CPS: Breakthrough: Energy and Delay: Network Optimization in Cyber Physical Human Sensing Systems

CPS:突破:能量和延迟:网络物理人体传感系统中的网络优化

基本信息

  • 批准号:
    1446901
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 49.93万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-01-01 至 2019-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Wireless body area sensing networks (WBANs) have the potential to revolutionize health care in the near term and enhance other application domains including sports, entertainment, military and emergency situations. These WBANs represent a novel cyber-physical system that unites engineering systems, the natural world and human individuals. The coupling of bio-sensors with a wireless infrastructure enables the real-time monitoring of an individual's health, environment and related behaviors continuously, as well as the provision of real-time feedback with nimble, adaptive, and personalized interventions. Recent technological advances in low power integrated circuits, signal processing and wireless communications have enabled the design of tiny, low cost, lightweight, intelligent medical devices, sensors and networking platforms that have the potential to make the concept of truly pervasive wireless sensor networks a reality. To develop the WBANs of the future, this breakthrough research will pursue the interfaces of sensing, communication and control.This project aims to investigate energy and delay sensitive sensing, communication, decision-making and control for health monitoring application of wireless body area networks. In these systems, sensors with varying accuracy observe heterogeneous source signals that must be processed and communicated and used for inference and decision-making purposes. All of these operations must be carried out in the presence of constraints on power and energy resources at the sensors, limited communication and computational abilities and with low end-to-end delay between the sensing of information to its eventual utilization. In this project, a global (end-to end) perspective is adopted that optimizes network operation to improve the information quality and enhance the lifetime of the network, focusing in particular on optimal use of sensor resources such as energy, new sensing and communication paradigms that balance information quality and energy expenditure, and real-time encoding and decoding methods that provide strict delay guarantees on information delivery. The proposed work will contribute to several research areas including optimal resource allocation at sensors, adaptive sensing methods, real-time encoding and decoding and event-based communication. The educational impact of the proposed research will come through the training of new information technology professionals and scientists with expertise in cross-disciplinary research, development of new courses based on the proposed research activity and continued efforts to include women and under-represented minorities in the research program.
无线身体区域传感网络(WBAN)有可能在短期内彻底改变医疗保健,并增强其他应用领域,包括体育,娱乐,军事和紧急情况。这些WBAS代表了一个新型的网络物理系统,该系统将工程系统,自然世界和人类团结起来。生物传感器与无线基础架构的耦合可以连续对个人的健康,环境和相关行为进行实时监控,并可以通过敏捷,适应性和个性化干预措施提供实时反馈。低功率集成电路,信号处理和无线通信的最新技术进步使小型,低成本,轻巧,智能的医疗设备,传感器和网络平台有可能使真正普遍无线传感器网络的概念成为现实。为了发展未来的WBAN,这项突破性的研究将追求感应,沟通和控制的界面。该项目旨在调查能量并延迟敏感的感应,沟通,决策和控制无线身体区域网络的健康监测应用。在这些系统中,精确度变化的传感器可以观察到必须处理和通信并用于推理和决策目的的异质源信号。所有这些操作都必须在传感器的功率和能源,有限的通信和计算能力以及信息传感与最终利用之间的端到端延迟之间的限制下进行。在该项目中,采用了全局(端到端)的观点,该视角优化了网络操作,以提高信息质量并增强网络的寿命,尤其集中于最佳使用传感器资源,例如能源,新的传感和通信范式,以平衡信息质量和能源质量和能量的能源和能源支出,以及实时编码和解码方法,以确保信息交付的严格延迟。拟议的工作将为几个研究领域做出贡献,包括传感器上的最佳资源分配,自适应传感方法,实时编码和解码以及基于事件的通信。拟议研究的教育影响将通过培训新信息技术专业人员和具有跨学科研究专业知识,基于拟议的研究活动的新课程的专业知识的培训,并继续努力将妇女和代表性不足的少数群体包括在研究计划中。

项目成果

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    1117896
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    0832186
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