Thesis (Ph. D.)--University of Wisconsin--Madison, 1972. / Typescript. Vita. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliography.

"Submitted to the (Bombay) University as a thesis for the Ph. D degree in 1941 and is now being published in a somewhat modified and abridged form."--P. ix. / Bibliography: p. [216]-223.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica. Ingeniero Civil Eléctrico / La teoría de la información surgió gracias al trabajo realizado por Claude E. Shannon: ``A Mathematical Theory of Communication'', donde se modela y caracteriza el desempeño óptimo de los sistemas de comunicación digitales. La idea básica es la transmisión de información mediante un canal que introduce incertidumbre en la comunicación. La señal llega a un receptor que debe decodificar la información de forma confiable en el sentido de probabilidad de error. Estableciendo una conexión con problemas de inferencia estadística, vemos que están estrechamente conectados. Ambos problemas se encargan de trabajar con observaciones y la información contenida en ellos. El objetivo final es tomar una decisión correcta basada en las observaciones. El término decisión correcta implica establecer métricas de desempeño. La teoría de la información cumple un rol muy importante al establecer límites fundamentales para problemas de decisión estadísticos, es por esto que esta tesis hace uso de las herramientas en estadística y teoría de la información para resolver dos problemas de inferencia, en el contexto de la astronomía y detección con restricción de tasa. La primera parte de la tesis, estudia los límites fundamentales en astrometría. El foco del trabajo es estudiar la alcanzabilidad de los límites fundamentales con estimadores prácticos. El trabajo propone cotas de desempeño para estimadores clásicos (máxima verosimilitud y mínimos cuadrados) con estos resultados se verifica numéricamente la optimalidad del estimador de máxima verosimilitud en el sentido que éste alcanza la cota de Cramer-Rao en un gran espectro de regimenes observacionales. La segunda parte de la tesis propone una cota alcanzable del error asociado al problema de detección en un contexto de hipótesis bivariado cuando una de las fuentes es transmitida con restricciones en la tasa. Este problema radica en establecer velocidades de convergencia para el error de tipo II sujeto a un error de tipo I prescrito y cuando se tiene información limitada de una de las fuentes. Para ello este trabajo establece cotas para la discrepancia que existe entre el límite fundamental asintótico y una expresión no asintótica derivada como parte de éste trabajo.

Muskarin-cholinerge und adrenerge Rezeptoren des autonomen Nervensystems im Respirationstrakt spielen sowohl bei der physiologischen Regulation der Atemwegsfunktion als auch bei der Entstehung und Behandlung wiederkehrender obstruktiver Atemwegserkrankungen (RAO) des Pferdes eine wichtige Rolle. Im Wesentlichen sorgen diese Rezeptorsysteme für eine Relaxation und bzw. oder Kontraktion der glatten Atemwegsmuskulatur. Bei einer Erkrankung der Atemwege wird eine Störung der Balance beider Rezeptorsysteme vermutet. Neuere Forschungsergebnisse belegen, dass zum einen der β–adrenerge Rezeptor-Gs-Protein-Adenylatzyklase-Signalweg im Respirationstrakt RAO-erkrankter Pferde beeinträchtigt ist. Gleichzeitig war die Verteilung und Dichte der muskarin-cholinergen Rezeptoren unverändert. Die Signaltransduktionswege, insbesondere die des muskarin-cholinergen Rezeptorsystems, wurden jedoch bisher noch nicht ausreichend untersucht. Membranen des Lungenparenchyms sowie des Tracheal- und Bronchialepithels mit der darunter liegenden glatten Muskulatur gesunder und RAO-erkrankter Pferde wurden hinsichtlich der Funktionalität der M2- Rezeptor-Gi-Protein-AC-Kopplungsmechanismen mittels 35S-GTPγS-Bindungsstudien untersucht. Mit verschiedenen muskarin-cholinergen Agonisten und den Substanzen N-Ethylmaleimid (NEM) und Pertussistoxin (PTX) wurde die M2-Rezeptor-Gi-Protein-Kopplung überprüft. Vorher war die Ermittlung der Konzentrationen von Na+ (200 mmol/l), Mg2+ (10 mmol/l) und GDP (10 μmol/l) zur Etablierung einer optimierten 35S-GTPγS-Bindung notwendig. Es konnte gezeigt werden, dass die Basalbindung und die Agonisten-stimulierte 35S-GTPγS-Bindung zeitabhängig ist und eine Inkubationszeit festgelegt werden musste, bei der eine hohe relative Stimulation gemessen werden konnte. Diese Inkubationszeit lag bei 120 min bei einer Temperatur von 30°C. Bis zu diesem Zeitpunkt stieg die relative Stimulation der 35S-GTPγS-Bindung. Die muskarin-cholinergen Agonisten Oxotremorin M, Carbachol und Acetylcholin waren in der Lage die 35S-GTPγS-Bindung in allen untersuchten Segmenten bei gesunden und bei an RAO-erkrankten Pferden zu stimulieren, wobei Oxotremorin M die 35S-GTPγS-Bindung stärker als Carbachol und Acetylcholin stimulierte. Die maximale relative Stimulation lag in den Bronchien bei 126 %, in der Trachea bei 104 % und in der Lunge bei 41 %. Diese segmentabhängige Stimulierbarkeit der 35S-GTPγS-Bindung entspricht der Dichte der M2-muskarin-cholinergen Rezeptoren, die an Gi-Proteine gekoppelt sind. Bei an RAO-erkrankten Pferden konnte eine tendenziell stärkere Agonisten-stimulierte Interaktion zwischen den M2-muskarincholinergen Rezeptoren und Gi-Proteinen gemessen werden (Bronchien 141 % und Lunge 78 %) als bei gesunden Pferden. Dies könnte mit einer erhöhten Anzahl an Bindungsstellen für 35S-GTPγS begründet sein, was eine erhöhte Menge an Gi-Proteinen im erkrankten Gewebe bedeuten würde. Hierfür spricht die Hemmung der 35S-GTPγS-Bindung mit NEM und PTX, die die Agonisten-vermittelte 35S-GTPγS-Bindung im Gewebe von an RAO-erkrankten Pferden schwächer hemmte als im Gewebe von gesunden Pferden. Die indirekte Messung der AC-Aktivität zeigte eine segmentabhängige Reduzierung der cAMP-Produktion von Trachea über Bronchien bis hin zur Lunge. Oxotremorin M hemmte die Forskolin-vermittelte cAMPProduktion, und PTX war in der Lage diese durch Entkopplung der Gi-Proteine vom M2-Rezeptor zu hemmen. Ein weiterer Hinweis auf die erhöhte Menge von Gi-Proteinen im Gewebe RAO-erkrankter Pferde war die gemessene Reduzierung der Forskolin-induzierten cAMP-Produktion. In der vorliegenden Arbeit wurde erstmalig die Methode zur Messung der Rezeptorinteraktion mit korrespondierenden G-Proteinen - die 35S-GTPγS-Bindung - in Geweben des Respirationstrakts von Pferden etabliert. Die Stimulation mit muskarin-cholinergen Agonisten führte zu einer erhöhten 35S-GTPγS-Bindung bei an RAO-erkrankten Pferden. Außerdem konnte bei RAO eine Reduzierung der Forskolin-induzierten cAMP-Produktion beobachtet werden. Diese Ergebnisse deuten auf eine erhöhte Gi-Proteinmenge hin. Somit verschiebt sich bei RAO das Gi/Gs-Gleichgewicht auf Seite des Gi-Protein-vermittelten Signalwegs. Diese Veränderung des M2-Rezeptor-Gi-Protein-Signalwegs trägt, wie auch die Verschiebung des muskarincholinergen/ adrenergen Gleichgewichts durch β-Adrenozeptor-Downregulation, letztendlich zur bronchokonstriktorischen Aktivität bei RAO bei. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern somit die Grundlage für ein Evidenz-basiertes Konzept der Pharmakotherapie der RAO des Pferdes mit Muskarin-M2-selektiven Antagonisten zusätzlich zur etablierten Basistherapie mit β2-Sympathomimetika, insbesondere wenn gegenüber diesen bereits eine Toleranz besteht.

Equine recurrent airway obstruction (RAO) is associated with airway inflammation and bronchoconstriction in clinically affected horses. Horses demonstrating severe pulmonary compromise develop concurrent secondary pulmonary hypertension. The development of pulmonary hypertension is well documented in RAO affected horses, however, it is not known how rapidly increases in pulmonary artery pressure occur after the onset of RAO. It is also not known if pulmonary hypertension resolves concurrently with resolution of RAO. The goal of this study was to measure pulmonary artery pressure in RAO affected horses during the development and resolution of RAO. To accomplish this, three RAO affected and three normal horses were placed in a challenge environment where clinical parameters, pulmonary function, right heart and pulmonary artery pressures were measured on day 1, 3 and 5. After evaluating horses on day five, their environment was modified to reduce exposure to respirable debris and anti-inflammatory medication (dexamethasone) was initiated. Identical clinical parameters were measured on days 7 and 9. In our study, the arterial oxygen content in RAO horses was significantly less that that of control horses from day 1 through day 9. A concurrent increase in pulmonary artery pressure also developed on day 3 in RAO affected horses, and persisted through day 5. While some trend towards a difference between groups was noted, no other significant differences were observed between RAO and normal horses. These findings suggest that horses with severe RAO also develop significant increase in pulmonary artery pressure, which rapidly resolves with appropriate management of RAO. / Master of Science

Les méthodes de trajectographie conventionnelles par mesures d’angle supposent que la source est en mouvement rectiligne uniforme tandis que l’observateur est manœuvrant. Dans cette thèse, nous remettons en cause cette hypothèse en proposant un autre modèle de cinématique de la source : le mouvement circulaire uniforme. Nous prouvons qu’une telle trajectoire est observable à partir d’un observateur en mouvement rectiligne uniforme. Puis, nous étudions l’apport de mesures additionnelles de fréquence ou la faisabilité de la trajectographie par mesures de distances. Le cas d’une source en mouvement rectiligne uniforme et d’un observateur manœuvrant est étudié pour ce dernier type de mesures. Chaque cas donne lieu à une analyse de l’observabilité de la trajectoire de la source et à la mise au point de l’estimateur du maximum de vraisemblance. Nous montrons que ce dernier s’avère le plus souvent efficace. / The conventional bearings-only target motion analysis methods assume that the source is in constant velocity motion (constant speed and heading) while the observer maneuvers. In this thesis, we reassess this hypothesis and propose another model of the kinematics of the source: the constant turn motion (an arc of circle followed at constant speed). We prove that this kind of trajectory is observable by an observer in constant velocity motion. Then, we study the contribution of the addition of frequency measurements or the feasibility of target motion analysis methods that use range only measurements. The case of a source in constant velocity motion with a maneuvering observer is examined for this last type of measurements. Each case leads to an analysis of the observability of the trajectory of the source and to the development of the associated maximum likelihood estimator. We show that this estimator often appears to be efficient.

La nécessité d’économiser de l'énergie est l’un des axes importants de ces dernières décennies, d’où le besoin de surveiller la consommation d'énergie des processus résidentiels et industriels. Le travail de recherche présenté dans ce manuscrit s’inscrit plus particulièrement dans le suivi de la consommation électrique afin de permettre l’économie d’énergie. Le but final étant d'avoir une connaissance précise et fiable d'un réseau électrique donné. Cela passe par la décomposition de la consommation électrique globale du réseau électrique étudié afin de fournir une analyse détaillée de l'énergie consommée par usage. L’objectif de cette thèse est la mise en place d’une approche non-intrusive permettant de réaliser les étapes de détection d’évènements et d’extraction de caractéristiques, qui précédent les étapes de classification et d’estimation de la consommation électrique par usage. L’algorithme résultant des travaux effectués durant cette thèse permet de détecter les évènements qui surviennent sur le courant et d’y associer un vecteur d’information contenant des paramètres caractérisant le régime permanent et le régime transitoire. Ce vecteur d’information permet ensuite de reconnaître tous les évènements liés à la même charge électrique. / The need to save energy is an important focus of recent decades, hence the need to monitor the energy consumption of residential and industrial processes. The research works presented in this manuscript are within the monitoring power consumption area in order to enable energy saving. The final goal is to have a clear and reliable knowledge of a given grid. This involves the decomposition of the overall power consumption of the electrical network to provide a detailed analysis of the consumed energy. The objective of this thesis is to develop a non-intrusive approach to achieve the event detection and feature extraction steps, which precede the classification and the power consumption estimation steps. The algorithm resulting from the works performed in this thesis can detect events which occur on the current and associates to them an information vector containing the parameters characterizing the steady and transient states. Then this information vector is used to recognize all the events linked to the same electrical load.

L’émergence des formes d'onde numériques en radar et l’engouement de la communauté scientifique pour leur versatilité éprouvée en télécom, soulèvent naturellement chez les ingénieurs radaristes la question de l’amélioration effective des performances opérationnelles par ces nouvelles formes d’onde, notamment en matière de haute-résolution. Les travaux publiés sur le sujet sont prometteurs, à ceci près qu’ils sont le plus souvent basés sur des modèles théoriques un peu éloignés de la réalité opérationnelle ou sur des scénarios simplistes relativement à la capacité haute résolution envisagée (par exemple le faible nombre de sources pris en compte). En effet la prise en compte d’un modèle d’observation réaliste (large bande, à fréquence d’échantillonnage élevée) et de scénario à grand nombre de contributeurs conduit à des estimateurs dont la complexité d’implémentation n’est pas compatible des puissances de calcul actuelles. Une approche alternative, et compatible des puissances de calcul actuelles, pour la qualification des performances haute résolution est l’utilisation des bornes inférieures d’estimation, principalement la borne de Cramèr-Rao déterministe. L’examen de la littérature courante (notamment les monographies de référence) sur la borne de Cramèr-Rao déterministe a fait apparaître des lacunes relatives à sa formulation dans le contexte radar qui nous intéresse, à savoir MIMO large bande, multisources, multiparamètres à observations multiples. En effet dans la littérature courante, les observations multiples sont définies comme des réalisations multiples indépendantes d’un même modèle d’observation, alors qu’en radar il s’agit en général de la combinaison de modèles d’observation différents (variation de la forme d’onde). Ce constat a motivé l’essentiel de ce travail, à savoir l’établissement d’une expression analytique générale de la borne de Cramèr-Rao déterministe MIMO large bande, multisources, multiparamètres à modèles d’observations multiples pour la qualification (asymptotique) des performances en estimation d’un radar actif. Ce travail fournit un outil de comparaison des performances haute-résolution des différentes formes d’onde, dont les nouvelles formes d’onde numériques. De façon générale, l’expression analytique générale de la borne de Cramèr-Rao obtenue fournit la base théorique pour le développement des futurs radars à haute résolution. / The emergence of digital waveforms in radar and the enthusiasm of the scientific community for their versatility proven in telecom raise the question for radar engineers about improving operational performance by using these new waveforms, particularly in high-resolution scenarios. The results on the subject in open literature are promising, except that they are often based on theoretical models which are a little away from the operational reality or used in simplistic scenarios (e.g. the low number of sources taken into account). Indeed, taking into account a realistic observation model (wideband, high sampling frequency and multisource scenario) leads to estimators whose implementation complexity is not compatible with the computation power available nowadays. An alternative approach is the use of lower bounds on the mean square error of estimators, mainly the deterministic Cram´er-Rao bound. The review of the open literature (including reference books) on the deterministic Cramér-Rao bound reveals lacks in its formulation in the context of radar that interests us, namely MIMO wideband, multisource, multiparameter and multiple observations. Indeed, in the current literature, multiple observations are defined as multiple independent realizations of the same observation model, whereas in radar it is usually a combination of different observation models (waveforms change). This has motivated much of our work, namely the derivation of a general analytical expression for the Cram´er-Rao bound for deterministic MIMO wideband active radar. This work provides a tool for comparing the performance of different highresolution waveforms, including new digital waveforms. In general, the analytical expression of the general Cramér-Rao bound obtained provides the theoretical basis for the development of future high-resolution radar.

ITC/USA 2009 Conference Proceedings / The Forty-Fifth Annual International Telemetering Conference and Technical Exhibition / October 26-29, 2009 / Riviera Hotel & Convention Center, Las Vegas, Nevada / Data-aided symbol synchronization for bursty communications utilizes a predetermined modulation sequence, i.e., a preamble, preceding the payload. For effective symbol synchronization, this preamble must be designed in accordance with the modulation format. In this paper, we analyze preambles for shaped offset quadrature phase-shift keying (SOQPSK) waveforms. We compare the performance of several preambles by deriving the Cram´er-Rao bound (CRB), and identify a desirable one for the Telemetry Group variant of SOQPSK. We also demonstrate, via simulation, that the maximum likelihood estimator with this preamble approaches the CRB at moderate signal-to-noise ratio.

One of the differentiating features of PARAFAC decompositions is that, under certain conditions, unique solutions are possible. The search for uniqueness conditions for the PARAFAC Decomposition has a limited past, spanning only three decades. The complex structure of the problem and the need for tensor algebras or other similarly abstract characterizations provided a roadblock to the development of uniqueness conditions. Theoretically, the PARAFAC decomposition surpasses its bilinear counterparts in that it is possible to obtain solutions that do not suffer from the rotational problem. However, not all PARAFAC solutions will be constrained sufficiently so that the resulting decomposition is unique. The work of Kruskal, 1977, provides the most in depth investigation into the conditions for uniqueness, so much so that many have assumed, without formal proof, that his sufficient conditions were also necessary. Aided by the introduction of Khatri-Rao products to represent the PARAFAC decomposition, ten Berge and Sidiropoulos (2002) used the column spaces of Khatri-Rao products to provide the first evidence for countering the claim of necessity, identifying PARAFAC decompositions that were unique when Kruskals condition was not met. Moreover, ten Berge and Sidiropoulos conjectured that, with additional k-rank restrictions, a class of decompositions could be formed where Kruskals condition would be necessary and sufficient. Unfortunately, the column space argument of ten Berge and Sidiropoulos was limited in its application and failed to provide an explanation of why uniqueness occurred. On the other hand, the use of orthogonal complement spaces provided an alternative approach to evaluate uniqueness that would provide a much richer return than the use of column spaces for the investigation of uniqueness. The Orthogonal Complement Space Approach (OCSA), adopted here, would provide: (1) the answers to lingering questions about the occurrence of uniqueness, (2) evidence that necessity would require more than a restriction on k-rank, and (3) an approach that could be extended to cases beyond those investigated by ten Berge and Sidiropoulos.