dynamics and unknown input to the forward filter by proposing inverse extended Kalman filter (I-EKF). We derive I-EKF with and without an unknown input by considering nonlinearity in both forward and inverse state-space models. In the process, I-KF-with-unknown-input is also obtained. We then provide theoretical stability guarantees using both bounded nonlinearity and unknown matrix approaches. We further generalize these formulations and results to the case of higher-order, Gaussian-sum, and dithered I-EKFs. Numerical experiments validate our methods for various proposed inverse filters using the recursive Cram\'er-Rao lower bound as a benchmark.


翻译:反对立系统最近的进展引起了从巴伊西亚角度反向过滤的重大研究兴趣,例如,为了预测对手未来步骤而估计对手Kalman过滤器对Kalman过滤器的跟踪估计,引起了对Kalman过滤器(I-KF)的最近配方。在这种反过滤的情况下,我们通过提出反线进程动态和对前过滤器的未知输入来应对非线性的关键挑战。我们通过考虑前向和反向状态空间模型的非线性而获得I-EKF, 并且没有未知的投入。在这个过程中,还获得了I-KF与未知投入的理论稳定性保证,然后我们利用非线性连接和未知的矩阵方法提供了理论稳定性保证。我们进一步将这些配方和结果概括到较高顺序、高萨和极光度I-EKFs。我们用递增的Cram\'Rao低边框作为基准,验证了我们所提议的各种反向过滤器的方法。

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