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\(\mathrm{SO}(n)\)和\(\mathrm{SE}(n)\)中随机微分方程的几何Euler Maruyama格式。 (英语) Zbl 1347.65015号

摘要:我们考虑了数值格式来模拟在(mathrm{SO}(n))和(mathrm{SE}(n))中演化的扩散。令人惊讶的是,基于指数Rodrigues公式的方案存在条件问题,我们首次基于对角Padé逼近开发了可靠的方案。一个关键特征是,模拟轨迹位于各自的流形中。此外,我们还得到了在均方一致误差下保证一阶收敛的第一个结果。通过仿真对算法进行了说明。

MSC公司:

65立方米 随机微分和积分方程的数值解
60甲15 随机偏微分方程(随机分析方面)
35卢比60 随机偏微分方程的偏微分方程
60华氏35 随机方程的计算方法(随机分析方面)

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全文: 内政部

参考文献:

[1] A.H.Al-Mohy和N.J.Higham,{矩阵指数}的一种新的缩放和平方算法,SIAM J.矩阵分析。申请。,31(2009),第970-989页,http://dx.doi.org/10.1137/09074721Xdoi:10.1137/09074721X·Zbl 1194.15021号
[2] N.Bou-Rabee和H.Owhadi,{随机变分积分器},IMA J.Numer。分析。,29(2009),第421-443页·Zbl 1171.37027号
[3] O.Bottauscio和A.Manzin,{基于Cayley变换的Landau-Lifshitz-Gilbert方程几何积分的效率},IEEE Trans。《磁学》,47(2011),第1154-1157页。
[4] R.W.Brockett,{控制理论中的李代数和李群},《系统理论中的几何方法》,Riedel,Waltrop,德国,1973年,第43-82页·Zbl 0305.93003号
[5] K.Burrage和P.M.Burrage,{非交换随机常微分方程组的高阶方法和Magnus公式},Phys。D、 133(1999),第34-48页·Zbl 1194.65023号
[6] K.Burrage和P.M.Burrage,{(B)-级数}随机Runge-Kutta方法的序条件,SIAM J.Numer。分析。,38(2000),第1626-1646页,http://dx.doi.org/10.1137/S0036142999363206doi:10.1137/S0036142999363206·兹比尔0983.65006
[7] K.Burrage,P.M.Burrage和T.Tian,{随机微分方程强解的数值方法:综述},Proc。R.Soc.伦敦。序列号。数学。物理学。工程科学。,460(2004),第373-402页·Zbl 1048.65004号
[8] S.Butail和D.A.Paley,{基于视觉的多水下机器人三维位置和姿态估计},《IEEE智能机器人和系统国际会议论文集》,IEEE,华盛顿特区,2009年,第2477-2482页。
[9] F.Carbonell,J.C.Jimenez和R.J.Biscay,{随机微分方程的一类正交积分器},J.Compute。申请。数学。,182(2005),第350-361页·Zbl 1078.65004号
[10] J.R.Cardoso和F.Silva Leite,{反对称矩阵的指数和正交矩阵的对数},J.Compute。申请。数学。,233(2010),第2867-2875页·Zbl 1185.65070号
[11] F.Castell和J.Gaines,{随机微分方程解的渐近有效格式的常微分方程方法},Ann.Inst.H.Poincare©Probab。统计人员。,32(1996年),第231-250页·Zbl 0851.60054号
[12] E.Celledoni和A.Iserles,{将指数从李代数逼近到李群},数学。公司。,69(2000),第1457-1480页·Zbl 0956.65009号
[13] G.S.Chirikjian,《随机模型、信息论和李群》,第2卷,Birkha用户,巴塞尔,2012年·Zbl 1245.60001号
[14] C.Choi和H.I.Christensen,{在特殊欧几里德群上使用粒子滤波实现鲁棒三维视觉跟踪:关键点和边缘特征的组合方法},Internat。《机器人研究杂志》,31(2012),第498-519页。
[15] A.B.Cruzeiro和P.Malliavin,使用黎曼流形的正规图对\(\mathbb{R}^d\)中扩散的数值近似,随机过程。申请。,116(2006),第1088-1095页·兹比尔1101.58023
[16] F.Delarue、S.Menozzi和E.Nualart,《麦克斯韦分子的朗道方程和(SO_R(N))}上的布朗运动》,电子。J.概率。,20(2015),第1-39页·Zbl 1328.60159号
[17] F.Diele,L.Lopez,and T.Politi,{基于Cayley变换的求解等谱流的一步半显式方法},J.Compute。申请。数学。,89(1998年),第219-223页·Zbl 0904.65068号
[18] J.D.Dollard和C.N.Friedman,《微分方程应用的产品集成》,《数学百科全书》。申请。10,Addison-Wesley,Reading,MA,1979年·Zbl 0423.34014号
[19] K.D.Elworthy,{流形上的随机微分方程},剑桥大学出版社,英国剑桥,1982年·Zbl 0514.58001号
[20] M.Emery,{\it Stabilite®des solutions des e®quations diffe®rentielles stonastiques application aux inte®grales multiplicaties stonastiquis},Z.Wahrscheinlichkeits theorie und Verw。Gebiete,41(1977/1978),第241-262页·Zbl 0351.60054号
[21] K.Engø,《论RKMK类中几何积分器的构造》,BIT,40(2000),第41-61页·Zbl 0955.65047号
[22] J.Gallier和D.Xu,{计算不对称矩阵的指数和正交矩阵的对数},国际。《机器人自动化杂志》,18(2002),第10-20页·Zbl 1320.65062号
[23] K.Galloway、E.W.Justh和P.S.Krishnaprasad,{随机环境中的运动伪装},《第45届IEEE决策与控制会议论文集》,IEEE,华盛顿特区,2007年,第1652-1659页。
[24] W.Gautschi和G.Inglese,{范德蒙德矩阵条件数的下界},Numer。数学。,52(1987),第241-250页·Zbl 0646.15003号
[25] E.Hairer、C.Lubich和G.Wanner,《几何-数值积分:常微分方程的结构保持算法》,Springer-Verlag,柏林,2002年·Zbl 0994.65135号
[26] B.Hall,{李群,李代数和表示:一个基本介绍},Springer,纽约,2003年·Zbl 1026.22001年
[27] D.J.Higham、X.Mao和A.M.Stuart,{非线性随机微分方程欧拉型方法的强收敛性},SIAM J.Numer。分析。,40(2002),第1041-1063页,http://dx.doi.org/10.1137/S0036142901389530doi:10.1137/S0036142901389530·Zbl 1026.65003号
[28] N.J.Higham,{矩阵指数重访的缩放和平方方法},SIAM J.矩阵分析。申请。,26(2005),第1179-1193页,http://dx.doi.org/10.1137/04061101Xdoi:10.1137/04061101X·Zbl 1081.65037号
[29] N.Ikeda和S.Watanabe,《流形上的随机微分方程》,北荷兰,阿姆斯特丹,1981年·Zbl 0495.60005号
[30] A.Iserles,{\it关于李群方程离散化的Cayley变换方法},Found。计算。数学。,1(2001),第129-160页·Zbl 1014.65060号
[31] A.Iserles、H.Z.Munthe-Kaas、S.P.Nörsett和A.Zanna,{it Lie-group methods},摘自《数值学报2000》,《数值学报》。9,剑桥大学出版社,英国剑桥,2000年,第215-365页·Zbl 1064.65147号
[32] A.Iserles和A.Zanna,{通过广义极分解有效计算矩阵指数},SIAM J.Numer。分析。,42(2005),第2218-2256页,http://dx.doi.org/10.1137/S0036142902415936doi:10.1137/S0036142902415936·Zbl 1084.65040号
[33] 伊藤,李群中的布朗运动,Proc。日本科学院。,26(1950),第4-10页·兹比尔0041.45703
[34] R.L.Karandikar,{乘性随机积分的A.S.近似结果},《概率研讨会》,第十六卷,数学讲义。920,柏林施普林格出版社,1982年,第384-391页·Zbl 0502.60042号
[35] F.Klebaner,《随机微积分及其应用导论》,帝国理工大学出版社,伦敦,2002年·Zbl 1077.60001号
[36] P.E.Kloeden和E.Platen,《随机微分方程的数值解》,Springer-Verlag,纽约,1992年·Zbl 0752.60043号
[37] S.Krogstad,H.Z.Munthe-Kaas和A.Zanna,{李群和数值积分器上的广义极坐标},Numer。数学。,114(2009),第161-187页·Zbl 1185.22003年
[38] J.Kwon、M.Choi、F.C.Park和C.Chun,《欧几里德群上的粒子滤波:框架和应用》,Robotica,25(2007),第725-737页。
[39] J.T.Lewis,{欧氏空间子流形上的布朗运动},Bull。伦敦数学。Soc.,18(1986),第616-620页·Zbl 0609.58046号
[40] D.Lewis和J.C.Simo,{李群上哈密顿系统动力学的守恒算法},J.非线性科学。,4(1994年),第253-299页·Zbl 0799.58069号
[41] G.Lord、S.J.A.Malham和A.Wiese,{线性随机系统的有效强积分器},SIAM J.Numer。分析。,46(2008),第2892-2919页,http://dx.doi.org/10.1137/060656486doi:10.1137/060656486·兹比尔1179.60046
[42] S.J.A.Malham和A.Wiese,{随机李群积分器},SIAM J.Sci。计算。,30(2008),第597-617页,http://dx.doi.org/10.1137/06066743doi:10.1137/060666743·Zbl 1165.60026号
[43] S.J.Malham和A.Wiese,{随机展开和Hopf代数},Proc。R.Soc.伦敦。序列号。数学。物理学。工程科学。,465(2009),第3729-3749页·Zbl 1195.60080号
[44] P.Malliavin,{随机分析},格兰德伦数学。威斯。313,施普林格,柏林,1997年。
[45] G.Marjanovic、M.J.Piggott和V.Solo,《李群中随机微分方程数值方法的简单方法》,载于《第54届IEEE决策与控制会议论文集》,IEEE,华盛顿特区,2015年,第7143-7150页。
[46] H.P.McKean,Jr.,{(3)维旋转群上的布朗运动},Mem。科尔。科学。京都大学。数学。,33(1960年),第25-38页·Zbl 0107.12505号
[47] G.N.Milstein、Y.M.Repin和M.V.Tretyakov,{\it保留辛结构的随机系统的数值方法},SIAM J.Numer。分析。,40(2002),第1583-1604页,http://dx.doi.org/10.1137/S0036142901395588doi:10.1137/S0036142901395588·Zbl 1028.60064号
[48] G.N.Milstein,{随机微分方程的数值积分},Kluwer学术出版社,荷兰多德雷赫特,1995年·Zbl 0810.65144号
[49] T.Misawa,{随机微分方程数值积分的李代数方法},SIAM J.Sci。计算,23(2001),第866-890页,http://dx.doi.org/10.1137/S106482750037024Xdoi:10.1137/S106482750037024X·Zbl 1004.65010号
[50] C.Moler和C.Van Loan,《计算矩阵指数的十九种可疑方法》,25年后},SIAM Rev.,45(2003),第3-49页,http://dx.doi.org/10.1137/S00361445024180doi:10.1137/S00361445024180·Zbl 1030.65029号
[51] H.Munthe-Kaas,{Runge-Kutta方法的Lie-Butcher理论},BIT,35(1995),第572-587页·Zbl 0841.65059号
[52] H.Munthe-Kaas,{李群上的Runge-Kutta方法},BIT,38(1998),第92-111页·Zbl 0904.65077号
[53] H.Munthe-Kaas,{流形上的高阶Runge-Kutta方法},应用。数字。数学。,29(1999),第115-127页·Zbl 0934.65077号
[54] H.Munthe Kaas和A.Zanna,《齐次流形上微分方程的数值积分》,《计算数学基础》(里约热内卢,1997年),Springer Verlag,柏林,1997年,第305-315页·Zbl 0869.65048号
[55] B.Owren和A.Marthinsen,基于第二类典型坐标的积分方法,数值。数学。,87(2001),第763-790页·Zbl 0973.65054号
[56] F.C.Park、C.M.Chun、C.W.Han和N.Webber,《李群利率模型》,Quant。《金融》,11(2011),第559-572页·Zbl 1214.91121号
[57] W.Park、J.S.Kim、Y.Zhou、N.J.Cowan、A.M.Okamura和G.S.Chirikjian,{非完整柔性针模型的基于扩散的运动规划},《IEEE机器人与自动化国际会议论文集》,IEEE,华盛顿特区,2005年,第4600-4605页。
[58] M.J.Piggott和V.Solo,(SO(3))}上布朗运动的随机数值分析,《第53届IEEE决策与控制会议论文集》,IEEE,华盛顿特区,2014年,第3420-3425页。
[59] E.Platen和W.Wagner,关于一类Ito过程的Taylor公式,Probab。数学。统计师。3(1982年),第37-51页·Zbl 0528.60053号
[60] A.Ro¨\({\ss}\)ler,随机微分方程解的强逼近的Runge-Kutta方法,SIAM J.Numer。分析。,48(2010年),第922-952页,http://dx.doi.org/10.1137/09076636Xdoi:10.1137/09076636X·Zbl 1231.65015号
[61] L.C.G.Rogers和D.Williams,《{it扩散、马尔可夫过程和鞅》,第2卷:伊藤微积分,第2版重印(1994),剑桥大学出版社,英国剑桥,2000年·Zbl 0826.60002号
[62] S.Said和J.H.Manton,{紧李群上蒙特卡罗积分的布朗过程},Stoch。分析。申请。,30(2012),第1062-1082页·Zbl 1259.82111号
[63] S.Soatto、R.Frezza和P.Perona,《通过动态视觉进行运动估计》,IEEE Trans。自动化。控制,41(1996),第393-413页·Zbl 0847.93006号
[64] V.Solo,{态度估计和SO上的布朗运动(左(右)},《IEEE决策与控制会议论文集》,IEEE,华盛顿特区,2010年,第4857-4862页。
[65] V.Solo,{黎曼流形中随机系统辨识的方法},《IEEE决策与控制会议论文集》,IEEE,华盛顿特区,2014年,第6510-6515页。
[66] H.J.Sussmann,{指数李级数的乘积展开和随机微分方程的离散化},载于《随机微分系统,随机控制理论与应用》,W.Fleming和P.L.Lions,eds.,IMA Vol.Math。申请。10,Springer,纽约,1988年,第563-582页·Zbl 0651.60065号
[67] C.Van Loan,{矩阵指数的灵敏度},SIAM J.Numer。分析。,14(1977年),第971-981页,http://dx.doi.org/10.1137/0714065doi:10.1137/0714065·Zbl 0368.65006号
[68] W.Wagner和E.Platen,《伊藤积分方程的近似》,印前ZIMM,Akad。德怀斯。德国柏林,1978年·Zbl 0413.60056号
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