1,567 research outputs found

    AIDS drugs for Africa!' a case study examining transnational AIDS treatment activism and the reduction of global antiretroviral prices from 1996 to 2001

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    Includes abstract. Includes bibliographical references

    A survey of localization in wireless sensor network

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    Localization is one of the key techniques in wireless sensor network. The location estimation methods can be classified into target/source localization and node self-localization. In target localization, we mainly introduce the energy-based method. Then we investigate the node self-localization methods. Since the widespread adoption of the wireless sensor network, the localization methods are different in various applications. And there are several challenges in some special scenarios. In this paper, we present a comprehensive survey of these challenges: localization in non-line-of-sight, node selection criteria for localization in energy-constrained network, scheduling the sensor node to optimize the tradeoff between localization performance and energy consumption, cooperative node localization, and localization algorithm in heterogeneous network. Finally, we introduce the evaluation criteria for localization in wireless sensor network

    Distributed Estimation Using Partial Knowledge about Correlated Estimation Errors

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    Sensornetzwerke werden in vielen verschiedenen Anwendungen, z. B. zur Überwachung des Flugraumes oder zur Lokalisierung in Innenräumen eingesetzt. Dabei werden Sensoren häufig räumlich verteilt, um eine möglichst gute Abdeckung des zu beobachtenden Prozesses zu ermöglichen. Sowohl der Prozess als auch die Sensormessungen unterliegen stochastischem Rauschen. Daher wird oftmals eine Zustandsschätzung, z. B. durch ein Kalmanfilter durchgeführt, welcher die Unsicherheiten aus dem Prozess- und Messmodel systematisch berücksichtigt. Die Kooperation der individuellen Sensorknoten erlaubt eine verbesserte Schätzung des Systemzustandes des beobachteten Prozesses. Durch die lokale Verarbeitung der Sensordaten direkt in den Sensorknoten können Sensornetzwerke flexibel und modular entworfen werden und skalieren auch bei steigender Anzahl der Einzelkomponenten gut. Zusätzlich werden Sensornetzwerke dadurch robuster, da die Funktionsfähigkeit des Systems nicht von einem einzigen zentralen Knoten abhängt, der alle Sensordaten sammelt und verarbeitet. Ein Nachteil der verteilten Schätzung ist jedoch die Entstehung von korrelierten Schätzfehlern durch die lokale Verarbeitung in den Filtern. Diese Korrelationen müssen systematisch berücksichtigt werden, um genau und zuverlässig den Systemzustand zu schätzen. Dabei muss oftmals ein Kompromiss zwischen Schätzgenauigkeit und den begrenzt verfügbaren Ressourcen wie Bandbreite, Speicher und Energie gefunden werden. Eine zusätzliche Herausforderung sind unterschiedliche Netzwerktopologien sowie die Heterogenität lokaler Informationen und Filter, welche das Nachvollziehen der individuellen Verarbeitungsschritte innerhalb der Sensorknoten und der korrelierten Schätzfehler erschweren. Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Fusion von Zustandsschätzungen verteilter Sensorknoten. Speziell wird betrachtet, wie korrelierte Schätzfehler entweder vollständig oder teilweise gelernt werden können, um eine präzisere und weniger unsichere fusionierte Zustandsschätzung zu erhalten. Um Wissen über korrelierte Schätzfehler zu erhalten, werden in dieser Arbeit sowohl analytische als auch simulations-basierte Ansätze verfolgt. Eine analytische Berechnung der Korrelationen zwischen Zustandsschätzungen ist möglich, wenn alle Verarbeitungsschritte und Parameter der lokalen Filter bekannt sind. Dadurch kann z. B. ein zentraler Fusionsknoten die die Korrelation zwischen den Schätzfehlern rekonstruieren. Dieses zentralisierte Vorgehen ist jedoch oft sehr aufwendig und benötigt entweder eine hohe Kommunikationsrate oder Vorwissen über die lokale Verarbeitungsschritte und Filterparameter. Daher wurden in den letzten Jahren zunehmend dezentrale Methoden zur Rekonstruktion von Korrelationen zwischen Zustandsschätzungen erforscht. In dieser Arbeit werden Methoden zur dezentralen Nachverfolgung und Rekonstruktion von korrelierten Schätzfehlern diskutiert und weiterentwickelt. Dabei basiert der erste Ansatz auf der Verwendung deterministischer Samples und der zweite auf der Wurzelzerlegung korrelierter Rauschkovarianzen. Um die Verwendbarkeit dieser Methoden zu steigern, werden mehrere wichtige Erweiterungen erarbeitet. Zum Einen schätzen verteilte Sensorknoten häufig den Zustand desselben Systems. Jedoch unterscheiden sie sich in ihrer lokalen Berechnung, indem sie unterschiedliche Zustandsraummodelle nutzen. Ein Beitrag dieser Arbeit ist daher die Verallgemeinerung dezentraler Methoden zur Nachverfolgung in unterschiedlichen (heterogenen) Zustandsräumen gleicher oder geringerer Dimension, die durch lineare Transformationen entstehen. Des Weiteren ist die Rekonstruktion begrenzt auf Systeme mit einem einzigen zentralen Fusionsknoten. Allerdings stellt die Abhängigkeit des Sensornetzwerkes von einem solchen zentralen Knoten einen Schwachpunkt dar, der im Fehlerfall zum vollständigen Ausfall des Netzes führen kann. Zudem verfügen viele Sensornetzwerke über komplexe und variierende Netzwerktopologien ohne zentralen Fusionsknoten. Daher ist eine weitere wichtige Errungenschaft dieser Dissertation die Erweiterung der Methodik auf die Rekonstruktion korrelierter Schätzfehler unabhängig von der genutzten Netzwerkstruktur. Ein Nachteil der erarbeiteten Algorithmen sind die wachsenden Anforderungen an Speicherung, Verarbeitung und Kommunikation der zusätzlichen Informationen, welche für die vollständige Rekonstruktion notwendig sind. Um diesen Mehraufwand zu begrenzen, wird ein Ansatz zur teilweisen Rekonstruktion korrelierter Schätzfehler erarbeitet. Das resultierende partielle Wissen über korrelierte Schätzfehler benötigt eine konservative Abschätzung der Unsicherheit, um genaue und zuverlässige Zustandsschätzungen zu erhalten. Es gibt jedoch Fälle, in denen keine Rekonstruktion der Korrelationen möglich ist oder es eine Menge an möglichen Korrelationen gibt. Dies ist zum Einen der Fall, wenn mehrere Systemmodelle möglich sind. Dies führt dann zu einer Menge möglicher korrelierter Schätzfehler, beispielsweise wenn die Anzahl der lokalen Verarbeitungsschritte bis zur Fusion ungewiss ist. Auf der anderen Seite ist eine Rekonstruktion auch nicht möglich, wenn die Systemparameter nicht bekannt sind oder die Rekonstruktion aufgrund von begrenzter Rechenleistung nicht ausgeführt werden kann. In diesem Fall kann ein Simulationsansatz verwendet werden, um die Korrelationen zu schätzen. In dieser Arbeit werden Ansätze zur Schätzung von Korrelationen zwischen Schätzfehlern basierend auf der Simulation des gesamten Systems erarbeitet. Des Weiteren werden Ansätze zur vollständigen und teilweisen Rekonstruktion einer Menge korrelierter Schätzfehler für mehrere mögliche Systemkonfigurationen entwickelt. Diese Mengen an Korrelationen benötigen entsprechende Berücksichtigung bei der Fusion der Zustandsschätzungen. Daher werden mehrere Ansätze zur konservativen Fusion analysiert und angewendet. Zuletzt wird ein Verfahren basierend auf Gaußmischdichten weiterentwickelt, dass die direkte Verwendung von Mengen an Korrelationen ermöglicht. Die in dieser Dissertation erforschten Methoden bieten sowohl Nutzern als auch Herstellern von verteilten Schätzsystemen einen Baukasten an möglichen Lösungen zur systematischen Behandlung von korrelierten Schätzfehlern. Abhängig von der Art und den Umfang des Wissens über Korrelationen, der Kommunikationsbandbreite sowie der gewünschten Qualität der fusionierten Schätzung kann eine Methode passgenau aus den beschriebenen Methoden zusammengesetzt und angewendet werden. Die somit geschlossene Lücke in der Literatur eröffnet neue Möglichkeiten für verteilte Sensorsysteme in verschiedenen Anwendungsgebieten

    Friction, Vibration and Dynamic Properties of Transmission System under Wear Progression

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    This reprint focuses on wear and fatigue analysis, the dynamic properties of coating surfaces in transmission systems, and non-destructive condition monitoring for the health management of transmission systems. Transmission systems play a vital role in various types of industrial structure, including wind turbines, vehicles, mining and material-handling equipment, offshore vessels, and aircrafts. Surface wear is an inevitable phenomenon during the service life of transmission systems (such as on gearboxes, bearings, and shafts), and wear propagation can reduce the durability of the contact coating surface. As a result, the performance of the transmission system can degrade significantly, which can cause sudden shutdown of the whole system and lead to unexpected economic loss and accidents. Therefore, to ensure adequate health management of the transmission system, it is necessary to investigate the friction, vibration, and dynamic properties of its contact coating surface and monitor its operating conditions

    An evolutionary approach to optimising neural network predictors for passive sonar target tracking

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    Object tracking is important in autonomous robotics, military applications, financial time-series forecasting, and mobile systems. In order to correctly track through clutter, algorithms which predict the next value in a time series are essential. The competence of standard machine learning techniques to create bearing prediction estimates was examined. The results show that the classification based algorithms produce more accurate estimates than the state-of-the-art statistical models. Artificial Neural Networks (ANNs) and K-Nearest Neighbour were used, demonstrating that this technique is not specific to a single classifier. [Continues.

    Multiple-objective sensor management and optimisation

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    One of the key challenges associated with exploiting modern Autonomous Vehicle technology for military surveillance tasks is the development of Sensor Management strategies which maximise the performance of the on-board Data-Fusion systems. The focus of this thesis is the development of Sensor Management algorithms which aim to optimise target tracking processes. Three principal theoretical and analytical contributions are presented which are related to the manner in which such problems are formulated and subsequently solved.Firstly, the trade-offs between optimising target tracking and other system-level objectives relating to expected operating lifetime are explored in an autonomous ground sensor scenario. This is achieved by modelling the observer trajectory control design as a probabilistic, information-theoretic, multiple-objective optimisation problem. This novel approach explores the relationships between the changes in sensor-target geometry that are induced by tracking performance measures and those relating to power consumption. This culminates in a novel observer trajectory control algorithm based onthe minimax approach.The second contribution is an analysis of the propagation of error through a limited-lookahead sensor control feedback loop. In the last decade, it has been shown that the use of such non-myopic (multiple-step) planning strategies can lead to superior performance in many Sensor Management scenarios. However, relatively little is known about the performance of strategies which use different horizon lengths. It is shown that, in the general case, planning performance is a function of the length of the horizon over which the optimisation is performed. While increasing the horizon maximises the chances of achieving global optimality, by revealing information about the substructureof the decision space, it also increases the impact of any prediction error, approximations, or unforeseen risk present within the scenario. These competing mechanisms aredemonstrated using an example tracking problem. This provides the motivation for a novel sensor control methodology that employs an adaptive length optimisation horizon. A route to selecting the optimal horizon size is proposed, based on a new non-myopic risk equilibrium which identifies the point where the two competing mechanisms are balanced.The third area of contribution concerns the development of a number of novel optimisation algorithms aimed at solving the resulting sequential decision making problems. These problems are typically solved using stochastic search methods such as Genetic Algorithms or Simulated Annealing. The techniques presented in this thesis are extensions of the recently proposed Repeated Weighted Boosting Search algorithm. In its originalform, it is only applicable to continuous, single-objective, ptimisation problems. The extensions facilitate application to mixed search spaces and Pareto multiple-objective problems. The resulting algorithms have performance comparable with Genetic Algorithm variants, and offer a number of advantages such as ease of implementation and limited tuning requirements

    Information-Theoretic Control of Multiple Sensor Platforms

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    This thesis is concerned with the development of a consistent, information-theoretic basis for understanding of coordination and cooperation decentralised multi-sensor multi-platform systems. Autonomous systems composed of multiple sensors and multiple platforms potentially have significant importance in applications such as defence, search and rescue mining or intelligent manufacturing. However, the effective use of multiple autonomous systems requires that an understanding be developed of the mechanisms of coordination and cooperation between component systems in pursuit of a common goal. A fundamental, quantitative, understanding of coordination and cooperation between decentralised autonomous systems is the main goal of this thesis. This thesis focuses on the problem of coordination and cooperation for teams of autonomous systems engaged in information gathering and data fusion tasks. While this is a subset of the general cooperative autonomous systems problem, it still encompasses a range of possible applications in picture compilation, navigation, searching and map building problems. The great advantage of restricting the domain of interest in this way is that an underlying mathematical model for coordination and cooperation can be based on the use of information-theoretic models of platform and sensor abilities. The information theoretic approach builds on the established principles and architecture previously developed for decentralised data fusion systems. In the decentralised control problem addressed in this thesis, each platform and sensor system is considered to be a distinct decision maker with an individual information-theoretic utility measure capturing both local objectives and the inter-dependencies among the decisions made by other members of the team. Together these information-theoretic utilities constitute the team objective. The key contributions of this thesis lie in the quantification and study of cooperative control between sensors and platforms using information as a common utility measure. In particular, * The problem of information gathering is formulated as an optimal control problem by identifying formal measures of information with utility or pay-off. * An information-theoretic utility model of coupling and coordination between decentralised decision makers is elucidated. This is used to describe how the information gathering strategies of a team of autonomous systems are coupled. * Static and dynamic information structures for team members are defined. It is shown that the use of static information structures can lead to efficient, although sub-optimal, decentralised control strategies for the team. * Significant examples in decentralised control of a team of sensors are developed. These include the multi-vehicle multi-target bearings-only tracking problem, and the area coverage or exploration problem for multiple vehicles. These examples demonstrate the range of non-trivial problems to which the theory in this thesis can be employed

    Information-Theoretic Control of Multiple Sensor Platforms

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    This thesis is concerned with the development of a consistent, information-theoretic basis for understanding of coordination and cooperation decentralised multi-sensor multi-platform systems. Autonomous systems composed of multiple sensors and multiple platforms potentially have significant importance in applications such as defence, search and rescue mining or intelligent manufacturing. However, the effective use of multiple autonomous systems requires that an understanding be developed of the mechanisms of coordination and cooperation between component systems in pursuit of a common goal. A fundamental, quantitative, understanding of coordination and cooperation between decentralised autonomous systems is the main goal of this thesis. This thesis focuses on the problem of coordination and cooperation for teams of autonomous systems engaged in information gathering and data fusion tasks. While this is a subset of the general cooperative autonomous systems problem, it still encompasses a range of possible applications in picture compilation, navigation, searching and map building problems. The great advantage of restricting the domain of interest in this way is that an underlying mathematical model for coordination and cooperation can be based on the use of information-theoretic models of platform and sensor abilities. The information theoretic approach builds on the established principles and architecture previously developed for decentralised data fusion systems. In the decentralised control problem addressed in this thesis, each platform and sensor system is considered to be a distinct decision maker with an individual information-theoretic utility measure capturing both local objectives and the inter-dependencies among the decisions made by other members of the team. Together these information-theoretic utilities constitute the team objective. The key contributions of this thesis lie in the quantification and study of cooperative control between sensors and platforms using information as a common utility measure. In particular, * The problem of information gathering is formulated as an optimal control problem by identifying formal measures of information with utility or pay-off. * An information-theoretic utility model of coupling and coordination between decentralised decision makers is elucidated. This is used to describe how the information gathering strategies of a team of autonomous systems are coupled. * Static and dynamic information structures for team members are defined. It is shown that the use of static information structures can lead to efficient, although sub-optimal, decentralised control strategies for the team. * Significant examples in decentralised control of a team of sensors are developed. These include the multi-vehicle multi-target bearings-only tracking problem, and the area coverage or exploration problem for multiple vehicles. These examples demonstrate the range of non-trivial problems to which the theory in this thesis can be employed
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