Distributed, Non-linear Signal Processing for Large Scale Engineering Applications

适用于大规模工程应用的分布式非线性信号处理

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2017-06629
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.7万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2020-01-01 至 2021-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The research program lies at the intersection of three domains within Electrical and Computer Engineering, namely, signal processing, control theory, and optimization. The overarching theme that brings these three areas together is to develop smart, efficient, and robust, distributed signal processing algorithms for multi-agent systems. While signal processing for linear applications has a rich theoretical framework, non-linear, distributed signal processing lacks a universal set of tools for analysis and design. The objective of the program is to unify the study of a broad class of non-linear signal processing algorithms that emerge from statistical estimation principles for high-dimensional and distributed dynamical systems, where underlying signals arise from non-Gaussian processes. Recently implemented variants of the Kalman filter, random finite set methods, sequential Monte Carlo approaches, and particle flow methods have shown promise though for scenarios where the state space has a relatively low dimension. As the dimensions grow, the curse of state-space dimensionality and the associated high computational cost lead to a rapid deterioration in their performance. The research program will develop practical implementations of generic Monte Carlo methods for large-scale, non-linear, distributed applications and demonstrate their efficacy on real-life engineering problems. We will focus on the following inter-connected research problems in the context of geographically-distributed agent networks as representatives of large-scale, non-linear signal processing systems: (a) Diffusive fusion for large dimensional Monte Carlo approaches; (b) Event based distributed signal processing and control; (c) Weighted graph signal processing for large data sets; and (d) Derivation of the convergence properties and performance bounds of the algorithms we propose. These signal processing algorithms will be applied to practical engineering applications, including multi-target surveillance (for jointly estimating the number of targets and their states), distributed camera networks (for tracking moving objects), and electric smart grids (for estimating the operating status of smart grids in real-time). Within the signal processing community, this research will result in the development of a universal set of tools and design principles for analyzing large data sets and processing mission critical systems in a computationally efficient manner while respecting the non-linear physics of the underlying processes. Over the length of the research grant, the societal impact is achieved through HQP training of six PhD and six Masters students (in addition to fifteen undergraduate students who will build prototypes as capstone projects) in the area of non-linear signal processing, developing a range of technical skills needed to design the next generation technologies.
该研究计划位于电气和计算机工程三个领域的交叉点,即信号处理,控制理论和优化。将这三个领域结合在一起的首要主题是为多智能体系统开发智能,高效,鲁棒的分布式信号处理算法。虽然线性应用的信号处理具有丰富的理论框架,但非线性分布式信号处理缺乏一套通用的分析和设计工具。该计划的目标是统一研究从高维和分布式动态系统的统计估计原理中出现的广泛的非线性信号处理算法,其中底层信号来自非高斯过程。最近实现的卡尔曼滤波器,随机有限集方法,顺序蒙特卡罗方法和粒子流方法的变体已经显示出希望,虽然在状态空间具有相对低的维度的情况下。随着维数的增加,状态空间维数的灾难和相关的高计算成本导致其性能迅速恶化。 该研究计划将开发通用蒙特卡罗方法的大规模,非线性,分布式应用程序的实际实现,并证明其对现实生活中的工程问题的有效性。我们将集中在以下相互关联的研究问题的背景下,地理分布的代理网络作为大规模,非线性信号处理系统的代表:(a)扩散融合的大规模维蒙特卡罗方法;(B)基于事件的分布式信号处理和控制;(c)加权图信号处理的大数据集;以及(d)推导出我们提出的算法的收敛性质和性能界。这些信号处理算法将应用于实际工程应用,包括多目标监视(用于联合估计目标数量及其状态),分布式摄像机网络(用于跟踪移动物体)和智能电网(用于实时估计智能电网的运行状态)。 在信号处理界,这项研究将导致一套通用的工具和设计原则的开发,用于分析大型数据集和处理使命关键系统在计算效率的方式,同时尊重非线性物理的基本过程。在研究补助金的期限内,通过HQP培训六名博士和六名硕士生(除了15名将构建原型作为顶点项目的本科生之外),在非线性信号处理领域实现了社会影响,开发了一系列设计下一代技术所需的技术技能。

项目成果

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Asif, Amir其他文献

A Unified Optimization for Resilient Dynamic Event-Triggering Consensus Under Denial of Service
  • DOI:
    10.1109/tcyb.2020.3022568
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    2022-05-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019-12-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Mirzaei, Morteza;Asif, Amir;Rivaz, Hassan
  • 通讯作者:
    Rivaz, Hassan

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York University Application to EDI Stipend
约克大学 EDI 奖学金申请
  • 批准号:
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  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 2.7万
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  • 批准号:
    CFREF-2022-00010
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    2022
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    $ 2.7万
  • 项目类别:
    Canada First Research Excellence Fund
Distributed, Non-linear Signal Processing for Large Scale Engineering Applications
适用于大规模工程应用的分布式非线性信号处理
  • 批准号:
    RGPIN-2017-06629
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 2.7万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Crces-2021-1
CCES-2021-1
  • 批准号:
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    2021
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    Canada Research Chair EDI Stipend
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  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 2.7万
  • 项目类别:
    Canada Research Chair EDI Stipend
Distributed, Non-linear Signal Processing for Large Scale Engineering Applications
适用于大规模工程应用的分布式非线性信号处理
  • 批准号:
    RGPIN-2017-06629
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 2.7万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Distributed, Non-linear Signal Processing for Large Scale Engineering Applications
适用于大规模工程应用的分布式非线性信号处理
  • 批准号:
    RGPIN-2017-06629
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 2.7万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
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基于SSVEP的脑机接口和增强现实相结合的应用的各个方面的调查****
  • 批准号:
    537572-2018
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 2.7万
  • 项目类别:
    Engage Grants Program
Distributed, Non-linear Signal Processing for Large Scale Engineering Applications
适用于大规模工程应用的分布式非线性信号处理
  • 批准号:
    RGPIN-2017-06629
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 2.7万
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    Discovery Grants Program - Individual
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“时间反转信号处理:在雷达、生物医学和无线通信中的应用”
  • 批准号:
    228415-2012
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 2.7万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual

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Non-CG DNA甲基化平衡大豆产量和SMV抗性的分子机制
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一种新non-Gal抗原CYP3A29的鉴定及其在猪-猕猴异种肾移植体液排斥反应中的作用
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CAREER: Scalable algorithms for regularized and non-linear genetic models of gene expression
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    2336469
  • 财政年份:
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Quantum Manybody Dynamical Effects in Non-linear Optical Spectroscopy
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Non-linear modelling of performance limiting MHD and disruptions in spherical tokamaks
球形托卡马克性能限制 MHD 和破坏的非线​​性建模
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  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.7万
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    Major Research Instrumentation
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知道了