Optimal state estimation of Generalized MAP under conditions of non-extendable dead time | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Upravlenie, vychislitelnaja tehnika i informatika – Tomsk State University Journal of Control and Computer Science. 2017. № 41. DOI: 10.17223/19988605/41/2

Optimal state estimation of Generalized MAP under conditions of non-extendable dead time

The paper deals with Generalized MAP (GMAP) with intensity being piecewise constant stationary process X(t) with two states: X(t) = X1 and X(t) = X2 (X1 > X2 > 0). The duration of state i (i = 1,2) is an exponentially distributed random variable with distribution function Fi = 1 - e-X,t, i = 1, 2. When the state i ends the process switches to state j with probability P1 (Xj | Xi) at an event, and switches to state j with probability P0 (Xj | X,), i, j = 1, 2, £?=1 (p (x j | x, )+ P0 (x j | x, ))= 1 without an event. Each registered event at time instant tk generates dead time period of duration T when the other occurring events of GMAP are not observable. After ending of dead time the first occurring event again generates dead time T. The process X(t) is not observable, only time instants of events t1, t2 ... are observable. It is necessary to estimate states of X(t) (or GMAP) by only these time instants t1, t2 ... . It is assumed that X(t) is stationary. The observation of the process is performed over the period (t0, t), where t0 is the beginning of observation, and t is the end of observation. To estimate states of X(t) it is necessary to calculate a posteriori probabilities w(X, | t) that at time instant t the process' state X(t) = X,, i = 1, 2. If w(X, | t) > w(Xj | t), i, j = 1, 2, i Ф j, then x(t) = X,, otherwise X (t) = Xj. The explicit formula for a posteriori probability w(X1 | t) (w(X1 | t) = 1 - w(X1 | t)) at time intervals is derived when GMAP is observable. The recalculation formula of a posteriori probability at time instants tk of occurring an event is derived as well as explicit formula for w(X1 | t) at time intervals, where the GMAP is not observable, i.e. during dead time T. The described numerical results demonstrate high quality of estimation.

Download file
Counter downloads: 198

Keywords

обобщенный MAP-поток событий, оптимальное оценивание состояний, метод максимума апостериорной вероятности, непродлевающееся мертвое время, generalized MAP, optimal state estimation, method of a posteriori probability maximum, non-extendable dead time

Authors

NameOrganizationE-mail
Berezin Dmitriy V.Tomsk State Universityberezin14@mail.ru
Nezhel'skaya Lyudmila A.Tomsk State Universityludne@mail.tsu.ru
Всего: 2

References

Cox D.R. The analysis of non-Markovian stochastic processes // Proc. Cambr. Phil. Soc. 1955. V. 51, No. 3. P. 433-441.
Kingman J.F.C. On doubly stochastic Poisson process // Proc. of Cambridge Philosophical Society. 1964. V. 6o, Issue. 4. P. 923-93o.
Башарин Г.П., К0к0тушкин В.А., Наум0в В.А. О методе эквивалентных замен расчета фрагментов сетей связи. Ч. 1 // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. 1979. № 6. С. 92-99.
Башарин Г.П., К0к0тушкин В.А., Наум0в В.А. О методе эквивалентных замен расчета фрагментов сетей связи. Ч. 2 // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. 198o. № 1. С. 55-61.
Neuts M.F. A versatile Markovian point process // Journal of Applied Probability. 1979. No. 16. P. 764-779.
Lucantoni D.M. New results on the single server queue with a batch Marcovian arrival process // Communications in Statistics. Sto chastic Models. 1991. V. 7. P. 1-46.
Дудин А.Н., Клименок В.Н. Системы массового обслуживания с коррелированными потоками. Минск : Изд-во БГУ, 2ooo. 175 с.
Gortsev A.M., Nezhel'skaya L.A., Shevchenko T.I. Estimation of the states of an MC-stream of events in the presence of measurement errors // Russian Physics Journal. 1993. V. 36, No. 12. P. 1153-1167.
Леонова М.А., Нежельская Л.А. Вероятность ошибки при оценивании состояний обобщенного асинхронного потока событий // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2o12. № 2 (19). С. 88-Ю1.
Centanni S. Estimation and filtering by reversible jump MCMC for a doubly stochastic Poisson model for ultra-high-frequency financial data // Stat. Model. 2oo6. No. 6. P. 97-118.
Okamura H., Dohi T., Trivedi K.S. Markovian arrival process parameter estimation with group data // IEEE/ACM Transactions on Networking (TON). 2oo9. V. 17, No. 4. P. 1326-1339.
Горцев А.М., Нежельская Л.А. Оценивание параметров полусинхронного дважды стохастического потока событий методом моментов // Вестник Томского государственного университета. 2oo2. № 1. С. 18-23.
Горцев А.М., Леонова М.А., Нежельская Л.А. Совместная плотность вероятностей длительности интервалов обобщенного асинхронного потока событий при непродлевающемся мертвом времени // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2o12. № 4 (21). С. 14-25.
Горцев А.М., Калягин А.А., Нежельская Л.А. Совместная плотность вероятностей длительности интервалов обобщенного полусинхронного потока событий при непродлевающемся мертвом времени // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2o14. № 2 (27). С. 19-29.
Normey-Rico J.E. Control of dead-time process. London : Springer-Verlag, 2oo7. 462 p.
Gortsev A.M., Nezhel 'skaya L.A., Solov'ev A.A. Optimal state estimation in MAP event flows with unextendable dead time // Automation and Remote Control. 2o12. V. 73, No. 8. P. 1316-1326.
Левин А.А. Теоретические основы статистической радиотехники. М. : Советское радио, 1968. 5o4 с.
Назаров А.А., ТерпуговА.Ф. Теория вероятностей и случайных процессов. Томск : Изд-во НТЛ, 2oo6. 2o4 с.
Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М. : Наука, 1976. 576 с.
Понтрягин Л.С. Обыкновенные дифференциальные уравнения. М. : Физматлит, 1961. 311 с.
Хинчин А.Я. Работы по математической теории массового обслуживания. М. : Физматлит, 1963. 236 с.
Апанасович В.В., Коляда А.А., Чернявский А.Ф. Статистический анализ случайных потоков в физическом эксперименте. Минск : Университетское, 1988. 256 с.
Nezhel'skaya L.A. Optimal state estimation in modulated MAP event flows with unextendible dead time // Communications in Computer and Information Science. 2014. V. 487. P. 342-350.
Хазен Э.М. Методы оптимальных статистических решений и задачи оптимального управления. М. : Советское радио, 1968. 256 с.
Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. М. : Наука, 1973. 312 с.
 Optimal state estimation of Generalized MAP under conditions of non-extendable dead time | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Upravlenie, vychislitelnaja tehnika i informatika – Tomsk State University Journal of Control and Computer Science. 2017. № 41. DOI: 10.17223/19988605/41/2

Optimal state estimation of Generalized MAP under conditions of non-extendable dead time | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Upravlenie, vychislitelnaja tehnika i informatika – Tomsk State University Journal of Control and Computer Science. 2017. № 41. DOI: 10.17223/19988605/41/2

Download full-text version
Counter downloads: 779