root/applications/bdmtoolbox/mex/estimator.cpp @ 1242

Revision 1165, 7.6 kB (checked in by smidl, 14 years ago)

new function samplepred = predictor().sample()

  • Property svn:eol-style set to native
Line 
1/*!
2\file
3\brief Application Estimator
4
5The general task of estimation is defined on the following scheme:
6\dot
7digraph estimation{
8        node [shape=box];
9        {rank="same"; "Data Source"; "Bayesian Model"}
10        "Data Source" -> "Bayesian Model" [label="data"];
11        "Bayesian Model" -> "Result Logger" [label="estimated\n statistics"];
12        "Data Source" -> "Result Logger" [label="Simulated\n data"];
13}
14\enddot
15
16Here,
17\li Data Source is an object (class DS) providing sequential data, \f$ [d_1, d_2, \ldots d_t] \f$.
18\li Bayesian Model is an object (class BM) performing Bayesian filtering,
19\li Result Logger is an object (class logger) dedicated to storing important data from the experiment.
20
21\section  cmd Command-line usage
22Execute command:
23\code
24$> estimator config_file.cfg
25\endcode
26
27Full description of the experiment is in the file config_file.cfg which is expected to have the following structure:
28\code
29system = {type = "DS_offspring", ...};      // definition of a data source
30estimator = {type = "BM_offspring", ...};   // definition of an estimator
31logger = {type = "logger_type",...};        // definition of a logger
32experiment = {ndat = 11000; };              // definition of number of data records
33\endcode
34
35The above description must be specialized to specific classes. See, \subpage arx_ui how to do it for estimation of an ARX model.
36
37\section ex Matlab usage
38Execute command:
39\code
40>> estimator
41\endcode
42and follow the help there.
43
44 */
45
46#include <estim/arx_ext.h>
47#include <stat/emix.h>
48#include <base/datasources.h>
49#include <base/loggers.h>
50#include <estim/particles.h>
51#include <estim/kalman.h>
52
53//#include "mex_datasource.h"
54
55using namespace bdm;
56
57#ifdef MEX
58#include <itpp/itmex.h>
59#include <mex/mex_BM.h>
60#include <mex/mex_logger.h>
61#include <mex/mex_datasource.h>
62#include <mex/mex_function.h>
63
64void mexFunction ( int n_output, mxArray *output[], int n_input, const mxArray *input[] ) {
65        // Check the number of inputs and output arguments
66        if ( n_input<2 ) mexErrMsgTxt ( "Usage:\n"
67                                                "[Res,estimators,Res2]=estimator(system, estimators, experiment, logger)\n"
68                                                "  system     = struct('class','datasource',...);  % Estimated system\n"
69                                                "  estimators = {struct('class','estimator',...),  % Estimators\n"
70                                                "                struct('class','estimator',...),...} \n"
71                                                "  === optional ==="
72                                                "  experiment = struct('ndat',10);                 % number of data in experiment, full length of finite datasources, 10 otherwise \n"
73                                                "  logger     = struct('class','mexlogger');       % How to store results, default=mexlog, i.e. matlab structure\n\n"
74                                                "Output:\n"
75                                                "  Res          Matlab structure with logged results, \n" 
76                                                "  estimators   Array of estimators updated with data \n"
77                                                "  Res2         When logfull log_level is on, this structure is filled with structures of posterior densities\n\n"
78                                                "see documentation of classes datasource, BM, and mexlogger and their offsprings in BDM." );
79
80        RV::clear_all();
81        //CONFIG
82        UImxArray Cfg;
83        try {
84                Cfg.addGroup ( input[0],"system" );
85                Cfg.addList ( input[1],"estimators" );
86                if ( n_input>2 ) {
87                        Cfg.addGroup ( input[2],"experiment" );
88                }
89                if ( n_input>3 ) {
90                        Cfg.addGroup ( input[3],"logger" );
91                }
92        } catch ( SettingException e ) {
93                it_error ( "error: "+string ( e.getPath() ) );
94        }
95
96        //DBG
97        Cfg.writeFile ( "estimator.cfg" );
98
99#else
100int main ( int argc, char* argv[] ) {
101        const char *fname;
102        if ( argc>1 ) {
103                fname = argv[1];
104        } else {
105                fname="estimator.cfg";
106        }
107        UIFile Cfg ( fname );
108#endif
109
110        shared_ptr<DS> Ds = UI::build<DS> ( Cfg, "system" );
111        Array<shared_ptr<BM> > Es;
112        UI::get ( Es,Cfg, "estimators" );
113        int Ndat=10;
114        if ( Cfg.exists ( "experiment" ) ) {
115                if (  UI::get(Ndat, Cfg.getRoot()["experiment"],"ndat" ) ) {
116                        bdm_assert ( Ndat<=Ds->max_length(), "Data source has less data then required" );
117                };
118        } else {
119                if ( Ds->max_length() < std::numeric_limits< int >::max() ) {
120                        Ndat=Ds->max_length();
121                }
122                ;// else Ndat=10;
123        }
124        shared_ptr<logger> L = UI::build<logger> ( Cfg, "logger",UI::optional );
125        if ( !L ) {
126#ifdef MEX
127                //mex logger has only from_setting constructor - we  have to fill it...
128                L=new mexlog ( Ndat );
129#else
130                L=new stdlog();
131#endif
132        }
133
134        Ds->log_register ( *L, "DS" );
135        string Ename;
136        Setting &S=Cfg;
137        for ( int i=0; i<Es.length(); i++ ) {
138                if (!UI::get ( Ename, S["estimators"][i], "name" ,UI::optional)){
139                        Ename="Est"+num2str ( i );
140                }
141                if (!Es(i)->posterior().log_level[epdf::logmean]){
142                        const_cast<epdf&>(Es (i) ->posterior()).log_level[epdf::logmean] =true;
143                }               
144                Es ( i )->log_register ( *L,Ename ); // estimate
145        }
146        L->init();
147
148        vec dt=zeros ( Ds->_drv()._dsize() );   //data variable
149        Array<datalink*> Dls ( Es.length() );
150        Array<datalink*> Dlsc ( Es.length() );
151        Array<datalink_buffered*> Dls_buf (0);
152        for ( int i=0; i<Es.length(); i++ ) {
153                //check if they are properly named
154                bdm_assert(Es(i)->_yrv()._dsize() == Es(i)->dimensiony(), "Estimator["+num2str(i)+"] does not name yrv properly."
155                "size(yrv)="+num2str(Es(i)->_yrv()._dsize() ) + ", declared dimension of y="+num2str(Es(i)->dimensiony()));
156                bdm_assert(Es(i)->_rvc()._dsize() == Es(i)->dimensionc(), "Estimator["+num2str(i)+"] does not name rvc properly."
157                "size(rvc)="+num2str(Es(i)->_rvc()._dsize() ) + ", declared dimension of rvc="+num2str(Es(i)->dimensionc()));
158                //connect actual data
159                Dls ( i ) = new datalink ( Es ( i )->_yrv(),Ds->_drv() ); //datalink between a datasource and estimator
160                //connect data in condition
161                if (Es ( i )->_rvc().mint()<0){ 
162                        //delayed values are required
163                       
164                        //create delayed dl
165                        int ith_buf=Dls_buf.size();
166                        Dls_buf.set_size( ith_buf + 1, true);
167                        Dls_buf(ith_buf) = new datalink_buffered(); 
168                        //add dl to list of buffered DS
169                        Dlsc(i) = Dls_buf(ith_buf);
170                        Dlsc(i)->set_connection ( Es ( i )->_rvc(),Ds->_drv() ); //datalink between a datasource and estimator
171                       
172                        bdm_assert_debug(Dlsc(i)->_downsize() == Es ( i )->_rvc()._dsize(), "Data required by Est[" + num2str(i) + "], " + 
173                        Es(i)->_rvc().to_string() + ", are not available in DS drv:" + Ds->_drv().to_string(););
174                } else {
175                        Dlsc ( i ) = new datalink ( Es ( i )->_rvc(),Ds->_drv() ); //datalink between a datasource and estimator
176                }
177        }
178
179        for ( int tK=0;tK<Ndat;tK++ ) {
180                Ds->getdata ( dt );                                     // read data
181                Ds->log_write ( );
182
183                for ( int i=0; i<Es.length(); i++ ) {
184                        if (tK + Es ( i )->_rvc().mint() > 0 ) {
185                                Es ( i )->bayes ( Dls ( i )->pushdown ( dt ), Dlsc(i) ->pushdown(dt) );         // update estimates
186                        }
187                        Es ( i )->log_write ();
188                }
189               
190                L->step();
191                Ds->step();                                                     // simulator step
192                //update buffered fdat links
193                for (int i=0; i<Dls_buf.length(); i++){
194                        Dls_buf(i)->store_data(dt);
195                }
196                       
197        }
198
199        L->finalize();
200        // ------------------ End of routine -----------------------------
201
202#ifdef MEX
203        mexlog* mL=dynamic_cast<mexlog*> ( L.get() );
204
205        if ( mL ) { // user wants output!!
206                if ( n_output<1 ) mexErrMsgTxt ( "Wrong number of output variables!" );
207                output[0] = mL->toCell();
208                if (n_output>1){ // write estimators
209                        UImxArray Ests;
210                        UI::save(Es, Ests,"estimators");
211                        output[1]=UImxArray::create_mxArray(Ests);
212                }
213                if (n_output>2) {
214                        mL->_setting_conf().setAutoConvert(true);
215                        output[2]= UImxArray::create_mxArray(mL->_setting_conf().getRoot());
216                }
217        }
218#endif
219        for (int i=0;i<Dls.length(); i++){delete Dls(i); delete Dlsc(i);}
220        UIFile F;
221        UI::save(Es, F.getRoot(),"estimators");
222        F.writeFile("estim_out.cfg");
223}
Note: See TracBrowser for help on using the browser.