Συμπίεση Πληροφορίας Πλαισίου με Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών

Σχετικά έγγραφα
Συμπίεση Πληροφορίας Πλαισίου με Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών

Διπλωματική Εργασία: «Συγκριτική Μελέτη Μηχανισμών Εκτίμησης Ελλιπούς Πληροφορίας σε Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων»

Συμπίεση Πληροφορίας Πλαισίου: χρήση του Αυτοπαλίνδρομου Υποδείγματος για επίτευξη Αποδοτικών Ασύρματων Επικοινωνιών

Τεχνικές Μείωσης Διαστάσεων. Ειδικά θέματα ψηφιακής επεξεργασίας σήματος και εικόνας Σ. Φωτόπουλος- Α. Μακεδόνας

Project 1: Principle Component Analysis

Η ΜΕΘΟΔΟΣ PCA (Principle Component Analysis)

Πανεπιστήμιο Κύπρου Πολυτεχνική Σχολή

Ζητήματα ηήμ με τα δεδομένα

Διερεύνηση περιβαλλοντικών χρονοσειρών με στατιστικές μεθόδους και τεχνικές εξόρυξης δεδομένων

Προσαρμοστικό Σχήμα Συμπίεσης Δεδομένων σε Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

Συμπίεση Πληροφορίας Πλαισίου: χρήση του Αυτοπαλίνδρομου Υποδείγματος για επίτευξη Αποδοτικών Ασύρματων Επικοινωνιών

Ένα πρόβλημα στη μετεωρολογία

Άσκηση 1: Λύση: Για το άθροισμα ισχύει: κι επειδή οι μέσες τιμές των Χ και Υ είναι 0: Έτσι η διασπορά της Ζ=Χ+Υ είναι:

Στατιστική Ι. Ανάλυση Παλινδρόμησης

Συμπίεση Δεδομένων

Βραχυπρόθεσμη τοπική μετεωρολογική πρόγνωση με αναζήτηση ανάλογων καταστάσεων

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ

Λύσεις για έξυπνο σπίτι

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ

Εργασία στο µάθηµα Ανάλυση εδοµένων

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ & ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Αίθουσα Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Ε.Μ.Π. Ανάλυση Κυρίων Συνιστωσών (Principal-Component Analysis, PCA)

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Εργαστήριο 8 ο. Αποδιαμόρφωση PAM-PPM με προσαρμοσμένα φίλτρα

Ασκήσεις Φροντιστηρίου «Υπολογιστική Νοημοσύνη Ι» 4 o Φροντιστήριο

Διερεύνηση περιβαλλοντικών χρονοσειρών με τεχνικές υπολογιστικής νοημοσύνης

(p 1) (p m) (m 1) (p 1)

Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Φυσικού Τμήματος «Υπολογιστική Φυσική» Θέμα εργασίας στο A Μέρος του μαθήματος «Προσομοίωση Χαοτικών Συστημάτων»

Αριθμητική Ανάλυση 4.5 Ιδιοτιμές και ιδιοδιανύσματα πινάκων. Γ. Παπαευαγγέλου, ΕΔΙΠ, ΤΑΤΜ/ΑΠΘ

Πιο συγκεκριμένα, η χρήση του MATLAB προσφέρει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα.

που αντιστοιχεί στον τυχαίο αριθμό 0.6 δίνει ισχύ P Y Να βρεθεί η μεταβλητή k 2.

Εισόδημα Κατανάλωση

Τετραγωνικά μοντέλα. Τετραγωνικό μοντέλο συνάρτησης. Παράδειγμα τετραγωνικού μοντέλου #1. Παράδειγμα τετραγωνικού μοντέλου #1

Δ10. Συμπίεση Δεδομένων

Μοντέλα Παλινδρόμησης. Άγγελος Μάρκος, Λέκτορας ΠΤ Ε, ΠΘ

Εξαμηνιαία Εργασία Β. Κανονική Κατανομή - Επαγωγική Στατιστική

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Παπάνα Αγγελική

Εξομοίωση Τηλεπικοινωνιακού Συστήματος Βασικής Ζώνης

2.Τι εννοούμε με βαθμό συνέχειας μιας συνάρτησης; Ποια είναι η χρησιμότητα της από πλευράς εφαρμογών;

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες

Σ ΤΑΤ Ι Σ Τ Ι Κ Η ΤΜΗΜΑ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

Συμπίεση Δεδομένων

Συγκριτική Μελέτη Μηχανισμών Εκτίμησης Ελλιπούς Πληροφορίας σε Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων

Διάστημα εμπιστοσύνης της μέσης τιμής

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Πολυδιάστατα Δεδομένα

Πολυμέσα πάνω από κινητά δίκτυα

Kεφάλαιο 4. Συστήματα διαφορικών εξισώσεων. F : : F = F r, όπου r xy

Παραδείγματα Ιδιοτιμές Ιδιοδιανύσματα

Φίλτρα Kalman. Αναλυτικές μέθοδοι στη Γεωπληροφορική. ιατύπωση του βασικού προβλήματος. προβλήματος. μοντέλο. Πρωτεύων μοντέλο

Εφαρμοσμένη Στατιστική: Συντελεστής συσχέτισης. Παλινδρόμηση απλή γραμμική, πολλαπλή γραμμική

Εργασία στο µάθηµα Ανάλυση εδοµένων

Παράδειγμα 1. Δίνεται ο κάτωθι κλειστός βρόχος αρνητικής ανάδρασης με. Σχήμα 1. στο οποίο εφαρμόζουμε αρνητική ανάδραση κέρδους

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

4 o Μάθημα Διάστημα Εμπιστοσύνης του Μέσου

Τι είναι βαθμωτό μέγεθος? Ένα μέγεθος που περιγράφεται μόνο με έναν αριθμό (π.χ. πίεση)

Συμπίεση Πολυμεσικών Δεδομένων

Τετραγωνικά μοντέλα. Τετραγωνικό μοντέλο συνάρτησης. Παράδειγμα τετραγωνικού μοντέλου #1. Παράδειγμα τετραγωνικού μοντέλου #1

Φυσική Β Λυκείου Γενικής

Αυτόματη προσγείωση τετρακόπτερου με χρήση κάμερας

Ανάλυση διακύμανσης (Μέρος 3 ο ) 7/4/2017

Stochastic Signals Class Estimation Theory. Andreas Polydoros University of Athens Dept. of Physics Electronics Laboratory

Καινοτόμο σύστημα ενεργειακής διαχείρισης πανεπιστημιουπόλεων Δ. Κολοκοτσά Επικ. Καθηγήτρια Σχολής Μηχ. Περιβάλλοντος Κ. Βασιλακοπούλου MSc

Απλή Γραμμική Παλινδρόμηση και Συσχέτιση 19/5/2017

Αντικείμενο του κεφαλαίου είναι: Ανάλυση συσχέτισης μεταξύ δύο μεταβλητών. Εξίσωση παλινδρόμησης. Πρόβλεψη εξέλιξης

Μελέτη Επίδοσης Συστημάτων Πολλαπλών Εισόδων Πολλαπλών Εξόδων

ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΗΛΕΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ & ΤΗΛΕ-ΕΛΕΓΧΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΦΩΤΙΣΜΟΥ

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

Απλοποίηση της εκτίµησης της εξατµοδιαπνοής στην Ελλάδα

website:

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΙΡΑΙΩΣ ΤΜΗΜΑ ΝΑΥΤΙΛΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

Μάθημα 7 ο. Συμπίεση Εικόνας ΤΜΗΥΠ / ΕΕΣΤ 1

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

Συμπίεση Δεδομένων

Είδη Διορθωτών: Υπάρχουν πολλών ειδών διορθωτές. Μία βασική ταξινόμησή τους είναι οι «Ειδικοί Διορθωτές» και οι «Κλασσικοί Διορθωτές».

Εργαστήρια Αριθμητικής Ανάλυσης Ι. 9 ο Εργαστήριο. Απαλοιφή Gauss με μερική οδήγηση - Παρεμβολη

Προγραμματισμός Ηλεκτρονικών Υπολογιστών 2 - Εργαστήριο

Αναγνώριση Προτύπων Ι

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Τελική Εξέταση 8/6/2017 Διδάσκων: Ι. Λυχναρόπουλος

Θεωρία Παιγνίων και Αποφάσεων. Ενότητα 5: Εύρεση σημείων ισορροπίας σε παίγνια μηδενικού αθροίσματος. Ε. Μαρκάκης. Επικ. Καθηγητής

E[ (x- ) ]= trace[(x-x)(x- ) ]

Στοχαστικά Σήματα και Τηλεπικοινωνιές

ΘΕΩΡΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑΣ ΣΥΝΟΠΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων (Γρεβενά) Μάθημα: Οικονομετρία Διάλεξη 2η: Απλή Γραμμική Παλινδρόμηση. Διδάσκουσα: Κοντογιάννη Αριστούλα

Αριθμητικές Μέθοδοι σε Προγραμματιστικό Περιβάλλον

E mail:

Αναλογικές και Ψηφιακές Επικοινωνίες

Τεράστιες ανάγκες σε αποθηκευτικό χώρο

Σ ΤΑΤ Ι Σ Τ Ι Κ Η. Statisticum collegium iv

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

7. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΊΑ ΣΗΜΆΤΩΝ

Τεχνολογικό Eκπαιδευτικό Ίδρυμα Kρήτης TMHMA MHXANOΛOΓIAΣ. Δρ. Φασουλάς Γιάννης

Α.Τ.ΕΙ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΗΤΩΝ ΝΕΥΡΩΝΙΚΩΝ ΔΙΚΤΥΩΝ

Κωδικοποίηση βίντεο (MPEG)

Γενικά Μαθηματικά. , :: x, :: x. , :: x, :: x. , :: x, :: x

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ (ΗΥ-119)

Αναπλ. Καθηγήτρια, Ελένη Κανδηλώρου. Αθήνα Σημειώσεις. Εκτίμηση των Παραμέτρων β 0 & β 1. Απλό γραμμικό υπόδειγμα: (1)

ΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΣΤΕΡΕΑΣ ΕΛΛΑΔΑΣ- ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΗΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ, ΜΑΘΗΜΑ: ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΑΝΘΡΩΠΙΝΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ- ΧΡΙΣΤΟΣ ΑΠ.

2. Αρχές Ενεργειακής Διαχείρισης

Transcript:

Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών Συμπίεση Πληροφορίας Πλαισίου με Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών Διπλωματική Εργασία Παναγιώτης Γεώργας (Μ1040) Επιβλέπωντες: Επικ. Καθηγητής Χατζηευθυμιάδης Ευστάθιος Δρ. Χρήστος Αναγνωστόπουλος Αθήνα, Δεκέμβριος 2010

Δομή παρουσίασης Συστήματα Επίγνωσης Πλαισίου (Context Aware Systems) Σκοπός της Διπλωματικής Εργασίας Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών (P.C.A.) Προεκβολή Lagrange (Lagrange Extrapolation) Περιγραφή συστήματος που προτείνεται Παραλλαγές του Εξομοίωση του συστήματος με το πρόγραμμα MATLAB Αποτελέσματα Συγκρίσεις Συμπεράσματα

Συστήματα Επίγνωσης Πλαισίου (Context Aware Systems) Πλαίσιο (Context): οποιαδήποτε πληροφορία που χρησιμοποιείται για να χαρακτηρίσει την κατάσταση οντοτήτων (πρόσωπο, μέρος ή αντικείμενο) που είναι σχετικές με την αλληλεπίδραση ανάμεσα στον χρήστη και στην εφαρμογή, συμπεριλαμβανομένων του χρήστη και της εφαρμογής (Dey and Abowd) Συστήματα που παίρνουν εισόδους, αντιλαμβάνονται το πλαίσιο, προσαρμόζουν την έξοδό τους ανάλογα με το πλαίσιο που έχουν αντιληφθεί. Το πλαίσιο ανακτάται/προσδιορίζεται με παρακολούθηση των αλληλεπιδράσεων του χρήστη, και με αισθητήρες (όπως εντοπισμού θέσης, φωτός, ήχου, θερμοκρασίας, υγρασίας, ταχύτητας ανέμου κ.α.). Ένα σημαντικό θέμα είναι η μείωση της κατανάλωσης ισχύος στα συστήματα επίγνωσης πλαισίου. Μπορεί να επιτευχθεί χωρίς σημαντική αύξηση του σφάλματος;

Σκοπός της Διπλωματικής Εργασίας Σκοπός: πρόταση συστήματος με μείωση κατανάλωσης ισχύος, χωρίς παράλληλα σημαντική αύξηση του σφάλματος Επιτυγχάνεται με: συμπίεση της πληροφορίας πλαισίου, χρησιμοποιώντας τις μαθηματικές μεθόδους: Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών (Principal Component Analysis ή PCA) Προεκβολή Lagrange (Lagrange Extrapolation) Εκμεταλλεύεται την ιδιότητα της PCA να προκαλεί μεγάλη συμπίεση σε συσχετισμένα δεδομένα. Αποδοτικό αν η πληροφορία πλαισίου αποτελείται από συσχετισμένες τιμές (π.χ. Δίκτυο αισθητήρων που μετράει θερμοκρασία και υγρασία)

Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών (P.C.A.) (1/3) Σκοπός: Η συμπίεση ενός διανύσματος n διαστάσεων σε ένα διάνυσμα q διαστάσεων (q Principal Components ή PCs), με q n. Διαδικασία: Έστω ένα διάνυσμα: X=(x1,, xn), το οποίο θέλουμε να το συμπιέσουμε σε q PCs, με q τέτοιο ώστε το συμπιεσμένο διάνυσμα να αντιπροσωπεύει το p = 90% της μεταβλητότητας των δεδομένων. Τότε: Παίρνουμε ένα σύνολο από m ιστορικές μετρήσεις (x1,, xn) και σχηματίζουμε έναν πίνακα συσχέτισης Σ. Ο πίνακας συσχέτισης Σ έχει n ιδιοτιμές λi και n αντίστοιχα ιδιοδιανύσματα Ai. Έτσι, εμφανίζονται οι n ασυσχέτιστοι PCs: PC1=Α1.X,, PCn=Αn.X

Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών (P.C.A.) (2/3) Από αυτούς τους PCs, επιλέγουμε τους q PCs που αντιστοιχούν σε ιδιοτιμές με άθροισμα που αντιπροσωπεύει από p = 90% και πάνω του συνολικού αθροίσματος των ιδιοτιμών. Από τα q ιδιοδιανύσματα προκύπτει ο nxq πίνακας coeff των PCA συντελεστών, όπου: coeff = [ Α1' Α2'... Αq' ] Συμπίεση σε PCs: Xpc = X.coeff (1xq) Ανακατασκευή σε πραγματικές συντεταγμένες : Xrec = Xpc.coeff' (1xn) Σφάλμα ανακατασκευής: X Xrec / X Μεγαλύτερη συσχέτιση ανάμεσα στις n μεταβλητές => Λιγότεροι PCs => Μεγαλύτερη συμπίεση

Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών (P.C.A.) (3/3) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ: Μετρήσεις: X=(x1,x2) => Μετατροπή σε PCs: (PC1,PC2) = X.coeff Ανακατασκευή: οι συμπιεσμένες μετρήσεις => κρατάω μόνο τον PC1 γιατί από μόνος του αντιπροσωπεύει PC1 θέλουμε να επανακατασκευαστούν σε μεταβλητότητα π.χ. >90% πραγματικές συντεταγμένες: => οι μετρήσεις X=(x1,x2) έχουν συμπιεστεί σε PC1 X' = (x1',x2') = PC1.coeff' Σφάλμα ανακατασκευής: X-X' / X

Προεκβολή Lagrange (Lagrange Extrapolation) Σκοπός: Έχουμε n+1 ιστορικές μετρήσεις (xi,yi) και θέλουμε να προβλέψουμε ένα μελλοντικό y που αντιστοιχεί σε ένα μελλοντικό x. Για ένα σύνολο n+1 μετρήσεων (xi,yi) υπάρχει μοναδικό πολυώνυμο παρεμβολής n βαθμού ώστε: yi = p(xi), i=0,1,...,n, δηλαδή που περνά από όλες τις ιστορικές μετρήσεις. Το πολυώνυμο αυτό κατασκευάζεται ως εξής: όπου τα πολυώνυμα Lagrange. Έχοντας φτιάξει το p(x) από τις ιστορικές μετρήσεις, μπορώ να προβλέπω το: y=p(x).

Περιγραφή συστήματος που προτείνεται Παραλλαγές του (1/6) Απλοποιημένο σχήμα: ένας πομπός Α στέλνει διανύσματα n μετρήσεων X=(x1,..., xn) σε έναν δέκτη Β. Μαθηματικοποιείται με παραμέτρους: m, l, l1, l2, n, q, p, LagrThr. Περιοδικότητα: PCA συμπίεση: από m ιστορικές μετρήσεις X, δημιουργείται ένας πίνακας PCA συντελεστών coeff, και αποφασίζεται ο κατάλληλος αριθμός q από PCs που θα αντιπροσωπεύουν περισσότερο ή ίσο από το p=90% της μεταβλητότητας των ιστορικών μετρήσεων. Με τη βοήθεια του coeff, και αν q<n, συμπιέζονται σε q PCs οι επόμενες l μετρήσεις X που ακολουθούν. Έτσι, στέλνονται στον δέκτη l μετρήσεις συμπιεσμένες : Xpc = (pc1,, pcq).

Περιγραφή συστήματος που προτείνεται Παραλλαγές του (2/6) Lagrange Extrapolation συμπίεση: (προαιρετική) Κάποιες (οι τελευταίες l2 μετρήσεις) από τις l συμπιεσμένες μετρήσεις Xpc, ενδέχεται να υποστούν επιπρόσθετη συμπίεση πριν σταλούν στον δέκτη. Έστω η Xpc = (pc1,, pcq). Για κάθε έναν από τους q PCs της Xpc κατασκευάζεται πολυώνυμο Lagrange παρεμβολής, χρησιμοποιώντας ως ιστορικές τιμές τις l1 προηγούμενες τιμές του. (l1 = l - l2) Έτσι, προβλέπεται ο i-στός PC (pci) του Xpc ως: pci'. Αναλόγως αν: pci' pci / pci είναι μεγαλύτερο ή μικρότερο από ένα κατώφλι: LagrThr, αποφασίζεται αν ο pci θα σταλεί, ή αν στη θέση του θα σταλεί αναγνωριστικό bit που θα ειδοποιεί το δέκτη να υπολογίσει με Lagrange Extrapolation την τιμή pci'.

Περιγραφή συστήματος που προτείνεται Παραλλαγές του (3/6) ΣΕΝΑΡΙΟ 1 χωρίς Lagrange Extrapolation ΣΥΜΒΑΙΝΕΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΑ ΤΟ ΕΞΗΣ: Ο ΠΟΜΠΟΣ : m μετρήσεις σε πραγματικές συντεταγμένες και υπολογίζει έναν πίνακα coeff που περίεχει τους συντελεστές των PCs. Ο ΔΕΚΤΗΣ: από τις m μετρήσεις σε πραγματικές συντεταγμένες που έλαβε, υπολογίζει τον ίδιο coeff και με τη βοήθειά του ανακατασκευάζει από PCs σε πραγματικές συντεταγμένες τις επόμενες l μετρήσεις που θα λάβει. *** Οι m μετρήσεις που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του coeff στέλνονται όπως ακριβώς είναι, σε πραγματικές συντεταγμένες, στον ΔΕΚΤΗ.

Περιγραφή συστήματος που προτείνεται Παραλλαγές του (4/6) ΣΕΝΑΡΙΟ 1 με Lagrange Extrapolation

Περιγραφή συστήματος που προτείνεται Παραλλαγές του (5/6) ΣΕΝΑΡΙΟ 2 χωρίς Lagrange Extrapolation ΣΥΜΒΑΙΝΕΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΑ ΤΟ ΕΞΗΣ: Ο ΠΟΜΠΟΣ παίρνει m μετρήσεις σε πραγματικές συντεταγμένες και υπολογίζει έναν πίνακα coeff που περίεχει τους συντελεστές των PCs. Στέλνει τον coeff στον ΔΕΚΤΗ. Ο ΔΕΚΤΗΣ λαμβάνει τον coeff και με τη βοήθειά του ανακατασκευάζει από PCs σε πραγματικές συντεταγμένες τις επόμενες l μετρήσεις που θα λάβει. *** Οι m μετρήσεις που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του coeff στέλνονται σε PCs στον ΔΕΚΤΗ. (Μετατράπηκαν σε PCs με τη βοήθεια του ΠΡΟΗΓΟΥΜΕΝΟΥ πίνακα coeff).

Περιγραφή συστήματος που προτείνεται Παραλλαγές του (6/6) ΣΕΝΑΡΙΟ 2 με Lagrange Extrapolation

Εξομοίωση του συστήματος με το πρόγραμμα MATLAB (1/4) Εξομοίωση ΣΕΝΑΡΙΩΝ 1 και 2, με και χωρίς Lagrange Extrapolation. Υπολογισμός: Ενεργειακό Κέρδος = (ενέργεια στο κλασικό σύστημα ενέργεια στο δικό μας σύστημα) / (ενέργεια στο κλασικό σύστημα) (!): Μείωση ισχύος εκπομπών-λήψεων. Αύξηση υπολογιστικής ισχύος. Ισχύς Αποστολής-Λήψης >> Υπολογιστική Ισχύς Σφάλμα στον Δέκτη = Xπραγματικό Xδέκτη / Xπραγματικό, για διάφορα m και l, και για n=7, p=90%, LagrThr=0.02, l1=5. Διαπιστώθηκε από εξομοιώσεις ότι το m δεν πρέπει να είναι πολύ μικρό, γιατί αλλίως έχουμε συχνά αυξήσεις στο q και στο σφάλμα. Το l δεν πρέπει να είναι πολύ μεγάλο, για να μην γίνονται πολύ τυχαίες οι συσχετίσεις, αλλά ούτε και πάρα πολύ μικρό, αφού ενδέχεται να έχει κάτω όρια. Επίσης, το l1 πρέπει να είναι μικρό, για να μην δίνει απαγορευτικό σφάλμα. Οι παρατηρήσεις όμως δεν ισχύουν πάντα, αφού αν το δείγμα είναι πολύ ασυσχέτιστο, τότε υπάρχει σε όλα τυχαιότητα.

Εξομοίωση του συστήματος με το πρόγραμμα MATLAB (2/4) ΔΕΙΓΜΑ: Ο Α στέλνει στον Β διανυσματικές μετρήσεις της μορφής: X = (temp1, hum1, temp2, hum2, temp3, hum3, wind4), με n=7. Αφορούν μετρήσεις θερμοκρασίας και υγρασίας αντίστοιχα (tempi, humi) που προέρχονται από τρεις αισθητήρες 1, 2 και 3, και από την μέτρηση ταχύτητας ανέμου (wind4) που προέρχεται από έναν τέταρτο αισθητήρα.

Διαγράμματα του δείγματος: Εξομοίωση του συστήματος με το πρόγραμμα MATLAB (3/4) Έντονη συσχέτιση κυρίως ανάμεσα σε μεταβλητές θερμοκρασίας- θερμοκρασίας, υγρασίας-υγρασίας, και θερμοκρασίας-υγρασίας. Επομένως, το δείγμα φαίνεται να είναι κατάλληλο για το σύστημά μας, που πραγματοποιεί PCA.

Εξομοίωση του συστήματος με το πρόγραμμα MATLAB (4/4) Σύγκριση με: Κλασικό σύστημα: Σύστημα ΤΕΕΝ (σκληρό κατώφλι: οι μέσες τιμές του δείγματος μαλακό κατώφλι: συγκρίνεται με τη μεταβολή μιας τιμής, εδώ ίσο με 0.02)

Αποτελέσματα Συγκρίσεις (1/8) ΣΕΝΑΡΙΟ 1 χωρίς Lagrange Extrapolation

Αποτελέσματα Συγκρίσεις (2/8) ΣΕΝΑΡΙΟ 1 με Lagrange Extrapolation

Αποτελέσματα Συγκρίσεις (3/8) ΣΕΝΑΡΙΟ 1 (Σύγκριση με και χωρίς Lagrange Extrapolation)

Αποτελέσματα Συγκρίσεις (4/8) ΣΕΝΑΡΙΟ 2 χωρίς Lagrange Extrapolation

Αποτελέσματα Συγκρίσεις (5/8) ΣΕΝΑΡΙΟ 2 με Lagrange Extrapolation

Αποτελέσματα Συγκρίσεις (6/8) ΣΕΝΑΡΙΟ 2 (Σύγκριση με και χωρίς Lagrange Extrapolation)

Αποτελέσματα Συγκρίσεις (7/8) Το μέτρο: u = Ενεργειακό Κέρδος + 1 / (1 + Σφάλμα στον Δέκτη) Εκτιμά την ενεργειακή αποδοτικότητα του συστήματος μαζί με το αντίστοιχο σφάλα στον δέκτη. Επιθυμούμε να είναι όσο το δυνατό μεγαλύτερο. Βέλτιστη περίπτωση (max): u=2 όταν: Ενεργειακό Κέρδος = 1 (max) Σφάλμα στον Δέκτη = 0 (min) ΤΕΕΝ πρωτόκολλο: softthreshold =0.02, Ενεργειακό Κέρδος = 0.6081 Σφάλμα στον Δέκτη = 0.1326 u = 1.491

Αποτελέσματα Συγκρίσεις (8/8) Σενάριο 2 με Lagrange Extrapolation: u( (l-m)/l )

Συμπεράσματα (1/4) Το σύστημα που προτάθηκε, για συσχετισμένα δεδομένα, παρουσίασε μεγάλο ενεργειακό κέρδος, χωρίς παράλληλα σημαντική αύξηση στο σφάλμα. ενεργειακή εξοικονόμηση λόγω λιγότερων εκπομπών-λήψεων >> επιβάρυνση υπολογιστικής ισχύος Σενάριο 1: αποδοτικότερο όταν m: μικρό, αλλά όχι πάρα πολύ (m=30) l: μεγάλο Σενάριο 2: αποδοτικότερο όταν m: όχι πάρα πολύ μικρό, ούτε πολύ μεγάλο Σύγκριση σεναρίων 1 και 2: Σενάριο 1: ελαφρώς μικρότερα σφάλματα Σενάριο 2: πολύ μεγαλύτερα εναργειακά κέρδη => το Σενάριο 2 είναι καλύτερο

Συμπεράσματα (2/4) Σύγκριση ΜΕ και ΧΩΡΙΣ Lagrange Extrapolation: σχεδόν ίσα σφάλματα στον δέκτη η Lagrange Extrapolation δίνει ελαφρώς μεγαλύτερα ενεργειακά κέρδη => συμφέρει να γίνεται και Lagrange Extrapolation Προτείνεται ως καλύτερη περίπτωση το Σενάριο 2 με Lagrange Extrapolation.

Συμπεράσματα (3/4) Σύγκριση Σενάριου 1 (με Lagrange Extrapolation) με TEEN: Σενάριο 1: υπερτερεί σε μειωμένα σφάλματα στον δέκτη TEEN: υπερτερεί σε μεγαλύτερα ενεργειακά κέρδη Σύγκριση Σενάριου 2 (με Lagrange Extrapolation) με TEEN: Σενάριο 2: υπερτερεί σε μειωμένα σφάλματα στον δέκτη Σενάριο 2: (σε αρκετές περιπτώσεις) υπερτερεί σε μεγαλύτερα ενεργειακά κέρδη Σενάριο 2: σχεδόν σε όλες τις περιπτώσεις, μεγαλύτερες τιμές u

Ανοιχτά Θέματα: Συμπεράσματα (4/4) Βελτίωση για real-time εφαρμογές (στο σύστημα οι μετρήσεις στέλνονται περιοδικά σε διανύσματα) Μεγάλα σφάλματα όταν αλλάζει η συσχέτιση των δεδομένων και το σύστημα αργεί να το αντιληφθεί (ανάγκη μηχανισμού που να αντιλαμβάνεται εγκαίρως τις αλλαγές στις συσχετίσεις) Ανάπτυξη μηχανισμού που να μπορεί να ελέγχει και να προσαρμόζει τις παραμέτρους l και m βάσει του σφάλματος.

Ευχαριστώ! Παναγιώτης Γεώργας (Μ1040)