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filtro de kalman de la actualización de la ecuación

Suponga que el precio de los futuros de $F(t,T)$ sigue el proceso de Ito como lo describe el siguiente proceso estocástico

$$ln F(t,T)=lnF(0,T)+(Z_1(t)e^{-k(T-t)}+Z_2(t))-(1/4k)[(1-e^{-2kT})(h_1^2+h_2^2))+4h_1h_0(1-e^{-kT})+2h_0^2tk]$$

donde $Z_1(t)$ y $Z_2(t)$ son las variables de estado siguientes:

$$dZ_1(t)=-kZ_1(t)dt+h_1dW_1(t)+h_2dW_2(t)$$

$$dZ_2(t)=h_0dW_1(t)$$

Se asume que $W_1$ y $W_2$ son independientes. Cómo derivar filtro de kalman actualización/medición de ecuaciones para la estimación de los parámetros de $h_0,h_1,h_2,k$? Las observaciones son de $lnF(t,T)$. Muchas Gracias

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otto.poellath Puntos 1594

Considere la posibilidad de la observación histórica fechas de $t_0 < t_1 < \cdots < t_n$. A partir de la variable de estado ecuaciones \begin{align*} dZ_t^1&=-kZ_t^1dt+h_1dW_t^1+h_2dW_t^2,\\ dZ_t^2&=h_0dW_t^1. \end{align*} Obtenemos que, para $i=1, \ldots, n$, \begin{align*} Z_{t_i}^1 &= e^{-k \Delta t_i} Z_{t_{i-1}}^1 + h_1 \int_{t_{i-1}}^{t_i}e^{-k (t_i-s)}dW_s^1 + h_2 \int_{t_{i-1}}^{t_i}e^{-k (t_i-s)}dW_s^2,\etiqueta{1}\\ Z_{t_i}^2 &= Z_{t_{i-1}}^2 + h_0 \int_{t_{i-1}}^{t_i}dW_s^1.\la etiqueta{2} \end{align*} Vamos \begin{align*} \pmb{x}_{t_i} &= [Z_{t_i}^1, \ Z_{t_i}^2]^T \end{align*} y \begin{align*} F &= \left(\! \begin{array}{cc} e^{-k\Delta t_i} & 0\\ 0 & 1 \end{array} \!\a la derecha). \end{align*} Por otra parte, vamos \begin{align*} \pmb{v}_{t_i} = \bigg[h_1 \int_{t_{i-1}}^{t_i}e^{-k (t_i-s)}dW_s^1 + h_2 \int_{t_{i-1}}^{t_i}e^{-k (t_i-s)}dW_s^2, \ h_0 \int_{t_{i-1}}^{t_i}dW_s^1\bigg]^T \end{align*} ser una de dos dimensiones aleatoria normal vector con cero la media y la matriz de covarianza \begin{align*} Q = \left(\! \begin{array}{cc} \frac{h_1^2+h_2^2}{2k}\big(1-e^{-2k \Delta t_i} \big) & \frac{h_0h_1}{k} \big(1-e^{-k\Delta t_i} \big) \\ \frac{h_0h_1}{k} \big(1-e^{-k\Delta t_i} \big) & h_0^2 \Delta t_i \end{array} \!\a la derecha). \end{align*} A continuación, basándose en $(1)$ y $(2)$, \begin{align*} \pmb{x}_{t_i} = F \pmb{x}_{t_{i-1}} + \pmb{v}_{t_i}, \end{align*} que es la ecuación de transición o estado de la ecuación.

Vamos a $T_1 < \cdots < T_m$ ser los futuros vencimientos. A partir de la ecuación \begin{align*} \ln F(t,T)&=\ln F(0,T)+\left(Z_t^1 e^{-k(T-t)}+Z_t^2\derecho) \\ &\qquad -\frac{1}{4k}\left[(1-e^{-2kT})(h_1^2+h_2^2))+4h_1h_0(1-e^{-kT})+2h_0^2tk\derecho], \end{align*} obtenemos que \begin{align*} \ln F(t_i,T_j)&=\ln F(0,T_j)+\left(Z_{t_i}^1 e^{-k(T_j-t_i)}+Z_{t_i}^2\derecho) \\ &\qquad -\frac{1}{4k}\left[(1-e^{-2kT_j})(h_1^2+h_2^2))+4h_1h_0(1-e^{-kT_j})+2h_0^2t_ik\derecho].\la etiqueta{3} \end{align*} Para el tiempo de observación $t_i$, deje que $\pmb{y}_{t_i}$ ser $m$-dimensiones de observación vector definido por \begin{align*} \pmb{y}_{t_i} = \left(\! \begin{array}{c} \ln F(t_i, T_1)\\ \vdots\\ \ln F(t_i, T_m) \end{array} \!\derecho), \end{align*} y $\pmb{d}_{t_i}$ ser $m$-dimensional determinista vector definido por \begin{align*} \pmb{d}_{t_i} = \left(\! \begin{array}{c} \ln F(0,T_1) - \frac{1}{4k}\left[(1-e^{-2kT_1})(h_1^2+h_2^2))+4h_1h_0(1-e^{-kT_1})+2h_0^2t_ik\derecho]\\ \phantom{\frac{\frac{1}{1}}{\frac{1}{1}}} \vdots \phantom{\frac{\frac{1}{1}}{\frac{1}{1}}}\\ \ln F(0,T_m) - \frac{1}{4k}\left[(1-e^{-2kT_m})(h_1^2+h_2^2))+4h_1h_0(1-e^{-kT_m})+2h_0^2t_ik\derecho] \end{array} \!\a la derecha). \end{align*} Por otra parte, vamos $H$ ser $m \times 2)$ matriz definida por \begin{align*} H = \left(\! \begin{array}{cc} e^{-k(T_1-t_i)} & 1\\ \phantom{\frac{\frac{1}{1}}{\frac{1}{1}}}\vdots\phantom{\frac{\frac{1}{1}}{\frac{1}{1}}} & \vdots\\ e^{-k(T_m-t_i)} & 1 \end{array} \!\derecho), \end{align*} y $\pmb{w}_{t_i}$ es un $m$-dimensional aleatoria normal vector con cero significan y una constante de matriz de covarianza $V$, que se define a continuación. Luego, en base a la Ecuación $(3)$, \begin{ecuación}\label{spot_forward_measurement_eqn} \pmb{y}_{t_i} = \pmb{d}_{t_i} + H \pmb{x}_{t_i} +\pmb{w}_{t_i}, \end{ecuación} que es la medición de la ecuación o de observación de la ecuación. Aquí $\pmb{w}_{t_i}$ es un $m$-dimensiones del vector de la normal de variables aleatorias. Los $m \times m)$ matriz de covarianza $V$ de $\pmb{w}_{t_i}$ se determina, junto con los parámetros del modelo, como parte de la estimación de máxima verosimilitud.

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