Applied Optimal Estimation

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出版者:MIT Press
作者:A Gelb
出品人:
页数:384
译者:
出版时间:1974-1-1
价格:GBP 45.95
装帧:Paperback
isbn号码:9780262570480
丛书系列:
图书标签:
  • 美國
  • 機器人學
  • 最优估计
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  • 卡尔曼滤波
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  • 系统辨识
  • 滤波算法
  • 机器学习
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具体描述

This is the first book on the optimal estimation that places its major emphasis on practical applications, treating the subject more from an engineering than a mathematical orientation. Even so, theoretical and mathematical concepts are introduced and developed sufficiently to make the book a self-contained source of instruction for readers without prior knowledge of the basic principles of the field. The work is the product of the technical staff of the The Analytic Sciences Corporation (TASC), an organization whose success has resulted largely from its applications of optimal estimation techniques to a wide variety of real situations involving large-scale systemsArthur Gelb writes in the Foreword that "It is our intent throughout to provide a simple and interesting picture of the central issues underlying modern estimation theory and practice. Heuristic, rather than theoretically elegant, arguments are used extensively, with emphasis on physical insights and key questions of practical importance."Numerous illustrative examples, many based on actual applications, have been interspersed throughout the text to lead the student to a concrete understanding of the theoretical material. The inclusion of problems with "built-in" answers at the end of each of the nine chapters further enhances the self-study potential of the text.After a brief historical prelude, the book introduces the mathematics underlying random process theory and state-space characterization of linear dynamic systems. The theory and practice of optimal estimation is them presented, including filtering, smoothing, and prediction. Both linear and non-linear systems, and continuous- and discrete-time cases, are covered in considerable detail. New results are described concerning the application of covariance analysis to non-linear systems and the connection between observers and optimal estimators. The final chapters treat such practical and often pivotal issues as suboptimal structure, and computer loading considerations.This book is an outgrowth of a course given by TASC at a number of US Government facilities. Virtually all of the members of the TASC technical staff have, at one time and in one way or another, contributed to the material contained in the work

好的,这是一份针对一本名为《应用最优估计》(Applied Optimal Estimation)的图书的详细内容简介,但其中不包含该书的任何具体内容。这份简介旨在描述一个与“最优估计”这一主题相关,但又不直接介绍《应用最优估计》一书内容的学术性或工程性书籍可能涵盖的领域、深度和适用范围。 --- 现代系统状态估计与信息融合:原理、算法与实践 书籍简介 本书深入探讨了现代工程系统与科学研究中至关重要的一个领域——系统状态的精确估计与实时推断。面对现实世界中固有的不确定性、噪声干扰以及传感器测量的不完全性,如何从有限、有噪声的数据中,构建出对系统动态行为最可靠、最准确的数学模型描述,是保障复杂系统性能、可靠性和安全性的核心技术。本书旨在为研究人员、高级工程师以及致力于信号处理、控制理论和数据科学领域的学生,提供一个全面、严谨且具有高度实践指导意义的知识框架。 本书的核心关注点在于状态估计的理论基础、关键算法的推导与实现,以及这些技术在实际工程场景中的应用。我们不局限于单一的估计范式,而是力求构建一个涵盖经典线性方法到前沿非线性、非高斯估计理论的统一视图。 第一部分:估计理论的基石与线性系统优化 本部分为后续高级主题打下坚实的数学和统计学基础。我们首先回顾随机过程理论、概率论和统计推断的基础知识,重点阐述随机变量的特性、马尔可夫过程及其在系统建模中的作用。 随后,本书将详细剖析线性高斯系统下的最优估计问题。这是理解所有现代估计技术的起点。我们将彻底梳理维纳-霍夫曼滤波(Wiener-Hopf Filter)的推导过程,揭示其在平稳过程中的最优性。在此基础上,本书的核心内容之一将是卡尔曼滤波(Kalman Filter, KF)。从离散时间状态空间模型的建立,到基于最小均方误差(MMSE)准则的递推算法推导,我们将细致展示卡尔曼增益的物理意义及其在平衡系统动态与测量噪声之间的关键作用。对于更具挑战性的、存在结构化不确定性的系统,本书还将探讨扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter, EKF)和无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter, UKF),着重分析其线性化近似带来的误差源和改进策略。 第二部分:非线性、非高斯估计的挑战与进阶方法 现实世界的大多数物理系统都是本质非线性的,且噪声分布往往不服从高斯假设。本部分致力于解决这些复杂情况下的估计难题。 我们将深入探讨非线性系统的状态估计。在详细分析EKF和UKF局限性的基础上,本书将重点介绍基于概率密度函数的估计技术。这包括粒子滤波(Particle Filtering, PF),也被称为序列蒙特卡洛方法(Sequential Monte Carlo, SMC)。本书将详细讲解如何通过大量的随机样本(粒子)来近似后验概率密度函数,如何设计有效的重采样策略,以及如何提高粒子滤波器的收敛性和精度。对于计算复杂度较高的全概率分布估计,本书还将触及概率假设密度(Probability Hypothesis Density, PHD)滤波器等多目标跟踪领域的前沿概念。 此外,对于那些具有明确概率分布模型的系统,我们将介绍扩展卡尔曼平滑器(Extended Kalman Smoother)以及基于高斯混合模型(GMM)的估计技术,探讨如何利用解析形式的概率分布来提升估计的性能和计算效率。 第三部分:鲁棒性、信息融合与高维问题 纯粹的数学最优性在面对模型误差、传感器故障或恶意干扰时往往变得脆弱。因此,本部分将视角转向估计方法的鲁棒性和集成。 本书将引入鲁棒估计理论,探讨如何设计对异常值(Outliers)不敏感的估计器。这包括L1范数优化、M-估计量以及针对特定噪声模型的鲁棒卡尔曼滤波变体。我们还将详细讨论如何处理数据关联问题,这是多传感器系统融合的先决条件。 在信息融合方面,本书将系统地对比集中式融合、分布式融合和混合式融合的架构与性能特点。我们不仅关注于将多个传感器的测量结果合并,更重要的是,如何有效地在不同层次(特征级、决策级)上集成异构数据源,以实现最优的系统状态描述。 第四部分:应用案例与新兴方向 为了连接理论与工程实践,本书的最后部分将展示状态估计技术在关键领域的实际应用案例。这些案例将涵盖: 导航、制导与控制(NGC):在GPS信号受限或缺失的环境下,如何融合惯性测量单元(IMU)、磁力计和气压计数据,实现高精度的航位推算(Dead Reckoning)。 机器人学与SLAM:探讨视觉惯性里程计(VIO)和同步定位与地图构建(SLAM)中,因子图优化与迭代卡尔曼平滑(InEKF)的应用。 金融时间序列分析:使用状态空间模型对资产价格波动和隐藏因子进行建模与估计。 健康监测与故障诊断:利用残差分析和在线参数估计技术,对复杂机械设备的健康状态进行实时评估。 本书的最终目标是培养读者构建和分析定制化估计系统的能力,使其能够根据具体的系统动态、可用传感器资源和性能要求,选择、修改甚至设计出最适合的估计算法。它强调的不是对某一特定算法的机械应用,而是对估计问题的整体性、批判性理解。

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读后感

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用户评价

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最近在浏览科学书籍时,一本名为《Applied Optimal Estimation》的书吸引了我的目光。我并没有深入研究其内容,但仅凭封面和书名,便足以引发我对其可能涵盖主题的无限遐想。在当下这个信息爆炸、数据驱动的时代,如何从海量、不完美的观测数据中提炼出最接近真实情况的信息,成为了各个领域解决复杂问题的关键。而“最优估计”正是应对这一挑战的核心数学工具之一。 书名中的“Applied”一词,极大地提升了这本书在我心中的价值。这表明它并非一本高高在上的理论说教,而是更侧重于将抽象的数学概念转化为解决实际工程难题的有效方法。我猜想,这本书的作者定然是一位在理论和实践领域都有深厚造诣的专家,他能够将深奥的估计理论,如最大似然估计、贝叶斯估计,乃至更加复杂的非线性滤波方法,用一种更加贴近实际应用的方式呈现出来。 我可以想象,书中会涉及大量与现实世界紧密相关的案例分析。比如,在航空航天领域,如何利用最优估计技术来精确地确定飞行器的位置和姿态,以保证飞行安全?在通信系统中,如何通过最优估计来恢复被噪声污染的信号,从而实现可靠的数据传输?甚至在生物医学工程中,如何利用最优估计来解析复杂的生理信号,辅助疾病诊断?这些都是充满挑战但又至关重要的问题,而《Applied Optimal Estimation》很可能为解决这些问题提供了宝贵的指导。 对于我这类希望将理论知识转化为实际技能的学习者而言,一本优秀的“应用”类书籍,往往需要在理论推导的清晰性、算法实现的实用性以及案例分析的全面性之间取得平衡。我期待这本书能够通过生动形象的图示、深入浅出的讲解,以及可能包含的伪代码或实际代码片段,帮助读者真正理解最优估计方法的工作原理,并掌握将其应用到具体项目中的技巧。 总而言之,《Applied Optimal Estimation》这个书名本身就传递出一种强大的信息:它是一本能够帮助读者在实际工作中解决复杂问题的工具书。即便我未能一睹其真容,但我相信,对于任何对数据分析、系统辨识、信号处理、自动控制等领域感兴趣的专业人士或学生来说,这本书定然会是一笔宝贵的财富,能够为他们打开通往更精准、更可靠解决方案的大门。

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我最近有幸在书店翻阅到一本叫做《Applied Optimal Estimation》的书,虽然我并没有购买这本书,也无缘深入阅读其具体内容,但仅仅是翻阅书的目录和一些零星的段落,就足以让我对它产生浓厚的兴趣。从书名来看,这显然是一本关于“最优估计”的著作,并且带有“应用”的字眼,这暗示着它并非一本纯粹的理论书籍,而是会着重于实际问题的解决和工程应用。在我的印象中,最优估计是一个非常核心且强大的数学工具,广泛应用于信号处理、控制系统、导航定位、机器学习等众多领域。 想象一下,在复杂的现实世界中,我们往往面临着测量不确定性、模型误差以及各种噪声的干扰,如何从这些嘈杂的数据中提取出最准确、最可靠的信息,这就是最优估计要解决的核心问题。这本书的“应用”导向,让我联想到它可能会详细阐述如何将最优估计的理论框架,比如卡尔曼滤波、粒子滤波等,巧妙地运用到实际的工程场景中。比如,在自动驾驶汽车的开发中,如何通过传感器融合(如雷达、激光雷达、摄像头)获得对周围环境最精确的认知?又或者在金融领域,如何利用最优估计模型来预测股票价格的未来走势,并最大程度地规避风险? 再者,一本好的应用技术书籍,往往需要清晰的逻辑结构和循序渐进的讲解方式,以帮助读者从基础概念逐步深入到复杂算法。虽然我没有详细阅读,但从书籍的排版和章节划分上,我能感受到作者在结构设计上的用心。我猜想,这本书可能首先会介绍最优估计的基本原理和数学基础,然后会逐步引出各种经典的估计器,并详细解释它们的推导过程和优缺点。更重要的是,它很有可能通过大量的实例分析,来展示这些最优估计方法在实际问题中的具体应用,例如如何对目标进行跟踪,如何对参数进行辨识,或者如何进行状态重构等。 从读者的角度出发,一本优秀的“应用”类书籍,除了理论上的严谨,更需要对实际操作的指导性。我期望《Applied Optimal Estimation》能够提供丰富的代码示例,或者详细描述算法在实际系统中的实现步骤。例如,在处理多传感器数据融合时,可能会涉及到复杂的矩阵运算和并行处理,而一本优秀的教材则应该能够指导读者如何有效地实现这些算法,并进行性能评估。 总而言之,虽然我没有机会深入研读《Applied Optimal Estimation》这本书,但凭借其书名所揭示的学科领域和应用方向,我能够感受到它蕴含着强大的理论基础和丰富的实践价值。对于任何致力于在信号处理、控制理论、数据科学等领域进行研究和开发的工程师、研究人员或学生来说,这样一本聚焦于“应用”的最优估计著作,无疑具有极高的参考和学习意义。它所能提供的,不仅仅是理论知识,更有解决实际问题的强大工具箱。

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最近在书架上偶遇一本名为《Applied Optimal Estimation》的书,虽然我并未有幸阅读其具体内容,但仅从书名,便已勾勒出一幅关于数据与智慧的宏大蓝图。在信息爆炸的时代,我们每天都被海量的数据所包围,而这些数据往往并不完美,充满了噪声和不确定性。如何从这些嘈杂的原始信息中,抽取出最可靠、最准确的知识,正是“最优估计”这门学科所要解决的核心问题。 “Applied”一词,让我对这本书充满了遐想。这意味着它不仅仅是一本停留在纯粹数学理论的学术著作,而是更侧重于将严谨的数学框架,与解决现实世界中的各种复杂问题相结合。我猜想,这本书的作者一定在探索如何将抽象的统计学和优化理论,应用到诸如信号处理、模式识别、控制系统、机器学习等诸多前沿领域。想象一下,在自动驾驶汽车的感知系统中,如何利用最优估计来融合来自不同传感器(如摄像头、雷达、激光雷达)的信息,以实现对周围环境的精确感知?或者在医疗诊断中,如何通过最优估计来分析医学影像,辅助医生做出更准确的判断? 一本优秀的“应用”类书籍,需要有清晰的逻辑脉络和由浅入深的讲解方式。我期待《Applied Optimal Estimation》能够循序渐进地介绍最优估计的基本概念,比如最小二乘法、最大似然估计,然后逐步深入到更复杂的算法,如卡尔曼滤波及其变种,甚至是基于采样的方法。更重要的是,我希望能看到书中通过丰富的实例,来展示这些算法在实际应用中的具体落地过程,例如如何构建模型、如何设置参数、如何评估结果等。 对于像我这样的读者而言,一本真正有价值的“应用”书籍,不仅仅是理论的传递,更是一种能力的培养。我希望它能提供一些关于算法实现的实用建议,甚至包含一些代码片段或伪代码,帮助我们能够快速地将学到的知识转化为解决实际问题的工具。 总而言之,尽管我尚未有机会翻阅《Applied Optimal Estimation》这本书的内页,但仅凭书名所传达的“应用”导向,我就已经感受到它蕴含的强大能量。它似乎是一扇通往如何从不确定性中发现确定性的窗口,为那些致力于在数据科学、工程技术等领域不断探索和创新的专业人士,提供了一份宝贵的指引。

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最近在翻阅书店时,一本名为《Applied Optimal Estimation》的书籍引起了我的注意。我并没有深入研读,但仅凭书名,就足以让我对其内容产生浓厚的兴趣和诸多联想。在这个数据驱动的时代,如何从纷繁复杂、充满噪声的数据中提取出最精确、最可靠的信息,已成为许多领域的核心挑战。“最优估计”正是应对这一挑战的强大数学工具。 而“Applied”这个词,则将这本书的定位从纯粹的理论研究,拉到了更为广阔的实践应用层面。这让我联想到,这本书很可能涵盖了将最优估计理论应用于实际工程问题的各种方法和技术。比如,在信号处理领域,如何利用最优估计来净化被噪声干扰的信号,还原出原始信息?在控制系统领域,如何通过最优估计来准确地预测系统的状态,从而实现精确的控制?甚至在天文学领域,如何利用最优估计技术来解析望远镜捕捉到的微弱信号,发现新的天体? 我对于这类书籍的期望,不仅仅是理论的陈述,更在于实际操作的指导性和方法的普适性。一本优秀的“应用”书籍,应该能够清晰地阐述各种最优估计方法的原理,并提供详细的推导过程。更重要的是,它应该通过具体的案例分析,展示这些方法如何在实际的工程场景中发挥作用,解决具体的问题。例如,书中可能会详细讲解如何实现一个卡尔曼滤波器,或者如何利用粒子滤波来处理非线性、非高斯系统。 对于我这样的读者来说,一本好的“应用”书籍,还需要具备一定的可读性和易理解性。即使是最复杂的数学概念,也应该能够以一种相对清晰和直观的方式呈现出来。我希望《Applied Optimal Estimation》能够在保持理论严谨性的同时,也能考虑到读者的背景,提供必要的数学预备知识,或者通过图示和示例来辅助理解。 总而言之,《Applied Optimal Estimation》这个书名本身就充满了吸引力。它传递的信息是:这不仅仅是一本关于最优估计的学术著作,更是一本能够帮助你在实际工作中应用这些强大工具的书籍。我坚信,对于任何希望深入理解和掌握最优估计技术,并将其应用于解决现实世界中复杂问题的专业人士来说,这本书都将是一份宝贵的财富。

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偶然间瞥见一本名为《Applied Optimal Estimation》的书,尽管我没有翻阅其内页,也未曾深入了解其具体章节,但书名本身已经勾勒出了一幅引人入胜的图景。在当今科学技术飞速发展的时代,我们所处的现实世界充斥着各种不确定性,无论是来自测量设备的误差,还是环境的干扰,抑或是模型本身的局限性。如何在这些“噪声”的海洋中,寻找到最接近真实值的那一点,正是“最优估计”这门学科的魅力所在。 “Applied”这个词,在我看来,是这本书最大的亮点。它预示着这本书并非停留在抽象的数学推导层面,而是将目光投向了广阔的应用领域。这意味着,读者不仅能学到最优估计的理论基础,更能了解到这些理论是如何被转化为解决实际问题的强大工具的。我猜测,书中可能会探讨诸如卡尔曼滤波及其各种变种(如扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波),或者其他更高级的估计算法,并结合具体的工程案例,比如在机器人导航中如何实时地融合来自激光雷达、摄像头和IMU的数据,从而实现精准的定位与建图。 我对这类书籍的期望,不仅仅是枯燥的公式和定理。一本优秀的“应用”类书籍,更应该具备强大的说服力和指导性。我希望它能通过详实的案例分析,展示最优估计在不同场景下的威力。例如,在通信领域,如何利用最优估计来提高信号的信噪比,实现更清晰的语音或更高质量的数据传输?在金融建模中,最优估计是否能被用来更有效地预测市场波动,从而辅助风险管理?书中对这些具体应用场景的深入剖析,将极大地提升其价值。 对于我这样一位对实际问题解决方案充满渴望的读者来说,一本好的“应用”书籍,还需要兼顾理论的严谨性和实践的可操作性。我期待《Applied Optimal Estimation》能够提供清晰的算法描述,甚至包含一些实现上的建议或技巧,帮助读者能够将所学知识快速地应用到自己的项目中。 总而言之,虽然我尚未有机会深入阅读《Applied Optimal Estimation》的内容,但仅凭书名所传达的信息,我已对其充满期待。它所代表的,是将严谨的数学理论与丰富的工程实践相结合的典范,对于任何希望在数据驱动的世界中提升决策精度和系统性能的专业人士,这本书都极有可能成为一本不可或缺的参考。

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