Statistical Filtering of Random Measurement Errors

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In life, we often have to take into account the accuracy of measurements. There is obviously a desire to have the measured value as accurately as possible. This applies to both static and dynamic measurements. Measurements may be made using one or more meters and involve errors that may be systematic or random. The usual approach to obtaining a more accurate value of a measured parameter is the averaging method. This is a simple and quite effective method, especially if the measurements are equally accurate. If there are n measurements, then the averaging method is the addition of n measurements with the same weighting coefficients. The larger n, the more accurate the estimate will be. But with different-precision measurements, the result may not be optimal. To obtain an optimal estimate (estimates with minimal error variance) for multi-precision measurements, the weighting coefficients must take into account their statistical accuracy. Optimal weighting coefficients should ensure a minimum variance of the estimation error. This is the method of statistical filtering of random errors. Statistical filtering of random errors is also applicable for multidimensional problems. For example, its special case is the so-called “Kalman filter”.

About the authors

Alexander N. Bogdanov

PJSC “Sberbank”

Author for correspondence.
Email: anbalex@yandex.ru

chief engineer

Russian Federation, Moscow

Victor M. Ivanyugin

MIREA – Russian Technological University

Email: ivanyugin@mirea.ru

Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher; associate professor, Department of Computer and Information Security, Institute of Artificial Intelligence

Russian Federation, Moscow

References

  1. Gavrilov A.V. Using the Kalman filter to solve the problems of refining the coordinates of UAVs. Modern Problems of Science and Education. 2015. No. 1-1. P. 1784. (In Rus.)
  2. Gapeeva V.D., Tsybenko V.A. Filtering out gross errors in measurement results using various criteria in the Excel environment. Young Scientist. 2021. No. 49 (391). Pp. 20–27. (In Rus.)
  3. Gmurman V.E. Probability theory and mathematical statistics. Textbook for universities. Moscow: Yurait, 2022. 479 p.
  4. Darbinyan A.A. Probability estimate of the covariance matrix for the Kalman filter for polar coordinate systems. In: Research of young scientists. Materials of the XII Inter. scientific conf. (Kazan, July 2020). Kazan: Young Scientist, 2020. Pp. 1–3.
  5. Kaladze V.A. Filtering models of statistical dynamics. Bulletin of the Voronezh State University. Series: Systems Analysis and Information Technology. 2011. No. 1. Pp. 22–28. (In Rus.)
  6. Obidin M.V., Serebrovsky A.P. Signal cleaning from noise using the wavelet transform and the Kalman filter. Information Processes. 2013. Vol. 13. No. 3. Pp. 198–205. (In Rus.)
  7. Rudenko E.A. Finite-dimensional recurrent algorithms for optimal nonlinear logical-dynamic filtering. Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Control Theory and Systems. 2016. No. 1. Pp. 43–65. (In Rus.)
  8. Surina A.V. Probability theory: Basic formulas. Textbook manual. St. Petersburg, 2022. 56 p.
  9. Taranenko Yu.K., Oleynik O.Yu. Model of the adaptive Kalman filter. Technology of Instrument Making. 2017. No. 1. Pp. 9–11. (In Rus.)
  10. Babikir A., Mwambi H. Factor augmented artificial neural network model. Neural Processing Letters. 2016. Vol. 45. Issue 2. Pp. 507–521.
  11. Stano P., Lendek Z., Braaksma J. et al. Parametric Bayesian filters for nonlinear stochastic dynamical systems: A survey. IEEE Transactions on Cybernetics. 2013. Vol. 43. Issue 6. Pp. 1607–1624.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».