Уравнения оценок, получающиеся с использованием обобщен ного критерия оптимальности оценок р ^ 7), этому требованию удовлетворяют, поскольку в основе этого критерия лежит функ ция правдоподобия. Следовательно, оценки неизвестных пара метров модели движения, линейной относительно вектора оце
ниваемых параметров, получаемые |
с помощью обобщенного |
.критерия оптимальности оценок |
являясь в линейном при |
ближении несмещенными, обладают наименьшими дисперсиями
среди оценок, определяемых уравнениями оценок |
вида |
(7.5.3). |
Полученная’ выше корреляционная матрица оценок характе |
ризует точность оценок, получаемых с помощью |
обобщенного |
критерия оптимальности оценок р {q'), для линейной |
модели |
движения общего вида (8.1.8). Если оценивается только подвек тор а вектора q , т. е. если модель движения имеет вид (8.1.9),
корреляционная матрица оценки а вектора а может быть полу чена как частный случай корреляционной матрицы общего вида:
Ba = Qal {q)Qa{q) [ < М ] -1- |
(8-4.18) |
Вектор fa, необходимый для получения оценки Ва корреляци |
онной матрицы Ва, будет рассчитываться, как |
это следует из |
(8.4.17), по формуле |
|
b = {AEB n 'A l) - l AEBulz. |
(8.4.19) |
' Аналогичным образом как частный случай корреляционной матрицы общего вида может быть записана и корреляционная матрица для случая, когда модель' движения принята в виде
( 8. 1. 10),
B b= Q 7 1(q)Qb(q)[Ql(q)}-\ |
(8.4*20) |
§8.5. ОЦЕНИВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНЫХ МОДЕЛЕЙ ДВИЖЕНИЯ ПРИ НЕЗАВИСИМЫХ В СОВОКУПНОСТИ
ИРАВНОТОЧНЫХ ПО КАНАЛАМ ИЗМЕРЕНИЯХ
Критерий оптимальности оценок ${qr) получен в предполо жении, что ошибки измерений в моменты времени t\ значений ор динаты модели движения и координатных функций | 3-(/) явля ются в совокупности статистически зависимыми. По этой причи не корреляционная матрица ошибок измерений Bh имела самый общий вид и содержала сврими элементами дисперсии ошибок измерений, а также все возможные корреляционные моменты связи между ошибками измерений. Отыскание максимального
значения обобщенного критерия оптимальности оценок р (q) и соответствующего вектора оптимальных оценок с помощью кри терия р (q') с корреляционной матрицей ошибой измерений обще го вида — задача довольно трудная, поскольку в этом случае кри терий содержит матрицы с большой размерностью.
Практическая ценность критерия оптимальности оценок р( q') заключается в его общности. Он содержит частными случаями не только критерии оптимальности для различных типов моделей движения, о чем говорилось выше, но и может использоваться для оценивания параметров линейных моделей при различных вариантах допущений об условиях опыта.
В практике обработки экспериментальных данных большое самостоятельное значение имеет предположение об условиях опыта, в соответствии с которым ошибки измерений независимы в совокупности и равноточны в каждом из измерительных или информационных каналов. Этот частный случай условий опыта и рассмотрен ниже.
Пусть решается задача оценки параметров модели движения
космического объекта вида (8.1.9), т. е. определяется оценка а вектора а. Критерий оптимальности оценок имеет в этом случае вид (8.3.7). Преобразуем этот критерий с учетом того, что ошиб ки измерений независимы в совокупности и равноточны по ка налам. В принятых условиях опыта корреляционная матрица jBh случайного вектора ошибок измерений ft* является диаго нальной, поэтому легко может быть определена матрица Bh~l:
|
|
В-1 |
|
(8.5.1) |
|
в г |
= |
В 7 1 |
|
|
|
|
|
где |
В 71- |
E n \ |
(8.5.2) |
|
• |
|
< |
- |
|
1 |
Е |
|
0 |
|
9 |
n N |
|
|
af |
|
|
|
|
5j |
— — — |
|
|
В 7 К- |
(8.5.3) |
|
|
|
|
|
0 |
21 |
C.NЕ |
В выражениях для матриц В~ 1 и В ^ 1<£ —дисперсия случай ных ошибок измерений $*(/=1,2, ... , N), а — дисперсии слу
чайных ошибок измерений (у = 1,2, |
= 1 , 2, |
С учетом равенства (8.2.5), определяющего в коагулирован ной форме матрицу АЕ, можно записать:
|
1 |
• |
(8.5.4) |
А еВ7'Ае = В 71- А В 7 1А \ |
Известна следующая формула обращения матриц: |
|
{В ± H TRH)~l = В - 1- |
{НВ-^Н ' ± |
R)~'HB~\ |
(8.5.5) |
где Ву Н и R — произвольные матрицы, допускающие все входя
щие в формулу (8.5.5) операции.
Применяя эту формулу к равенству (8.5.4), получаем |
|
{Ае Вн'а Ъ У ' ^ В ъ- В ъА ^ В ьА + В ^ А ' В ь. |
(8.5.6) |
Используя выражение для матрицы А через компоненты век тора оцениваемых параметров а, приведенное в примечании к формуле (8.2.5), запишем следующие очевидные равенства:
Атб 6А= ^ 2 аЩ |
£V. |
|
(8.5.7) |
A*£6A -f |
+ |
f л- |
(8.5.8) |
Из уравнения (8.5.8) следует, что |
|
|
|
(А*б*А + б.)-1= |
+ |
1E jX. |
(8.5.9) |
Подстановкой (8.5.9) в (8.5.6) получаем |
|
|
/ р |
\ —1 |
|
|
|
ВьАА^Вь. (8.5.10) |
На основании (8.2.5) матричное произведение |
|
АЪ{АеВ 7 1А1)~ 1А е в коагулированной |
форме может |
быть за |
писано так: |
|
|
|
А ч{АеВ п1АЪ)-1А |
Ат {АЕВЙ1А 1 У 1 |
a \ { a bb j 1a I ) - 1a e = |
|
|
|
(АеВц1А ет ) JA |
(А е В н 1 А ет ) ~ 1 |
|
|
|
(8.5.11) |
Преобразуем блоки матрицы в правой |
части (8.5.11). Для |
верхнего левого с учетом (8.5.10) имеем |
|
|
|
‘А Ч А ЕВ п 1А 1)-гА = А 'В ъА - |
+ |
АтбеААтб гА- |
\Т ^ |
|
/ |
|
|
|
|
(8.5.12) |
Подставив в (8.5.12) полученное ранее равенство (8.5.7), верхний левый блок матрицы (8.5.11) представим в виде
|
|
|
|
|
|
|
У аЫ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* |
'V |
} |
|
|
|
' А Ц А еВЦ1А 1) - 1А, |
|
]=1 |
3 |
|
|
(8.5.13) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
а)*\ |
+ |
^ |
|
|
|
|
|
|
|
p i |
|
|
|
|
|
Аналогичным образом для других блоков матрицы (8.5.11) |
получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(АеВ}11Ае) |
1А = - |
|
|
|
|
В*А: |
(8.5.14) |
|
|
|
|
|
у |
аУ ^ + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
з-\ |
|
|
|
|
|
|
А т(АеВц1А ег) |
1 |
р |
|
|
|
AT£ S. |
(8.5.15) |
|
|
|
|
|
/,2„2 |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 j аА / + 0* |
|
|
|
|
Используя полученные выражения для блоков матрицы в |
правой |
части уравнения |
(8.5.11), |
перепишем |
это равенство в |
следующем виде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А \ ( А Ж ХА \ Х 1а е = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
:a tb s |
(8.5.16) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*\в ьа |
|
кВь— ВьАА'Въ |
|
где |
|
|
|
= |
У=1 |
+ |
|
|
|
|
(8.5.17) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На |
основании уравнений |
(8.5.1), (8.5.2) |
и |
|
(8.5.16) |
получаем |
|
В нХА \ { А е В1хА\)~' Ае В1х= |
|
|
|
|
/ |
1 |
р |
. |
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
т |
|
(8.5.18) |
|
V |
З е |
j= 1 |
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
k J |
- |
A |
A X |
|
Проведенные выше преобразования позволяют записать кри терий оптимальности оценок а (а') в удобной для практического использования форме. Подставив в (8.3.7) выражение (7.3.1) для вектора измерений через подвекторы v и w , а также ра