关于信号与噪声相关的非线性滤波问题的分解算法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11871003
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    51.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0601.控制中的数学方法
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The principal investigator (PI) proposes to study the splitting-up methods of two simplified nonlinear filtering models with correlated noises based on Duncan-Mortensen-Zakai (DMZ) equation and feedback particle filter (FPF) respectively. To be more specific, we shall study (1) the splitting-up method of solving DMZ equation. The solution of DMZ equation will be approximated by two recursive processes: the one is a deterministic process, satisfying a second-order parabolic partial differential equation, while the other one is a stochastic process, satisfying a first-order degenerate stochastic differential equation. The key of the decomposition is that the deterministic process should be independent of the online observation data. Besides the convergence analysis of the splitting-up method, the PI proposes to solve the deterministic process beforehand using the idea in the on- and off-line algorithm and to give a computable real-time algorithm. (2) the splitting-up method of FPF. Firstly, the PI shall derive the Euler-Lagrange (E-L) equations corresponding to the two simplified models with correlated noises. The E-L equations of the gain functions in FPF are obtained by minimizing the Kullback-Leibler divergences. Secondly, we shall numerically solve the gain function off-line by the similar idea in on- and off-line algorithm, so that the efficiency of the on-line computation in FPF will be improved. Lastly, the PI shall analyze the error introduced in the splitting-up procedure and show the convergence of the splitting-up FPF.
申请人提出对两类简化的噪声相关模型分别从基于Duncan-Mortensen-Zakai(DMZ)方程和反馈粒子滤波探讨分解算法。具体地说,(1)基于DMZ方程的分解算法。从Trotter算子分解思想出发将DMZ方程分解成两个过程:一个是确定性过程,其满足二阶抛物偏微分方程;另一个则是随机过程,其满足一阶退化的随机微分方程。分解的关键在确定性过程中不包含在线观测。除理论证明该分解算法的收敛性,申请人还将分解算法结合线上线下计算思想把确定性过程的求解挪至线下,给出有效的实时求解算法。(2)反馈粒子滤波的分解算法。首先根据极小化Kullback-Leibler散度推导出简化噪声相关模型的反馈粒子滤波中的增益函数满足的欧拉-拉格朗日方程。再将增益函数的求解结合线上线下思想挪至线下提前计算,以提高反馈粒子滤波的在线计算效率。最后申请人对分解引入的误差进行估计,并证明该分解算法的收敛性。

结项摘要

非线性滤波是工程与应用数学交叉领域的重要问题,有广泛的应用前景。本项目中针对状态和观测噪声相关的非线性滤波问题从不同的数学思想方法提出几种有效的分解算法。完成的研究结果如下:①理论证明基于Duncan-Mortensen-Zakai(DMZ)方程的噪声相关非线性滤波问题的分解算法收敛性;②形式化给出了噪声相关非线性滤波问题的反馈粒子滤波算法;③联系基于Kushner方程的分解算法给出反馈粒子滤波算法的理论严格推导。这些理论算法的研究将为后续的算法设计提供理论依据和保障。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
On the Newton Polyhedrons with One Inner Lattice Point
论具有一个内格点的牛顿多面体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Methods and Applications of Analysis (Mather memorial issue)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Luo Xue;Wang Fang
  • 通讯作者:
    Wang Fang
General convergence result for continuous-discrete feedback particle filter
连续离散反馈粒子滤波器的一般收敛结果
  • DOI:
    10.1080/00207179.2021.1948105
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
    International Journal of Control
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Chen Xiuqiong;Luo Xue;Shi Ji;Yau Stephen S.-T.
  • 通讯作者:
    Yau Stephen S.-T.
On classification of toric surface codes of dimension seven
七维复曲面码的分类
  • DOI:
    10.4310/cag.2020.v28.n2.a3
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Communications in Analysis and Geometry
  • 影响因子:
    0.7
  • 作者:
    Naveed Hussain;Xue Luo;Stephen S.-T. Yau;Mingyi Zhang;Huaiqing Zuo
  • 通讯作者:
    Huaiqing Zuo
Recent progresses on two suboptimal methods for nonlinear filtering problems
非线性滤波问题的两种次优方法的最新进展
  • DOI:
    10.4310/iccm.2022.v10.n2.a5
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    ICCM Notices. Notices of the International Congress of Chinese Mathematicians
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Luo Xue;Miao Huimin
  • 通讯作者:
    Miao Huimin

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其他文献

一种急性分离视网膜细胞的实验方法
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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    沈吟
人sCR1活性片段基因原核表达载体
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    微生物学杂志,2006;26(5):103
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    谭兵
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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挤压还是带动_开发区FDI...溢对无开发区城市经济的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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选择性设备维护外包
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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带跳观测的反馈粒子滤波算法的研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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