Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Липцер Р.Ш. Статистика случайных процессов. Нелинейная фильтрация и смежные вопросы

.pdf
Скачиваний:
44
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
20.66 Mб
Скачать

§ 21

ЕДИНСТВЕННОСТЬ РЕШЕНИЙ

467

1)

для любых X, г / е С г

 

 

t

 

 

I g(t, x) — g {t, у) I2 < Lx J (xs — ysf dK (s) +

L2(Xt — г/г)2;

 

о

 

2)

g* (t, *) < L, J (1 + xl) dK (s) + L2(1 + X*),

 

6

 

где К (s) — некоторая неубывающая непрерывная справа функ­ ция, 0 ^ K { s ) ^ l , Ly, L2константы,

3)

 

I üy(t, x ) \^ L y ,

I Ay (t,

x) I< L2;

 

 

4)

M (0Qrt +

lg”) <

oo для некоторого

целого

n ^

1.

 

Тогда система уравнений {12.1), (12.2)ылгеег непрерывное силь­

ное решение. Это решение единственно,

и

sup

М (Ѳгп + |<") < оо.

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Утверждение

о < г < г

 

доказывается

теоремы

так же, как и в одномерном случае (теорема 4.9).

 

3.

Рассмотрим теперь

вопрос

о

совпадении

а-алгебр

и SF\°‘w,

 

где

W = {Wi,

£Гг)— винеровский

процесс

с дифференциалом (см. 11.27))

 

 

 

 

 

 

 

dWt — B~l (t,

 

 

l) +

Ay(t,

l) m t)dt), r

0 = 0.

(12.47)

Согласно (12.29),

(12.30) и

(12.47)

процессы mt,

%t, yt,

образуют слабое решение системы уравнений

 

 

 

 

Ууду (t, l)

 

dmt =

[а0 {t,

g) +

ay (t, g) mt\ dt +

b2(t, l) +

в

(t, i)

dWt,

dlt =

[A0 (t,

g) +

A, (t, g) mt] dt + B (t, g) dWt,

 

 

(12.48)

Yr

 

 

b9 ( t , l )

yt + b\{t, g)

A i u i )

ayit, &

- - Щ - Ю

В Ң Ц

l )

решаемой при заданных m0 = M (Ѳ01g0), g0 и y0 =

M [(Ѳ0 — m0)21У-

Изучим вопрос

о существовании

сильного

решения у этой

системы уравнений. Положительное решение этого вопроса

позволит нам установить факт

совпадения сг-алгебр ЗГ\ и

w,

что в свою очередь

будет говорить о том, что (обно­

вляющий) процесс W и g0 содержат в себе ту же самую «ин­

формацию», что и наблюдаемый процесс g.

х),

Т е о р е м а

12.5.

Пусть

функционалы ау(і, х), Ai(t,

bj(t, х), B ( t , х),

і — 0,

1; j —

1, 2, удовлетворяют условиям

1)

4S8

ФИЛЬТРАЦИЯ УСЛОВНО-ГАУССОВСКИХ ПРОЦЕССОВ

[ГЛ. 12

и 2)

теоремы

12.4.

Пусть

также

у0 — у0(х),

at {t,

х),

At {t, х),

bj(t,

X) и В~] (t,

х)

{і — 0, 1;

/ = 1 ,

2)

равномерно

ограничены.

Тогда система уравнений (12.48)

имеет, и притом единствен­

ное,

сильное (т. е. SFntl" ъ’

w-измеримое при

каждом

і) реше­

ние.

При этом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

0 < f < 7 \

 

 

(12.49)

Д о к а з а т е л ь с т в о .

Пусть х е С г

Рассмотрим

уравнение,

которому удовлетворяет

yt = yt(x):

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

Â\ (s, x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\ t (x) = YoW +

2ä[ (s, x) ys( x ) b ] ( s ,

x ) ~ B2 (s, X) YI (x) ds.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(12.50)

Уравнение (12.50) является уравнением Риккати, причем его (неотрицательное непрерывное) решение существует и един­ ственно для каждого х <= Ст(ср. с доказательством теоремы 12.3).

Из (12.50) нетрудно

вывести,

что

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

Iо

х) ds

 

Yo(*)+

 

 

 

 

 

J 2ä, (s,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

bi (s,

x) ds

 

 

 

 

2 J â, (и,

x) du

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

В силу сделанных предположений отсюда

вытекает, что

yt (х)

равномерно ограничены по х.

 

 

 

 

 

Лип­

Покажем,

что функция

yt (x) удовлетворяет условию

шица:

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I Yt (х) Уі(у) I2 < L J \xs — ys I2 dK (s),

x0= y0,

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

с некоторой неубывающей непрерывной справа функцией

К (s),

0 < ^ ( s ) < 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из (12.50)

получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

Vt(x) — y t (y) =

j {2[«! (s, x)ys (x) — äl (s, y ) y s (y)] +

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A]{s,

X)

Ä\ (s, у)

 

 

 

 

+ [ ^ ( s>x)—b\ (s, г/)]—_B2(s,

x)

Ys (x) B2(s,y)

Vl(y)b

j ds.

(12.51)

§ 2]

ЕДИНСТВЕННОСТЬ РЕШЕНИЙ

469

В силу условия

1) теоремы

12.4

 

I Ö, (/, х) уt (X) — й, (t,

у) уt (у) р <

 

 

< 2у2 (х) I й, (t, X) — й, (t, у) I2 +

2 I й, ( і л-) I21у, (*) — Yf (у) |2 <

t

 

 

 

< d 0 J I xs — ys fdK(s) + d,| x, — yt p + d2| y, (x)yf (y) p,

(12.52)

о

 

 

 

где d0, d, и d2 — некоторые постоянные, существование которых

гарантируется

равномерной ограниченностью величин

äi (t, х) и

у , (х),

X <= Ст.

 

 

 

 

Аналогично,

 

t

 

 

 

 

 

 

 

I ь\ (t,

х) ь\ (t, у) Г < d3 J I xs — ys \2 dK (s) + d4| xt — yt |2

(12.53)

Л?('. *) ,.9 /.Л

A]{t,y)

_лг л

<

 

 

t

 

 

 

 

< d5 J | xs— ys \2dK(s) + d61X, — yt f + d7| Y/W —Y/(d) I2-

(12.54)

Из

(12.51) — (12.54)

находим

 

 

 

t Г

S

 

 

I V/ M — V/ (d) I2< di J

J(*„ — du)2d* («) ds +

 

 

 

0 Lo

*

 

 

f

 

 

 

+ d9J

(xs ys)2 ds +

d10 j I ys (x) — ys (d) I2ds <

 

 

о

 

t

0

 

 

t

 

t

 

< d sT J (xs- y sfd K ( s ) + d 9 J (xs—ys)2d s+ di0J1 ys {x) ys (y) |2 ds.

о

 

0

Поэтому по лемме 4.13

 

 

t

 

I Y<(*) — Y/(d) l2< daT J

(xs—ysf dK (s) + d9 j (xs— ys)2ds

 

 

< d n J (xs — ysfdK{s), (12.55)

где *(s)

К (s) + s , а

du = ed"T[d J + d9)(K(T)+T).

K ( T ) + T

470

ФИЛЬТРАЦИЯ УСЛОВНО-ГАУССОВСКИХ ПРОЦЕССОВ

[ГЛ. 12

Рассмотрим теперь

первые два

уравнения системы

(12.48),

в которые

подставлено

yf = yt (l),

являющееся, как показано

выше, непрерывным равномерно ограниченным решением третьего уравнения этой системы:

dmt = [aQ{t, Ю+аДБ l)m,]dt + [&,(f, g)+ д1^ ’Jy У, (В dW„

(12.56)

dl, = [А0 (t, l) + Л, (t, I) mt] dt + B (t, |) dWt.

Согласно предположениям

теоремы и установленным свой­

ствам функционала yt {x) система уравнений (12.56)

обладает

единственным сильным (т. е.

5о’ ^-измеримым при каждом t)

решением

(см.

замечание к

теореме 4.6).

Но /п0 =

М(Ѳ0| | 0)

£Го-измеримо.

Поэтому

tF?°'1о’ w = STf’ w,

O ^ t ^ T .

Следова­

тельно, l,

при каждом t

3~\" ^-измеримы.

 

 

Итак, $f \ £ ST)"’W■ Справедливость же обратного включе­ ния, w, следует из конструкции обновляющего про­

цесса W (см. (12.47)).

 

 

 

 

 

 

Теорема доказана.

 

что

в схеме Калмана—Бьюси

З а м е ч а н и е 1.

Отметим,

a0(t,

x) =

a0(() -f

a2(t) xt,

a, (t, x) =

a, (/),

 

A0(t,

x) =

A0(t) +

A2(t)x„

Ai (t,

x) =

Л, {t),

(12.57)

В {t,

x) — B {t),

bi (t,

x) =

bt (t),

i =

1, 2.

 

В этом случае коэффициенты в уравнении, определяющем у(, являются детерминированными функциями, а уравнения для mt и %, имеют следующий вид:

dl, = [Л0 (t) + А { (t) т, + А2 (t) | (]dt + В (t) dWt.

Эта система имеет единственное сильное решение в тех же самых предположениях, при которых были выведены уравне­ ния фильтрации Калмана —Быоси (см. (10.10), (10.11)). Поэтому

в этом случае 3~\ =

5F\"W, О ^ ^ ^ Г .

З а м е ч а н и е

2.

Равенство 3~\ = SFV w остается справедли­

вым и в случае

многомерных процессов Ѳ и £ (с очевидными

изменениями в условиях теоремы 12.5, вызванными много­ мерностью процессов Ѳ и |), рассматриваемых в следующем параграфе.

§ 3]

УРАВНЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ В МНОГОМЕРНОМ СЛУЧАЕ

471

§3. Уравнения оптимальной фильтрации

вмногомерном случае

Обобщим результаты предшествующих параграфов на тот случай, когда каждый из процессов Ѳ и £ является векторным.

1.Снова предполагается, что задано некоторое (полное)

вероятностное пространство (П,

, Р)

с неубывающим

непре­

рывным справа семейством сг-подалгебр

 

0< Ѵ < І7\

Пусть

W{=(Wi(t), STf)

 

и W2 = (W2(t),

() — два независимых

между

собой

винеровских

процесса,

(t) =

[Wn (t), . . . ,

Wlk{t)] и

W2{t) =

[Wn (t),

. . . , W2l(t)].

 

 

 

 

 

Частично наблюдаемый случайный процесс

 

t<< T,

( ѳ , I )

=

[ ((t),Ѳ

. . . ,

ѳ * ( /) ) ,1, (t), ...,h( /) ) ,

g-t],

о

будет предполагаться процессом диффузионного типа

с диф­

ференциалом

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dQ, =

[fl0 (t,

l) +

ai (t, |) 0*] d t + ^ b t (t,

l) dWt (t),

 

(12.59)

 

 

 

 

 

 

1=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

dl, =

,rАо (/,

l) +

A, (t, l) 0,] d t + Ъ

B, (t,

g) dWi (t).

(12.60)

Здесь элементы вектор-функций (столбцов)

 

 

«о (*,

Х ) =

(а01(/,

х ) ,

... ,

 

a ok (t,

х ) ) ,

 

 

 

 

 

A0(t,

х ) (Л01 (t,

х ) ,

. . . ,

A0i(t, х))

 

 

 

и матриц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a{(t, x) ==I aW (t, x) I

,

Л, (t, х) =

\II A4) (*, *) 1

,

 

 

 

II */ v

4l(feXfc)’

bi (t,

x) =

II

4 v

H(/x*>

 

b\ (t, x) =-1

b\j

(t, x) \[kxk),

1I bij (t, л;)||(А,хг),

 

ßj (*, x)

=

'cq

 

*$»

B2(t,

x) = flß//(^

*)ll(;x/)

 

 

 

X

 

 

предполагаются

измеримыми неупреждающими функционалами

на {[0,

Т] X СГ1,

^ 10Т1Х ^ Т1),

х = (хѵ . . . ,

х , ) ^ С 1г.

 

 

Следующие условия (I) — (VII) являются многомерными ана­

логами

предположений

(11.4) — (11.11),

существенно

использо­

ванных

при

доказательствах

теорем

11.1

и

12.1

(г е

Cj,,

индексы і и /

принимают все допустимые значения):

 

 

(I)

т

 

х ) I + I а«1/ (/, х )

I +

 

 

 

 

 

 

 

 

J [ I a 0l

(t,

 

 

 

 

 

 

 

 

+

(b'tl (t,

x)f +

(bfl (t, x)f

+

(ßf/ (t,

x)f

+

{Bf} (t, X))2] dt <

oo.

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(II)

 

J [(Ло< {t, x )f +

(ЛІѴ (t,

x)f\dt

< oo;

 

 

 

о

472

ФИЛЬТРАЦИЯ УСЛОВНО-ГАУССОВСКИХ ПРОЦЕССОВ

[ГЛ.

12

(III)

матрица В ° В (t, х) = Bi (t, х) В \(t, х) + _ß2 (t, х) Bl (t,

х)

равномерно не вырождена, т. е. элементы обратной к ней

матрицы равномерно ограничены,

элементов матриц

(IV)

если g (t,

х) обозначает любой из

В{ (t, X)

и В2 (t, х),

то для

X,

у е СГ1

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

I g{t, x) — g(t, у)

 

J \xs — ys f d K { s )

+

L2\ xt — yt f,

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

g2{t, x ) < L ,

j

( l + \ x s \z)dK(s) +

L2( l + \ x t \2),

 

 

 

 

0

 

 

 

где I xt |2 = x\ (t) +

...

+ x}(t),

К (s)—неубывающая непрерывная

справа функция,

0 ^

(s) ^

1;

 

 

 

 

т

 

 

g) Ѳ7 (О I dt <<*> -,

 

 

(V)

 

j М |Л //(/,

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

(VI)

 

М| Ѳ, (/ ) К«>.

 

 

(VII)

Р j j UV (t, l) nij (t)f dt < ooj =

1,

где ntj (t) = M [Ѳу. (t) 13~\\-

2.Обобщением теоремы 11.1 на многомерный случай является

с

Т е о р е м а 12.6. Пусть выполнены условия

(I) — (VII)

и

вероятностью

единица

условное

распределение *)

(а0) —

=

Р (Ѳ<Х IЫ

является

(Р-п. н.)

гауссовским,

N {пг0, у0),

где

вектор m0= М (Ѳ0 \!ГІ) и матрица у0 — М [(Ѳ0 — m0) (Ѳ0 — m0)* | П~1]

такова, что Spy0< c » (Р-п. н.)

Тогда случайный процесс (Ѳ, £) = [(0j (/),

. , . ,

Qk (t)),

(^

(/), • • •

. .. , і/(0)]>

удовлетворяющий системе уравнений (12.59),

(12.60),

является условно-гауссовским,

т. е. для

любых tj,

0 <Д0 <

< іі < ...

< t n^ t ,

условное распределение

 

 

 

F^(a0, . . . ,

а„) = Р {Ѳ,о ^

а0, . . . ,

^

ап |

 

 

является (Р-п. н.) гауссовским.

Доказательство этой теоремы аналогично доказательству

теоремы 11.1. Поэтому остановимся лишь

на отдельных мо­

ментах

в доказательстве,

которые могут вызвать затруднение

в связи

с многомерностью

рассматриваемых

процессов.

*) Для Ѳ0 = { Ѳ, (0),

...,

Ѳ* (0) } и а0 = (а01........

а0ф под {Ѳ0 < аа } пони­

мается событие {0! (0)^

а0ь

..., Ѳ&( О Х ец}.

 

§ 3]

УРАВНЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ

В МНОГОМЕРНОМ

СЛУЧАЕ

4 7 3

Прежде всего заметим, что в (12.60) можно считать ß, (t, х)=0,

B2(t, x) =

B(t,

х), поскольку в силу леммы 10.4 найдутся такие

независимые между собой винеровские процессы

 

WAt) = [Wn (t), . . . .

W2(t) = [W2l(t),

. . . . W2l(t)],

что

t

 

 

 

^2

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

{ Уі bi (S,

ю dWi (s) =

dt (s, l) dWt (s),

 

 

0

i—l

 

0

i=l

 

 

(12.61)

 

t

2

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

V Bt (s,

l) dWi (s) =

J D (s, I) dW2 (s),

 

 

0

i=l

 

0

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

D (t , X) =

V(B°B)(t, X),

 

 

 

 

 

d2 (t, *) =

(&<> B) (t, x) (В о ß)~I/2 (t,

x),

 

 

 

(12.62)

d, (t, x) =

[{b о b)(t, x)-(b о ß) (t, X)(ß о ß )-1(f, x) (b о В)* (t, x W 2

c ß о ß = ß,ß( + ß 2ß|, * о ß = éiß* + b2BI, bob = bibt + fetè.

Далее,

если

/ДѲ0, IF), g)— (скалярная) $F\*' w" ^-измеримая

функция с

М|/ДѲ0,

IF,, | ) | < о о ,

то

имеет

место формула

Байеса (ср. с (11.35))

 

 

 

 

 

 

М(/ДѲ0) Wb l ) \ F lt) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

J j

ft {а, с, I) pt (a,

c,l) d\xw (c) dFlo(a),

(12.63)

где

a e

R k,

c e C ) ,

винеровская

мера в (C£, Щ )

и

рДа, с,

 

exp

J" [Л,(5, Q(Qs(a, с, I)-m g(g))]*(ß*(s, I) Г ' dWs-

 

 

I) =t

(s,j

1) (Qs [a, c, g) -

ms (I))]* (s, g) B ' {s, g))-1 X

 

 

 

 

 

X [A\ (s, i )(Qs(a,

c, l) +

ms (l))]ds}.

(12.64)

Здесь mt (£) = M (0f | ^ f),

 

 

 

 

 

 

t

ß" 1(s, l) d%s -

t

 

 

 

 

 

Wt =

оJ

0j ß ~(s,

g) 0(s,

l) + Ai (s, l) ms (I)] ds

(12.65)

474

ФИЛЬТРАЦИЯ УСЛОВНО-ГАУССОВСКИХ ПРОЦЕССОВ

[ГЛ. 12

 

винеровский процесс (относительно (ЗГ\), 0 ^ . t ^ T ) ,

 

 

 

t

 

 

 

Qt (a, Wx,\) — Ф, (l)

а + J Ф5 1{%) й0 (s, I) ds +

 

 

+

j Ф7' Ш bx (s, £)dWi (s) + J Ф7' (£) b2 (s, l ) B~l (s,

l) dl5

 

о

0

 

 

 

 

= 5, (/, l) Ф, (£),

Фо (i) = E[kxk)

 

 

So(U x) =

a0 {t, x) b2 (t, x) B~l (t, x) A0 {t, x),

 

 

5] (t, X) =

a, (t, x) b, (t, x) B~l (t, x) Ax(t, x).

 

С помощью формулы (12.63), так же, как и в случае одно­

мерных

процессов

Ѳ и £, сначала

проверяется гауссовость

условных распределений

 

 

 

 

Р(9„«<Ѵ #7ift)<ä',.

»7i ( y <

» . i ; r a

 

пределений

а затем устанавливают

гауссовость рас­

 

 

 

 

......

3. Предположим также, что наряду с (I) — (VII) выдолнены условия:

(VIII)

|аФ(г,

* ) | < L ,

) Л) уа , х ) ] <1;

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

(IX)

j М [ < (t, £) + (hfl (t, £))4 + (bfl 01, g))4] dt <

oo;

 

 

0

 

k

 

 

 

 

 

(X)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м Ц ѳ 1 ( 0 ) < о о .

 

 

 

 

 

 

 

i=I

 

 

 

 

 

Следующий результат является многомерным аналогом

теорем

12.1 и

12.3.

Пусть

выполнены

условия

 

 

Т е о р е м а

12.7.

(I) — (IV),

(VIII) — (X).

Тогда вектор

mt = М (Ѳ, |

 

и матрица

yt —

М {(Ѳ^ — mt){®t mt) \@~t}

являются

единственными

непре­

рывными, ЗГ^-измеримыми при каждом

t

решениями системы

уравнений

 

 

 

 

 

 

 

dmx= [а0 {t, g) + ах (t, £) mt] dt -f

 

 

 

 

 

+

[(6 о В) (t,

£) + Ъ А\ (t, 1)] (В о В )-1(t, I) X

 

 

 

 

X \dlt — (A0{t, l) +

Ax(t, l)m t)dt],

(12.66)

Yt = ai (В ЮVt + YfO[ (t,

І) + (b o- b) (t, І)—[(b о В) (t, l) + ytA\ (t, £)] X

 

 

X (b о B)~1(t,

g) [(6 о В) (t, g) + ytA\ (t,

g)]

(12.67)

§ 3 ]

УРАВНЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ В МНОГОМЕРНОМ СЛУЧАЕ

475

с

начальными условиями т0 — М (Ѳ01£0), у0 = М {(Ѳ0 — m0)X

X ( 9 o - ^ o ) * I U -

Если при этом матрица у0 положительно определена, то

таковыми же будут и

матрицы yt, 0 <

t ^

Т.

Д о к а з а т е л ь с т в

о этой теоремы

в

части, касающейся

вывода уравнений (12.66), (12.67), совпадает с соответствующим

доказательством

теоремы 12.1, проводимым для компонент

т, V) = М (Ѳ, (t) I

уц (t) = М {[Ѳ, (t) - mt (/)] [Ѳ, (t)~m/ (/)] | Г}}.

Единственность решений системы (12.66), (12.67) доказывается, как и в теореме 12.3.

Остановимся на доказательстве последнего утверждения

теоремы.

 

 

 

 

yt существуют обратные матрицы

Покажем,

что

у матриц

bt =

y j x,

 

 

Ясно,

что при достаточно малых значениях

t = t(со) такие

матрицы существуют

в

силу

невырожденности

матрицы уд и непрерывности (Р-п. н.)

элементов матрицы у, по t.

Пусть

T =

in f{^^7 ’:

dety<= 0},

 

причем

т =

оо, если

inf

defy,

> 0 .

Тогда

при

t < x / \ T

определены

матрицы

bt — y f 1- Заметим

теперь,

что для t <

т А Т

 

 

0 = - ж Е = = і т (ѵА)= у А + у А = YА + 6 Т %

Поэтому

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ö /= -ö /V A .

 

 

(12.68)

Учитывая уравнение (12.67), отсюда получаем,

что для t < т А Т

bt = - ä \ (t, i) bt -

btä{ (t, i) +

a ;(t, i) (в о в ) - 1(t,

i) Aj (t, i) -

 

- öt [(b о b) (t,

l) (b° B) {t, I) (ß о ß ) - 1(t, g) ° B f

{t, i)] 6„

(12.69)

где ä, (t, x) =

a, (t,

x) — (b° B) (t,

x) (ß ° ß)_1 (t, x) A, (t, x).

 

На множестве {:

x ^ T }

элементы матрицы bt должны воз­

растать при

t f т.

Покажем, что на самом

деле все элементы

матриц öt ограничены.

 

 

 

 

 

Обозначим Gt (l)

решение

матричного

дифференциального

уравнения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Щ Р - =

a, (t, g) G, (Ю, Go (І) =

E(k X *)•

(12.70)

Матрица Gt (l), являясь фундаментальной матрицей, как хорошо известно, невырождена.

476 ФИЛЬТРАЦИЯ УСЛОВНО-ГАУССОВСКИХ ПРОЦЕССОВ [ГЛ. 12

Пусть

Vt =

Gt (I) ötG*t (I).

Тогда

из

(12.69)

и (12.70)

для

t < г А Т находим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vt =

5, (t, £) Vt + Vtä\ {t, g) +

Gt (I) {— ä\ (t, l) öt &täl (i, I) +

 

 

 

 

+

/Cat, l) ( B o B ) - \ t ,

l)Aat, D -

 

 

 

 

- 6, [(b о ь) (t, i ) - ( b

o

b y (t ,

£) (ß о ß )-1(t, g) (6 о в у

(t,

g)] 6,} G] (l).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(12.71)

Поскольку матрица

b° b—(b° B)(B о B)~l (b° В)* симметрическая

и неотрицательно определенная, то из (12.71) получаем

 

S p ^ <

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< S p l / 0+ j

Sp {Gs (I) A* (s,

1)( В оВ Г 1(8,

|)Л ,(5, |)Gi(I)}rfs,

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

что вместе

с невырожденностью

матрицы

Gt (£)

и доказывает

ограниченность

(Р-п. н.)

 

элементов

матриц

öt.

Значит,

р(т < Т) =

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Приведем, наконец,

многомерный

аналог

теоремы

12.2.

Т е о р е м а

12.8.

Пусть Ѳ=

(Ѳ1; . . . , Ѳ*.)— k -мерная

случай-

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пая величина с 2

МѲ* <

оо. Предположим,

что наблюдаемый

 

 

 

і=і

 

h

(t)),

0 ^

t ^ T,

имеет

дифференциал

процесс lt = (|j (t),

. . . ,

 

d\t =

[A0{t, l) +

Ax(t, i)S\dt + B{t,

l)dW2{t),

 

 

где

коэффициенты

A0,

Au

В удовлетворяют условиям тео­

ремы

12.6,

а условное

распределение

Р (Ѳ ^

а |£0)

является

гауссовским,

N ( т 0,

уо)-

Тогда

mt = М (Ѳ^ |

 

и

yt —

= М [(Ѳ — т,)(Ѳ —

 

 

 

 

задаются формулами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1 -1

 

 

m, =

Е + уо J

AUs,

%)(B(s,

l) B* (s,

i ) r

^ , ( s ,l)ds

X

 

 

 

0

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X то + Уо J Л!(5, ®(B(s,

|)ß*(s, I))"1( £ & - Л 0(5,

l)ds)

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(12.72)

 

E + Yo J

 

 

Q (s,

 

 

 

 

 

 

 

- i - 1

 

 

y t =

Al (s,

l) B’ (s, I ) ) '1Л, (s, |) ds

Yo- (12-73)

Доказательство аналогично соответствующему доказатель­ ству теоремы 12.2.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ