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基于总体最小二乘的参数估计

时间:2023-11-02 百科知识 版权反馈
【摘要】:为了普遍性,用Ax=b来表示最小二乘求解,传统的最小二乘方法只考虑了测量数据向量b中含有的噪声扰动,但在实际的信号处理问题中,样本矩阵A也会由于测量和模型问题存在噪声扰动,因此提出了总体考虑测量数据和样本矩阵的最小二乘法,即总体最小二乘方法。0]T;S为不含有M阶最佳近似的左奇异向量,S=σ2jμj*;由于S存在逆矩阵,则待求的线性预测参数的总体最小二乘优化解为

在确定了样本矩阵的阶数M后,如何精确求出M个待定的Prony参数是我们值得关心的问题。为了普遍性,用Ax=b来表示最小二乘求解,传统的最小二乘方法只考虑了测量数据向量b中含有的噪声扰动,但在实际的信号处理问题中,样本矩阵A也会由于测量和模型问题存在噪声扰动,因此提出了总体考虑测量数据和样本矩阵的最小二乘法,即总体最小二乘(totalleastsquares, TLS)方法。

取矩阵A的误差矩阵为E,向量b的误差向量为e,则有

(A+E)x=b+e  (2-20)

式(2-19)为总体最小二乘方法求解Prony参数。

分析信号阶数的估计值为M后,就可以用零空间来取代样本矩阵的噪声空间,得到样本矩阵R的逼近矩阵

R(k)=UΣMVH  (2-21)

此时,线性预测向量中就只有M个独立参数了,因此,取

α=[1α1…αp]T  (2-22)

重构线性预测方程,有

=(k:P+k)a=0,k=1,…,p+1-M  (2-23)

通过计算可以得出

式中,uj是酉矩阵U的第j列;vkj是酉矩阵V低j列的一个加窗数据段。

上式等价于求解最小二乘测度方程,即

S(M)A=e1  (2-25)

式中,e1=[1,0,0…0]T;S(M)为不含有M阶最佳近似的左奇异向量,S(M)=σ2jμj(vkj)*;由于S(M)存在逆矩阵,则待求的线性预测参数的总体最小二乘优化解为

αi=S-(M)(i+1,1)/S-(M)(1,1),i=1,…,M  (2-26)

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