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Performance Analysis of the Least-Squares Estimator in Astrometry
Indexado
WoS WOS:000364814000008
Scopus SCOPUS_ID:84946893383
DOI 10.1086/683841
Año 2015
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



We characterize the performance of the widely used least-squares estimator in astrometry in terms of a comparison with the Cramer-Rao lower variance bound. In this inference context the performance of the least-squares estimator does not offer a closed-form expression, but a new result is presented (Theorem 1) where both the bias and the mean-square-error of the least-squares estimator are bounded and approximated analytically, in the latter case in terms of a nominal value and an interval around it. From the predicted nominal value, we analyze how efficient the least-squares estimator is in comparison with the minimum variance Cramer-Rao bound. Based on our results, we show that, for the high signal-to-noise ratio regime, the performance of the least-squares estimator is significantly poorer than the Cramer-Rao bound, and we characterize this gap analytically. On the positive side, we show that for the challenging low signal-to-noise regime (attributed to either a weak astronomical signal or a noise-dominated condition) the least-squares estimator is near optimal, as its performance asymptotically approaches the Cramer-Rao bound. However, we also demonstrate that, in general, there is no unbiased estimator for the astrometric position that can precisely reach the Cramer-Rao bound. We validate our theoretical analysis through simulated digital-detector observations under typical observing conditions. We show that the nominal value for the mean-square-error of the least-squares estimator (obtained from our theorem) can be used as a benchmark indicator of the expected statistical performance of the least-squares method under a wide range of conditions. Our results are valid for an idealized linear (one-dimensional) array detector where intrapixel response changes are neglected, and where flat-fielding is achieved with very high accuracy.

Métricas Externas



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Disciplinas de Investigación



WOS
Astronomy & Astrophysics
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



Muestra la distribución de colaboración, tanto nacional como extranjera, generada en esta publicación.


Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 LOBOS-MORALES, RODRIGO ALEJANDRO Hombre Universidad de Chile - Chile
2 SILVA-SANCHEZ, JORGE FELIPE Hombre Universidad de Chile - Chile
3 MENDEZ-BUSSARD, RENE ALEJANDRO Hombre Universidad de Chile - Chile
Centro de Excelencia en Astrofísica y Tecnologías Afines - Chile
4 ORCHARD-CONCHA, MARCOS EDUARDO Hombre Universidad de Chile - Chile

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Origen de Citas Identificadas



Muestra la distribución de países cuyos autores citan a la publicación consultada.

Citas identificadas: Las citas provienen de documentos incluidos en la base de datos de DATACIENCIA

Citas Identificadas: 57.14 %
Citas No-identificadas: 42.86 %

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Citas identificadas: Las citas provienen de documentos incluidos en la base de datos de DATACIENCIA

Citas Identificadas: 57.14 %
Citas No-identificadas: 42.86 %

Financiamiento



Fuente
CONICYT-FONDECYT Grant
Advanced Center for Electrical and Electronic Engineering
Conicyt-Chile, Fondecyt
Fomento y Turismo de Chile
Millenium Institute of Astrophysics (MAS) of Iniciativa Cientifica Milenio del Ministerio de Economia

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Agradecimientos



Agradecimiento
This material is based on work supported by a grant from CONICYT-Chile, Fondecyt # 1151213. In addition, the work of J. F. Silva and M. Orchard is supported by the Advanced Center for Electrical and Electronic Engineering, Basal Project FB0008. J. F. Silva acknowledges support from a CONICYT-Fondecyt grant # 1140840, and R. A. Mendez acknowledges support from Project IC120009 Millenium Institute of Astrophysics (MAS) of the Iniciativa Cientifica Milenio del Ministerio de Economia, Fomento y Turismo de Chile. R. A. M. also acknowledges ESO/Chile for hosting him during his sabbatical-leave during 2014.

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