Tytuł projektu "Uogólnione filtry Savitzky'ego-Golaya dla potrzeb identyfikacji i wygładzania procesów niestacjonarnych"
nr projektu 2018/29/B/ST7/00325
finansowany przez Narodowe Centrum Nauki
data rozpoczęcia: 2019-01-24
data zakończenia: 2023-01-23
kierownik: prof. dr hab. inż. Maciej Niedźwiecki
W ramach postępowania nr ZZ/181/009/U/2019 na nabór wykonawców w projekcie wyłoniony został
wykonawca badań: dr inż. Marcin Ciołek
W ramach postępowania nr ZZ/616/009/U/2020 na nabór wykonawców w projekcie
wyłoniony został wykonawca badań: dr inż. Piotr Kaczmarek
W ramach postępowania nr OPUS-ST/24/10/2019 na nabór stypendysty w projekcie
wyłoniony został stypendysta: mgr inż. Artur Gańcza
nakłady na projekt: 464 800,00 PLN
Skrócony opis projektu
I. CEL BADAŃ
Identyfikacja procesów jest dziedziną zajmującą się tworzeniem matematycznych modeli zjawisk (obiektów lub sygnałów) w oparciu o dane doświadczalne. Ostatnie trzy dekady przyniosły wiele interesujących a zarazem niebanalnych zastosowań identyfikacji procesów niestacjonarnych, tj. procesów o zmieniających się w czasie charakterystykach, w takich dziedzinach jak telekomunikacja, obróbka sygnałów i automatyka. Celem projektu jest opis i analiza nowej klasy algorytmów identyfikacji, łączących podejście wykorzystujące funkcje bazowe z elementami estymacji lokalnej. Inaczej niż to ma miejsce w przypadku klasycznego podejścia opartego na funkcjach bazowych, dokonującego przedziałowej oceny trajektorii parametrów, proponowane estymatory traktowane są jako źródło ocen punktowych, odpowiadających kolejnym chwilom czasu. Oznacza to, że estymacja musi być dokonywana oddzielnie w każdej chwili czasu t w oparciu o dane pochodzące z lokalnego przedziału analizy o środku w punkcie t. Nieprzyczynowe estymatory, takie jak opisany powyżej (oszacowania parametrów wyznaczane są z wykorzystaniem zarówno ``przeszłych'' jak ``przyszłych'' danych), pozwalają na istotne zmniejszenie systematycznych błędów modelowania co gwarantuje lepszą, niż w przypadku użycia ``porównywalnych'' estymatorów przyczynowych, dokładność otrzymywanych Proponowane rozwiązanie jest pierwszym ujednoliconym podejściem łączącym metodę funkcji bazowych z metodą estymacji lokalnej, opracowanym dla dowolnych baz funkcyjnych i dowolnych ciągów ważących. Planowane jest, w oparciu o wyniki analizy teoretycznej, rozwiązanie najistotniejszych problemów związanych z implementacją proponowanych algorytmów, takich jak racjonalny wybór bazy oraz kształtu stosowanego okna, adaptacyjny wybór szerokości okna oraz liczby funkcji bazowych, a także istotne ograniczenie złożoności obliczeniowej proponowanego podejścia bez pogorszenia dokładności otrzymywanych modeli. Wyniki projektu powinny być interesujące, zarówno z teoretycznego jak praktycznego punktu widzenia, dla wszystkich badaczy zajmujących się identyfikacją obiektów i sygnałów niestacjonarnych oraz jej zastosowaniami.
Publikacje w recenzowanych czasopismach naukowych
[1] M. Niedźwiecki, M. Ciołek, „Generalized Savitzky-Golay filters for identification of nonstationary systems,” Automatica, vol. 108, paper no. 108477, 2019.
[2] M. Niedźwiecki, M. Ciołek, A. Gańcza, „A new look at the statistical identification of nonstationary systems,” Automatica, vol. 118, paper no. 109037, 2020.
[3] A. Gańcza, M. Niedźwiecki, M. Ciołek, „Regularized local basis function approach to identification of nonstationary processes,” IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 69, paper no. 9363574, 2021.
[4] M. Ciołek, M. Niedźwiecki, A. Gańcza, „Decoupled Kalman filter based identification of time-varying FIR systems," IEEE Access, vol. 9, paper no. 9435188, 2021.
[5] M. Niedźwiecki, M. Ciołek, A. Gańcza, P. Kaczmarek, „Application of regularized Savitzky–Golay filters to identification of time-varying systems," Automatica, vol. 133, paper no. 109865, 2021.
[6] M. Niedźwiecki, A. Gańcza, P. Kaczmarek, „Identification of fast time-varying communication channels using the preestimation technique," IFAC-PapersOnLine, vol. 54, pp. 351-356, 2021.
[7] L. Shen, Y. Zakharov, M. Niedźwiecki, A. Gańcza, „Finite-window RLS algorithms," Signal Processing, vol. 198, no. 108599, 2022.
[8] M. Niedźwiecki, A. Gańcza, L. Shen, Y. Zakharov, „Adaptive identification of sparse underwater acoustic channels with a mix of static and time-varying parameters," Signal Processing, vol. 200, no. 108664, 2022.
Publikacje w materialach konferencyjnych
[1] M. Niedźwiecki, M. Ciołek, A. Gańcza, „Fast basis function estimators for identification of nonstationary stochastic processes,” 27th European Signal Processing Conference EUSIPCO 2019, A Coruna, Spain, 5 pages, 2019.
[2] M. Niedźwiecki, M. Ciołek, „Fully adaptive Savitzky-Golay type smoothers,” 27th European Signal Processing Conference EUSIPCO 2019, A Coruna, Spain, 5 pages, 2019.
[3] M. Niedźwiecki, M. Ciołek, A. Gańcza, „Local basis function estimators for identification of nonstationary systems,” 58th IEEE Conference on Decision and Control CDC 2019, Nice, France, pp. 777-783, 2019.
[4] M. Niedźwiecki, A. Gańcza , M. Ciołek, „On the preestimation technique and its application to identification of nonstationary systems,” 59th IEEE Conference on Decision and Control CDC 2020, Jeju Island, Republic of Korea, pp. 286-293, 2020.
[5] M. Niedźwiecki, M. Ciołek, A. Gańcza, P. Kaczmarek, „A new method of noncausal identification of time-varying systems,” IEEE Conference on Signal Processing: Algorithms, Architectures, Arrangements and Applications, SPA 2020, Poznań, Poland, pp. 48-52, 2020.
[6] A. Gańcza, M. Niedźwiecki, „Regularized identification of time-varying FIR systems based on Generalized Cross-Validation," 29th European Signal Processing Conference EUSIPCO 2021, Dublin, Ireland, 2021.
[7] A. Gańcza, M. Niedźwiecki, „Regularized identification of fast time-varying systems - comparison of two regularization strategies," 60th IEEE Conference on Decision and Control CDC 2021, Austin, USA, 2021.
[8] M. Niedźwiecki, A. Gańcza, L. Shen, Y. Zakharov, „Adaptive identification of underwater acoustic channel with a mix of static and time-varying parameters," 2022 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP), Singapore, 2022.
[9] M. Niedźwiecki, A. Gańcza, „Optimally regularized local basis function approach to identification of time-varying systems." 2022 IEEE 61st Conference on Decision and Control (CDC), Cancun, Mexico, 2022.
Materiały dodatkowe
