<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xml:lang="en" article-type="research-article">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="nlm-ta">Sensors</journal-id>
<journal-title>Sensors</journal-title>
<issn pub-type="epub">1424-8220</issn>
<publisher>
<publisher-name>Molecular Diversity Preservation International (MDPI)</publisher-name></publisher></journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="doi">10.3390/s100403330</article-id>
<article-id pub-id-type="publisher-id">sensors-10-03330-v2</article-id>
<article-categories>
<subj-group>
<subject>Article</subject></subj-group></article-categories>
<title-group>
<article-title>Optimal Filters with Multiple Packet Losses and its Application in Wireless Sensor Networks</article-title></title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Liu</surname><given-names>Yonggui</given-names></name><xref ref-type="corresp" rid="c1-sensors-10-03330-v2"><sup>*</sup></xref></contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Xu</surname><given-names>Bugong</given-names></name></contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Feng</surname><given-names>Linfang</given-names></name></contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Li</surname><given-names>Shanbin</given-names></name></contrib>
<aff id="af1-sensors-10-03330-v2">College of Automation Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou, 510640, China; E-Mails: <email>aubgxu@scut.edu.cn</email> (B.X.); <email>fenglinfang2009@gmail.com</email> (L.F.); <email>lishb@scut.edu.cn</email> (S.L.)</aff></contrib-group>
<author-notes>
<corresp id="c1-sensors-10-03330-v2">
<label>*</label>Author to whom correspondence should be addressed; E-Mail: <email>eestarliu@gmail.com</email>.</corresp></author-notes>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2010</year></pub-date>
<pub-date pub-type="epub">
<day>6</day>
<month>4</month>
<year>2010</year></pub-date>
<volume>10</volume>
<issue>4</issue>
<fpage>3330</fpage>
<lpage>3350</lpage>
<history>
<date date-type="received">
<day>28</day>
<month>1</month>
<year>2010</year></date>
<date date-type="rev-recd">
<day>16</day>
<month>3</month>
<year>2010</year></date>
<date date-type="accepted">
<day>25</day>
<month>3</month>
<year>2010</year></date></history>
<permissions>
<copyright-statement>© 2010 by the authors; licensee Molecular Diversity Preservation International, Basel, Switzerland.</copyright-statement>
<copyright-year>2010</copyright-year>
<license>
<p>This article is an open-access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution license (<ext-link xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/" ext-link-type="uri">http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/</ext-link>).</p></license></permissions>
<abstract>
<p>This paper is concerned with the filtering problem for both discrete-time stochastic linear (DTSL) systems and discrete-time stochastic nonlinear (DTSN) systems. In DTSL systems, an linear optimal filter with multiple packet losses is designed based on the orthogonal principle analysis approach over unreliable wireless sensor networks (WSNs), and the experience result verifies feasibility and effectiveness of the proposed linear filter; in DTSN systems, an extended minimum variance filter with multiple packet losses is derived, and the filter is extended to the nonlinear case by the first order Taylor series approximation, which is successfully applied to unreliable WSNs. An application example is given and the corresponding simulation results show that, compared with extended Kalman filter (EKF), the proposed extended minimum variance filter is feasible and effective in WSNs.</p></abstract>
<kwd-group>
<kwd>packet losses</kwd>
<kwd>optimal estimation</kwd>
<kwd>wireless sensor networks</kwd>
<kwd>Kalman filter</kwd>
<kwd>minimum variance filter</kwd></kwd-group></article-meta></front>
<body>
<sec sec-type="intro">
<label>1.</label>
<title>Introduction</title>
<p>In wireless networks, data losses, communication delay and constrained bandwidth are general problems across communication links because of collision and transmission errors. Especially, in WSNs, due to its limited resources, such as restricted computation, processing and communication ability, data/packet losses should be further studied.</p>
<p>Many researchers are interested in networked control systems with packet losses. The research on packet losses can be traced back to Nahi [<xref ref-type="bibr" rid="b1-sensors-10-03330-v2">1</xref>] and Hadidi [<xref ref-type="bibr" rid="b2-sensors-10-03330-v2">2</xref>]. Recently, the packet loss problem has been studied using jump linear systems (JLS), which is a hybrid system with model transitions modeled as Markov chains that switches among several discrete models [<xref ref-type="bibr" rid="b3-sensors-10-03330-v2">3</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b5-sensors-10-03330-v2">5</xref>]. JLS methods restrict their formulation to the steady-state case, where Kalman gain is constant. Furthermore, the transition probability and state error covariance matrices are required being computed exactly [<xref ref-type="bibr" rid="b6-sensors-10-03330-v2">6</xref>]. Sinopoli <italic>et al.</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="b7-sensors-10-03330-v2">7</xref>] consider general case of time varying Kalman gain and discusses how packet dropouts can affect state estimation. They illustrate that there exists a certain threshold of the packet dropout rate. Under packet dropouts, their filter has a smaller linear minimum mean square error than static counterpart. Liu <italic>et al.</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="b8-sensors-10-03330-v2">8</xref>] extend the idea to the case where there are multiple sensors and packets from different sensors dropping independently. In practice, it is assumed that packets are dropped independently, which is certainly not true in case where burst packets are dropped or in queuing networks where consecutive packets are not dropped [<xref ref-type="bibr" rid="b7-sensors-10-03330-v2">7</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="b8-sensors-10-03330-v2">8</xref>]. They also use the expected value of the error covariance matrix as the measure of performance. This might ignore the fact that events with arbitrarily low probability can make the expected value diverge. So Epstein <italic>et al.</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="b9-sensors-10-03330-v2">9</xref>] give a more complete characterization of the estimator performance instead of considering a probabilistic description of the error covariance. The optimal filtering problem is considered for systems where multiple packets are dropped in an unreliable network [<xref ref-type="bibr" rid="b10-sensors-10-03330-v2">10</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b12-sensors-10-03330-v2">12</xref>]. Different from [<xref ref-type="bibr" rid="b10-sensors-10-03330-v2">10</xref>–<xref ref-type="bibr" rid="b12-sensors-10-03330-v2">12</xref>], where only the multiple packet dropouts are considered, reference [<xref ref-type="bibr" rid="b13-sensors-10-03330-v2">13</xref>] investigates both the estimation problem for systems with bounded random measurement delays and packet dropouts, which are described by some binary random variables whose probabilities are only known. Schenato [<xref ref-type="bibr" rid="b14-sensors-10-03330-v2">14</xref>] proposes a probabilistic framework to design the minimum error covariance estimator in a generic digital communication network where sensor's observation packets are subject to random delays and packet losses. Speranzon <italic>et al.</italic> [<xref ref-type="bibr" rid="b15-sensors-10-03330-v2">15</xref>] analyze and design a distributed adaptive algorithm to estimate a time-varying signal, measured by WSNs, where measurement noise and packet losses are considered. But they do not consider multiple packet losses in WSNs.</p>
<p>On the other hand, mobile target tracking with multiple sensors measurement is an important application of WSNs in recent years. There are great deals of wireless sensor nodes deployed randomly in a monitored field. One node or several nodes are scheduled as tasking nodes in target tracking application at each time step. Some natural problems are that how to apply filters to WSNs and who are scheduled as current task sensor nodes. There are many sensor scheduling strategies, such as the nearest distance scheduling, where the nearest sensor node to the target is scheduled as task node, minimum trace scheduling [<xref ref-type="bibr" rid="b17-sensors-10-03330-v2">17</xref>], where minimum trace sensor node of the error covariance matrix is scheduled, adaptive sensor scheduling [<xref ref-type="bibr" rid="b18-sensors-10-03330-v2">18</xref>], which selects the next tasking sensor and determines sampling interval according to the predicted accuracy and tracking cost. We propose an improved dynamic-grouping scheduling strategy (DGSS) which considers not only energy consumption and predicted accuracy, but also the real-time property of tracking target.</p>
<p>In this paper, we discuss minimum variance filters (MVFs) with multiple packet losses for systems that are considered not only DTSL systems but also DTSN systems in WSNs. The MVFs with packet losses across an unreliable network are designed and packet losses are assumed to be random with a given i.i.d distribution. Unlike [<xref ref-type="bibr" rid="b14-sensors-10-03330-v2">14</xref>] and [<xref ref-type="bibr" rid="b16-sensors-10-03330-v2">16</xref>], where the estimator is computed depending on whether the current measurement is received, our MVFs can be computed only depending on the packet arrival rate <italic>p<sub>k</sub></italic> at each time instant and do not need know if a measurement is received at a particular time instant. Furthermore, our filters do not require that the measurement is time-stamped.</p>
<p>Simulation results show that it is feasible and effective that DGSS is adopted to select next sensor node as task node, and MVFs with multiple packet losses are used to track mobile target.</p>
<p>The remainder of the paper is organized as follows. MVFs with multiple packet losses are formulated in Section 2. The linear MVF is designed and a numerical example shows that linear MVF is effective in Section 3. The nonlinear MVF is derived and a target tracking example is shown in WSNs in Section 4. Finally, some conclusions are drawn in Section 5.</p></sec>
<sec>
<label>2.</label>
<title>Problem Formulation</title>
<p>In WSNs, mobile target tracking with multiple sensors measurement is an important application in recent years. In practice, sensor measurements are probably lost. How to deal with packet losses and how to make multiple sensors collaborate to complete common task? We are interested in these problems and discuss them in the following part.</p>
<p>In <xref ref-type="fig" rid="f1-sensors-10-03330-v2">Figure 1</xref>, we assume that measurements from the plant are encapsulated into packets, but are not time-stamped, and then transmitted through WSNs, whose goal is to deliver packets from a plant to a filter.</p>
<p>In the same time instant, the scheduler selects only one sensor from <italic>N</italic> sensors to sample measurements according to sensor scheduling strategies, where measurements come probably from the same sensor, also come probably from different sensor at different time step. At the filter side, if the current measurement has one or more delays, or is lost, the filter utilizes the latest measurement in the stack to update the state estimation, where the stack retains the latest three measurements. The stack has property as follows: last input first output. For example, the order of measurements entering stack is 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from a group in WSNs. While the order of coming out is 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, respectively. Therefore, MVFs can use the latest measurement from the stack in <xref ref-type="fig" rid="f1-sensors-10-03330-v2">Figure 1</xref>. If the current measurement is correctly received in time, the filter uses directly measurement received from a group in WSNs (About a group, please refer to Subsection 4.2.1 in p.12). In addition, we assume that packet losses are uncorrelated and there is not a retransmission in order to increase performance of real time once a packet is lost.</p>
<p>According to the above framework in <xref ref-type="fig" rid="f1-sensors-10-03330-v2">Figure 1</xref>, we consider a time-varying DTSL system as follows:
<disp-formula id="FD1a">
<label>(1a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD1b">
<label>(1b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD1c">
<label>(1c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <italic>x<sub>k</sub></italic> ∈ <italic>R<sup>n</sup></italic> is the state vector at time step <italic>k</italic>; <italic>j<sub>k</sub></italic> is sensor node number at time step <italic>k</italic>; 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are measurement outputs of sensor node <italic>j<sub>k</sub></italic>, <italic>j</italic><sub><italic>k</italic>−1</sub>, and <italic>j</italic><sub><italic>k</italic>–2</sub> at time step <italic>k</italic>, <italic>k</italic>−1, and <italic>k</italic>−2 respectively; <italic>y<sub>k</sub></italic> is measurement received by the filter at time step <italic>k</italic>; <italic>k</italic>=1,2,…,<italic>M</italic>, where <italic>M</italic> is total sensor number in a group; <italic>A<sub>k</sub></italic>, <italic>B<sub>k</sub></italic> and 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are time-varying linear matrices with appropriate dimensions respectively; <italic>w<sub>k</sub></italic> is state noises with variance <italic>Q<sub>k</sub></italic> and 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is measurement noises of sensor node <italic>j<sub>k</sub></italic> with variance 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at time step <italic>k</italic>; <italic>γ<sub>k</sub></italic> is a random variable taking value 0 or 1, where 0 stands for packet loss and 1 stands for received packet. The probability is as follows, respectively:
<disp-formula id="FD2">
<label>(2)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD3">
<label>(3)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Pr</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Taking expectation:
<disp-formula id="FD4">
<label>(4)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD5">
<label>(5)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>≠</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD6">
<label>(6)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="FD1c">(1c)</xref> we know that 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is lost if <italic>γ<sub>k</sub></italic> = 0 at time step <italic>k</italic>, and <italic>y<sub>k</sub></italic> depends on <italic>γ</italic><sub><italic>k</italic>−1</sub>, where 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, if <italic>γ</italic><sub><italic>k</italic>−1</sub> =1. Otherwise 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Given the state vector <italic>x</italic><sub><italic>k</italic>+1</sub> defined by <xref ref-type="disp-formula" rid="FD1a">(1a)</xref>. It is desired to find the estimate of <italic>x</italic><sub><italic>k</italic>+1</sub>, denoted by <italic>x̂</italic><sub><italic>k</italic>+1|<italic>k</italic>+1</sub>, which is a linear function of observations <italic>y</italic><sub>0</sub>,…,<italic>y</italic><sub><italic>k</italic>+1</sub> minimizing:
<disp-formula id="FD7">
<label>(7)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <italic>L</italic> is a symmetric positive definite matrix; <italic>y<sub>k</sub></italic> is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="FD1c">(1c)</xref>, <italic>E<sub>x</sub></italic> is the expectation with respect to <italic>x<sub>k</sub></italic>, <italic>w<sub>k</sub></italic>, and <italic>v<sub>k</sub></italic>; and <italic>E<sub>γ</sub></italic> is the expectation with respect to <italic>γ</italic>.</p>
<p>Since state estimation <italic>x̂</italic><sub><italic>k</italic>+1|<italic>k</italic>+1</sub> is a linear function of <italic>y</italic><sub>0</sub>, <italic>y</italic><sub>1</sub>,…, and <italic>y</italic><sub><italic>k</italic>+1</sub>, it can be written as:
<disp-formula id="FD8">
<label>(8)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <italic>a<sub>i</sub></italic> is an <italic>n</italic> × <italic>m</italic> matrix.</p>
<p>Our objective is to design MVFs <italic>x̂</italic><sub><italic>k</italic>+1|<italic>k</italic>+1</sub> based on received measurement sequences <italic>y</italic><sub>0</sub>, <italic>y</italic><sub>1</sub>,…, <italic>y</italic><sub><italic>k</italic>+1</sub>. According to <xref ref-type="disp-formula" rid="FD1c">(1c)</xref>, we know <italic>γ</italic><sub>0</sub>, <italic>γ</italic><sub>1</sub>,..., <italic>γ</italic><sub><italic>k</italic>+1</sub> are unknown stochastic variable sequences. That is, we desire to find <italic>E</italic>[<italic>x</italic><sub><italic>k</italic>+1</sub> | <italic>y</italic><sub><italic>k</italic>+1</sub>, <italic>y<sub>k</sub></italic>, <italic>y</italic><sub><italic>k</italic>−1</sub>,..., <italic>y</italic><sub>0</sub>].</p>
<p><bold>Definition:</bold> Error covariance matrix and state variance matrix at the time <italic>k</italic> respectively are defined as follows:</p>
<p>Error covariance matrix:
<disp-formula id="FD9a">
<label>(9a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>and state variance matrix:
<disp-formula id="FD9b">
<label>(9b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>≡</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p><bold>Assumption 1</bold>: For systems <xref ref-type="disp-formula" rid="FD1a">(1a)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD1b">(1b)</xref>, <italic>w<sub>k</sub></italic> and <italic>v<sub>k</sub></italic> are uncorrelated white noises with zero means and variances <italic>Q<sub>k</sub></italic> and <italic>R<sub>k</sub></italic> respectively. Furthermore, if <italic>k</italic> ≠ <italic>j</italic>, <italic>E</italic>[<italic>w<sub>k</sub>w<sub>j</sub></italic>] = 0, otherwise <italic>E</italic>[<italic>w<sub>k</sub>w<sub>j</sub></italic>] = <italic>Q<sub>k</sub></italic>, and <italic>Q<sub>k</sub></italic> &gt; 0; if <italic>k</italic> ≠ <italic>j E</italic>[<italic>v<sub>k</sub>v<sub>j</sub></italic>] = 0, otherwise E[<italic>v<sub>k</sub>v<sub>j</sub></italic>] = <italic>R<sub>k</sub></italic>, and <italic>R<sub>k</sub></italic> &gt; 0.</p>
<p><bold>Assumption 2</bold>: The initial state <italic>x</italic><sub>0</sub> is independent of <italic>w<sub>k</sub></italic> and <italic>v<sub>k</sub></italic> with:
<disp-formula>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></sec>
<sec>
<label>3.</label>
<title>Linear Minimum Variance Filters with Multiple Packet Losses</title>
<p>In this section we will show our main results on linear minimum variance filters with multiple packet losses based on the orthogonal principle analysis approach. In time-varying DTSL systems, a linear filter with multiple packet losses is to be designed. Before giving our main results, firstly we will present the following Lemma.</p>
<p><bold>Lemma 1:</bold></p>
<disp-formula id="FD10">
<label>(10)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD11">
<label>(11)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD12">
<label>(12)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p><bold>Proof</bold>: Define estimation error: <italic>x̃</italic><sub><italic>k</italic>+1</sub> ≡ <italic>x</italic><sub><italic>k</italic>+1</sub> − <italic>x̂</italic><sub><italic>k</italic>+1|<italic>k</italic>+1</sub>. Because <italic>x̃</italic><sub><italic>k</italic>+1</sub> and <italic>y<sub>i</sub></italic> are orthogonal, <italic>i</italic> = 0,1,...,<italic>k</italic>+1, we attain easily <xref ref-type="disp-formula" rid="FD10">(10)</xref> according to orthogonal principle [<xref ref-type="bibr" rid="b12-sensors-10-03330-v2">12</xref>].</p>
<p>Since <italic>x̂</italic><sub><italic>k</italic>+1|<italic>k</italic>+1</sub> is a linear function of observations <italic>y<sub>i</sub></italic>, <italic>i</italic>=0, 1,…, <italic>k</italic>, <italic>k</italic>+1. From <xref ref-type="disp-formula" rid="FD8">(8)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD10">(10)</xref> we may know:
<disp-formula>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="FD9a">(9)</xref> it follows that:
<disp-formula>
<mml:math display="block">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="FD10">(10)</xref> it follows that:
<disp-formula>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>⋯</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p><bold>Remark 1</bold>: Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="FD8">(8)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD10">(10)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="FD7">(7)</xref>, we may know that <xref ref-type="disp-formula" rid="FD7">(7)</xref> attains minimum value. That is, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD10">(10)</xref> is the sufficient condition for <xref ref-type="disp-formula" rid="FD7">(7)</xref> taking minimum value.</p>
<sec sec-type="methods">
<label>3.1.</label>
<title>Design of Linear Filter with Multiple Packet Losses</title>
<p>Utilizing the above background knowledge, we will design a linear minimum variance filter with multiple packet losses.</p>
<p><bold>Theorem 1</bold>: For systems (1) satisfying Assumption 1 and 2, the linear minimum variance filter (LMVF) is shown as follows:
<disp-formula id="FD13">
<label>(13)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where:
<disp-formula id="FD14">
<label>(14)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD15">
<label>(15)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">JP</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">JS</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD16">
<label>(16)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD17">
<label>(17)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD18">
<label>(18)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Initial value <italic>x̂</italic><sub>0|0</sub> = <italic>m</italic><sub>0</sub>, <italic>P</italic><sub>0|0</sub> = <italic>P</italic><sub>0</sub> and <italic>S</italic><sub>0</sub> = <italic>P</italic><sub>0</sub>.</p>
<p><bold>Proof</bold>: From the <xref ref-type="disp-formula" rid="FD1a">equation (1a)</xref> it follows that:
<disp-formula id="FD19">
<label>(19)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where it assumes <italic>A</italic><sub><italic>k</italic>−1</sub> is invertible.</p>
<p>From <xref ref-type="disp-formula" rid="FD1a">(1)</xref> we can get:
<disp-formula id="FD20">
<label>(20)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Let us substitute <xref ref-type="disp-formula" rid="FD1a">(1a)</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD13">(13)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD20">(20)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="FD10">(10)</xref> respectively. Making use of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD19">(19)</xref>, it follows that:
<disp-formula id="FD21">
<label>(21)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>…</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Taking <italic>i</italic> = 2,3,…<italic>k</italic>−2, and making use of Assumption 1 and (12) in Lemma 1, the above equation follows that:
<disp-formula>
<mml:math display="block">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Because:
<disp-formula>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
<mml:mo>≠</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></disp-formula>we can obtain:
<disp-formula>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></disp-formula>and know easily that:
<disp-formula id="FD22">
<label>(22)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <xref ref-type="disp-formula" rid="FD4">(4)</xref>–<xref ref-type="disp-formula" rid="FD6">(6)</xref> is used. Obviously, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD14">(14)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD17">(17)</xref> can be attained by <xref ref-type="disp-formula" rid="FD22">(22)</xref>.</p>
<p>From Lemma 1 we take <italic>i</italic>=<italic>k</italic>+1 and then it follows that:
<disp-formula>
<mml:math display="block">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Jx</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">JP</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">JS</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>From the above equation it may derive <xref ref-type="disp-formula" rid="FD15">(15)</xref>.</p>
<p>According to <xref ref-type="disp-formula" rid="FD11">(11)</xref> in Lemma 1, it follows that:
<disp-formula>
<mml:math display="block">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>γ</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where Assumption 1 is used and <italic>I<sub>n</sub></italic> is <italic>n</italic> × <italic>n</italic> identity matrix.</p>
<p>From Definition, the next equation is derived:
<disp-formula>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p><bold>Remark 2:</bold></p>
<p>In special case 1, when packet arrival rate <italic>p</italic><sub><italic>k</italic>+1</sub> = 0 and <italic>p<sub>k</sub></italic> = 0:
<disp-formula id="FD23a">
<label>(23a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD23b">
<label>(23b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>From (23) we know that the information at the current step and the information at the latest previous step are consecutively lost. In this situation, the filter (13) uses the (<italic>k</italic> − 1)<italic><sup>th</sup></italic> step measurement to update the information of the (<italic>k</italic> + 1)<italic><sup>th</sup></italic> step.</p>
<p>In special case 2, when packet arrival rate <italic>p</italic><sub><italic>k</italic>+1</sub> = 0 and <italic>p<sub>k</sub></italic> = 1:
<disp-formula id="FD24a">
<label>(24a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD24b">
<label>(24b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>It means that the information at the current step is lost. In this situation, the filter <xref ref-type="disp-formula" rid="FD13">(13)</xref> uses the <italic>k<sup>th</sup></italic> step measurement to update information of the (<italic>k</italic> + 1)<italic><sup>th</sup></italic> step.</p>
<p>In special case 3, when packet arrival rate <italic>p</italic><sub><italic>k</italic>+1</sub> = 1:
<disp-formula id="FD25a">
<label>(25a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD25b">
<label>(25b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>In this situation, the LMVF reduces the standard KF. An example for DTSL system is given in the following part.</p></sec>
<sec>
<label>3.2.</label>
<title>An example for LMVF</title>
<p>We give a numerical example to verify the validity of Theorem 1. It is assumed 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a constant in the following equation at each time step and:
<disp-formula id="FD26a">
<label>(26a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD26b">
<label>(26b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD26c">
<label>(26c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.6</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.8</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.6</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>Define estimation error 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Er</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at time step <italic>k</italic> and total estimation error <italic>Er</italic> respectively:
<disp-formula id="FD27">
<label>(27)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">Er</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">Er</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD28">
<label>(28)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Er</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">Er</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Er</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">Er</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where (
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the estimate of <italic>x<sub>k</sub></italic>; <italic>N</italic> denotes total time step.</p>
<p>In simulation, <italic>x̂</italic><sub>0|0</sub> = [0 0]<sup>T</sup>, <italic>P</italic><sub>0|0</sub> = <italic>diag</italic>([0.1 0.1]), <italic>S</italic><sub>0</sub> = <italic>P</italic><sub>0|0</sub>, <italic>n</italic> = 1,000, 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.36</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.30</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.30</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0.25</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at each time step be calculated making use of Theorem 1. Estimation error <italic>Er<sub>k</sub></italic> at each time step and total estimation error <italic>Er</italic> are computed by <xref ref-type="disp-formula" rid="FD27">(27)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD28">(28)</xref> respectively. 100 Monte Carlo simulations are tested and corresponding simulation results are shown in <xref ref-type="fig" rid="f2-sensors-10-03330-v2">Figure 2</xref>, where the red line with symbol ‘*’ denotes total error <italic>Er</italic><sup>1</sup> and the blue line with symbol ‘o’ denotes total error <italic>Er</italic><sup>2</sup>. From <xref ref-type="fig" rid="f2-sensors-10-03330-v2">Figure 2</xref> we see the estimation error decreases as packet arrival rate <italic>p</italic> increases from 0.1 to 1. When <italic>p</italic> = 0.1, <italic>Er</italic><sup>1</sup> = 0.5527 and <italic>Er</italic><sup>2</sup> = 0.7445; When <italic>p</italic>=1, <italic>Er</italic><sup>1</sup> = 0.3231 and <italic>Er</italic><sup>2</sup> = 0.3557.</p>
<p>The experience results show estimation error is very small. The simulation verifies feasibility and effectiveness of the proposed LMVF.</p></sec></sec>
<sec>
<label>4.</label>
<title>Extended Minimum Variance Filter with Multiple Packet Losses</title>
<p>In this section we will show our augmented results on extended minimum variance filters with multiple packet losses. In time-varying DTSN systems, an extended minimum variance filter is to be derived and it is extended to nonlinear case by Taylor series approximation in the following section.</p>
<sec sec-type="methods">
<label>4.1.</label>
<title>Design of Extended Minimum Variance Filter with Multiple Packet Losses</title>
<p>In mobile target tracking of WSNs, the state models of the plant and measurement models are usually nonlinear, so we require making linearization for models.</p>
<p>Rewriting (1), let it become DTSN system:
<disp-formula id="FD29a">
<label>(29a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD29b">
<label>(29b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD29c">
<label>(29c)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <italic>φ</italic>(<italic>x<sub>k</sub></italic>) and <italic>h</italic>(<italic>x<sub>k</sub></italic>) are nonlinear functions with respective to the state <italic>x<sub>k</sub></italic> and the time step <italic>k</italic>. The other conditions are similar to <xref ref-type="disp-formula" rid="FD1a">(1a)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD1b">(1b)</xref> in Section 2.</p>
<p>To obtain the estimated state <italic>x̂</italic><sub><italic>k</italic>+1|<italic>k</italic>+1</sub>, the nonlinear function in <xref ref-type="disp-formula" rid="FD29a">(29a)</xref> is expanded in Taylor series around the latest estimate <italic>x̂</italic><sub><italic>k</italic>|<italic>k</italic></sub> with the first order to yield an extended minimum variance filter. Taylor series expansion of <xref ref-type="disp-formula" rid="FD29a">(29a)</xref> to the first order is approximately:
<disp-formula id="FD30">
<label>(30)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">Φ</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the Jacobian matrix of the function <italic>φ</italic>(<italic>x<sub>k</sub></italic>).</p>
<p>Similarly, we make linearization of the nonlinear measurement function <xref ref-type="disp-formula" rid="FD29c">(29c)</xref> by Taylor series:
<disp-formula id="FD31">
<label>(31)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow>
<mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the Jacobian matrix of the function <italic>h</italic><sup><italic>j<sub>k</sub></italic></sup> (•). Based on <xref ref-type="disp-formula" rid="FD30">(30)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD31">(31)</xref>, Theorem 2 is shown as follows:</p>
<p><bold>Theorem 2</bold>: For nonlinear systems <xref ref-type="disp-formula" rid="FD30">(30)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD31">(31)</xref> satisfying Assumption 1 and 2, extended minimum variance filter (EMVF) is shown as follows:
<disp-formula id="FD32">
<label>(32)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo> </mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where:
<disp-formula id="FD33">
<label>(33)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>φ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD34">
<label>(34)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
<mml:mo>×</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">JP</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">JS</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>Φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Φ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Φ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Φ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Φ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD35">
<label>(35)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD36">
<label>(36)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>Φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Φ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD37">
<label>(37)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>Φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with:
<disp-formula id="FD38">
<label>(38)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>^</mml:mo></mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:mtext>and</mml:mtext>
<mml:mi> </mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>The proof of Theorem 2 is similar to Theorem 1, so it is omitted here. Theorem 2 can be applied to nonlinear cases of the measurement model and state model. An application example for EMVF is given in the following subsection.</p></sec>
<sec>
<label>4.2.</label>
<title>Application of EMVF in WSNs</title>
<p>In the above subsection a kind of EMVF is designed. In the following we apply the EMVF to track mobile target in WSNs. Usually multiple sensors are scheduled cooperatively to complete a common task. Firstly we give a practice state model and measurement model, and then provide a sensor scheduling strategy. At last, simulation results illustrate our EMVF is feasible and effective in WSNs.</p>
<sec>
<label>4.2.1</label>
<title>Nonlinear state model</title>
<p>We use the nonlinear state model of reference [<xref ref-type="bibr" rid="b20-sensors-10-03330-v2">20</xref>]. The idea is to augment the state vector with a turning rate parameter <italic>ω</italic>, which is to be estimated along with the other system parameters, which in this example are the position 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the velocity 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the target. Thus, the state vector can be expressed as:
<disp-formula id="FD39">
<label>(39)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>and the dynamic model for the coordinated turns is:
<disp-formula id="FD40">
<label>(40)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>⌢</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where:
<disp-formula>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>⌢</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>and <italic>w<sub>k</sub></italic> is white Gaussian process noise with zero mean and variance <italic>Q<sub>k</sub></italic>. The Jacobian matrix of <italic>Ȃ<sub>k</sub></italic> is computed as:
<disp-formula>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Φ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where:
<disp-formula>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∂</mml:mo>
<mml:mi>ω</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mtext>cos</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mtext>sin</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>ω</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>˙</mml:mo></mml:mover>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p></sec>
<sec>
<label>4.2.2.</label>
<title>Nonlinear measurement model</title>
<p>Sonic sensors are used to measurement target and the measurement model for sensor <italic>j<sub>k</sub></italic> at time step <italic>k</italic> is defined as follows:
<disp-formula id="FD41">
<label>(41)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <italic>j<sub>k</sub></italic> = 1,2,⋯, <italic>N</italic>, and <italic>N</italic> is the total number of sensor nodes; 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the dynamic location of the mobile target and (<italic>x<sup>j<sub>k</sub></sup>, y<sup>j<sub>k</sub></sup></italic>) is the known position of sensor <italic>j<sub>k</sub></italic> ; 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the zero-mean Gaussian measurement noise with variance 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for sensor <italic>j<sub>k</sub></italic> at the time step <italic>k</italic>; <italic>γ<sub>k</sub></italic> is a random variable with <italic>Eγ<sub>k</sub></italic> = <italic>p<sub>k</sub></italic>.</p>
<p>Since measurement model is nonlinear function, it has to be linearized and Jacobian matrix 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is computed as follows:
<disp-formula>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msup>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p></sec>
<sec>
<label>4.2.3.</label>
<title>Distributed wireless sensor scheduling</title>
<p>In target tracking application of distributed WSNs, there are a number of wireless sensor nodes deployed randomly in a monitored field. One node or several nodes are scheduled as task nodes in target tracking application at each time step <italic>k</italic>.</p>
<p>We improve dynamic-group scheduling strategy (DGSS) [<xref ref-type="bibr" rid="b19-sensors-10-03330-v2">19</xref>]. The improved DGSS (IDGSS) is regarded as the scheduler to select next task sensor node during mobile target tracking, where predicted accuracy, predicted energy and real time are considered. We define cost function:
<disp-formula id="FD42">
<label>(42)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∅</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∅</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the predicted accuracy, <italic>E</italic>(<italic>j<sub>k</sub></italic>, <italic>j<sub>k</sub></italic><sub>+1</sub>) is the predicted energy, Δ<italic>t<sub>k</sub></italic> is sample interval and <italic>w</italic> ∈ (0,1) is weight parameter used to balance the tracking accuracy and energy consumption.</p>
<p>The task sensor node is scheduled in the following two situations:</p>
<p>After prediction, if none of the sensors can achieve the satisfactory tracking accuracy using any sampling interval between <italic>T</italic><sub>max</sub> and <italic>T</italic><sub>min</sub>, in this case, Δ<italic>t<sub>k</sub></italic> is set to the minimal sampling interval <italic>T</italic><sub>min</sub>, and the sensor is selected by:
<disp-formula id="FD43">
<label>(43)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>arg</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>∈</mml:mo>
<mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mtext>min</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>min</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <italic>G</italic> is the set of candidate sensors in the group which can be selected by sensor <italic>j<sub>k</sub></italic>. The purpose of this mode is to drive the tracking accuracy to be satisfactory as soon as possible with consideration of the energy consumption.</p>
<p>After prediction, if at least one sensor can achieve the satisfactory tracking accuracy. In this case, the optimal (<italic>j<sub>k</sub></italic>, Δ<italic>t<sub>k</sub></italic>) are selected by:
<disp-formula id="FD44">
<label>(44)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>arg</mml:mtext></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>∈</mml:mo>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>*</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo>≤</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>ϕ</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mtext>min</mml:mtext>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>Δ</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <italic>G</italic><sup>*</sup> is the set of sensors that can achieve the satisfactory tracking accuracy, and ∅<sub>0</sub> is the threshold of tracking accuracy. <xref ref-type="disp-formula" rid="FD44">Equation (44)</xref> above utilizes the objective function <xref ref-type="disp-formula" rid="FD42">(42)</xref> with <italic>w</italic>=0. The basic idea of this mode is that when the predicted tracking accuracy is satisfactory, the sensors and the sampling interval are selected according to the energy efficiency.</p>
<p>The sample interval significantly affects tracking accuracy and energy efficiency of the whole network. For example, with a short sampling interval, the target can be tracked more accurately but lead to much energy consumption. While long sampling interval maybe load tracking accuracy to decrease or the target to be lost. In this paper we suppose the sampling interval is selected from a predefined <italic>N</italic> values 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi></mml:msub></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>N</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <italic>T<sub>1</sub></italic>=<italic>T<sub>min</sub></italic>, <italic>T<sub>2</sub></italic>=<italic>T<sub>max</sub></italic>, and <italic>T</italic><sub><italic>t</italic>1</sub> &lt; <italic>T</italic><sub><italic>t</italic>2</sub> if <italic>t</italic><sub>1</sub> &lt; <italic>t</italic><sub>2</sub>.</p>
<p>The operations of each task sensor node mainly include the following steps:
<list list-type="order">
<list-item>
<p>Measuring the distance 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> between the motion target and the current sensor node <italic>j<sub>k</sub></italic> at the current time <italic>k</italic>, where <xref ref-type="disp-formula" rid="FD41">(41)</xref> is used;</p></list-item>
<list-item>
<p>Performing extended minimum variance filtering algorithm with packet losses by Theorem 2 in WSNs, and calculating the prediction accuracy according to 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∅</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">|</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow>
<mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>;</p></list-item>
<list-item>
<p>Transmitting the predicted accuracy 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>∅</mml:mo></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and sample interval Δ<italic>t<sub>k</sub></italic> according to <xref ref-type="disp-formula" rid="FD43">(43)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="FD44">(44)</xref> at time step <italic>k</italic> to the scheduler.</p></list-item></list></p>
<p>We suppose that all sensor nodes are usually in the sleeping mode and are awaked to perform sensing tasks by using an ultralow power channel when they are scheduled to perform the sensing tasks.</p>
<p>The scheduler of IDGSS is shown as follows:
<list list-type="alpha-lower">
<list-item>
<p>First, the nearest node to the target (such as bold small circle in the group G1 in <xref ref-type="fig" rid="f3-sensors-10-03330-v2">Figure 3</xref>) is awaked from sleep state and regarded as the task node at current time step <italic>k</italic> in the neighbor region;</p></list-item>
<list-item>
<p>The nearest sensor node is considered as the center node in a local neighbor area, total <italic>M</italic> nearest nodes to the target are awaked to form a group. When the target lies in the group, we consider both estimation accuracy and energy. If estimation accuracy is satisfactory, the sensor node, whose consumption energy is least, is selected to track the target by <xref ref-type="disp-formula" rid="FD44">(44)</xref> at the next time step <italic>k</italic>+1, and changed sample interval Δ<italic>t<sub>k</sub></italic> is used in order to save energy; If estimation accuracy is not satisfactory, <xref ref-type="disp-formula" rid="FD43">(43)</xref> is used to select next task node <italic>j<sub>k</sub></italic> and <italic>T</italic><sub>min</sub> is used as sample interval;</p></list-item>
<list-item>
<p>When the target moves out of the group, the sensor nodes in the group return sleep state, and a new task node is awaked from the sleep state in a new local neighbor region. Similarly, a new dynamic group is formed again, as seen from <xref ref-type="fig" rid="f3-sensors-10-03330-v2">Figure 3</xref>, such as G2, G3, G4,…</p></list-item></list></p>
<p><bold>Remark 3</bold>: we use dynamic grouping idea and firstly awake M sensor nodes in order to increase real-time performance of target tracking, and adopt the changed sampling intervals during target tracking in order to save energy consumption under the satisfactory estimation accuracy.</p></sec>
<sec sec-type="results">
<label>4.2.4.</label>
<title>Simulation results</title>
<p>Nonlinear state model and measurement model in Section 4.2.1 and 4.2.2 are adopted to track the mobile target in WSNs.</p>
<p>Define two measurements received as follows respectively.</p>
<p><italic>Model 1</italic>:
<disp-formula id="FD45a">
<label>(45a)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p><italic>Model 2</italic>:
<disp-formula id="FD45b">
<label>(45b)</label>
<mml:math display="block">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>γ</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes that the filter uses the previous measurement 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to update if the current measurement 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is lost, and the filter uses only zero to update if both the current measurement and the previous measurement are lost at time step <italic>k</italic>; Different from 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes that the filter can use 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to update when both the current measurement 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and the previous measurement 
<inline-formula>
<mml:math>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>−</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are lost at time step <italic>k</italic>.</p>
<p>The monitored field is 100 m×100 m and covered by 20 sensors randomly deployed in <xref ref-type="fig" rid="f4-sensors-10-03330-v2">Figures 4</xref>, <xref ref-type="fig" rid="f5-sensors-10-03330-v2">5</xref>, <xref ref-type="fig" rid="f6-sensors-10-03330-v2">6</xref> and <xref ref-type="fig" rid="f7-sensors-10-03330-v2">7</xref>, where the IDGSS is adopted in the target tracking, and the red circles represent random sensor nodes deployed in the monitored WSNs area, and the red circles with symbol ‘*’ represent sensor nodes scheduled in the process of the target tracking, and the associated tasking sensor of each estimated target position is indicated by a blue line between them.</p>
<p>In the monitored field the target moves along the circle trajectory, whose start position is (30, 70). For Theorem 2, initial state vector <italic>x̂</italic><sub>0|−1</sub> =[30 70 20 20 −1]<sup>T</sup>, initial covariance matrix <italic>P</italic><sub>0|0</sub> =2×<italic>diag</italic>([0.1 0.1 0.1 0.1 0.1]) and initial variance <italic>S</italic><sub>0</sub> = <italic>P</italic><sub>0|0</sub> in <xref ref-type="disp-formula" rid="FD38">(38)</xref>. Total time step <italic>N</italic> = 67, number of sensor in a group <italic>M</italic> = 5, <italic>q</italic> = 0.2 <italic>R<sub>k</sub></italic> = 0.001 and <italic>Q<sub>k</sub></italic> = <italic>B<sub>k</sub></italic> × <italic>q</italic> × <italic>B<sub>k</sub><sup>T</sup></italic>, where <italic>B<sub>k</sub></italic> = [0 0 0 0 0.1]<italic><sup>T</sup></italic>. Minimum (maximum) time sampling interval <italic>T<sub>min</sub></italic> = 0.1 (<italic>T<sub>max</sub></italic> = 0.5). Weight parameter <italic>w</italic> = 0.7. Threshold of accuracy ∅<sub>0</sub> = 8. The estimation errors of the EMVF under different packet arrival rate are shown in <xref ref-type="fig" rid="f8-sensors-10-03330-v2">Figures 8</xref>, <xref ref-type="fig" rid="f9-sensors-10-03330-v2">9</xref>, <xref ref-type="fig" rid="f10-sensors-10-03330-v2">10</xref> and <xref ref-type="fig" rid="f11-sensors-10-03330-v2">11</xref>, where estimation error is defined as the distance between the estimated target positions and the true position of the target, and <italic>γ<sub>k</sub></italic> (Gamma) is a random variable taking value 0 or 1.</p>
<p>For simplicity, in this simulation packet arrival rate <italic>p<sub>k</sub></italic> = <italic>p</italic>. In <xref ref-type="fig" rid="f4-sensors-10-03330-v2">Figure 4</xref> when packet arrival rate <italic>p</italic> = 1, standard EKF, <italic>Model 1</italic> and <italic>Model 2</italic> have the approximately same tracking trajectory. Estimation error is approximate in <xref ref-type="fig" rid="f8-sensors-10-03330-v2">Figure 8</xref>. Because packet arrival rate <italic>p</italic> = 1, we can verify that corresponding EMVF of Model <italic>1</italic> and <italic>Model 2</italic> reduce standard EKF [<xref ref-type="bibr" rid="b20-sensors-10-03330-v2">20</xref>]. When packet loss rate <italic>p</italic> = 0.98, standard EKF starts to diverge once packet loss happens, while <italic>Model 1</italic> and <italic>Model 2</italic> still can track the mobile target in <xref ref-type="fig" rid="f5-sensors-10-03330-v2">Figure 5</xref>. When the time step <italic>k</italic> = 8, packet loss happens, and then EKF has much higher estimation error than <italic>Model 1</italic> and <italic>Model 2</italic> in <xref ref-type="fig" rid="f9-sensors-10-03330-v2">Figure 9</xref>. When packet arrival rate <italic>p</italic> is 0.95 in <xref ref-type="fig" rid="f6-sensors-10-03330-v2">Figure 6</xref>, compared with <italic>Model 1</italic>, <italic>Model 2</italic> has superior tracking trajectory. Moreover, <italic>Model 2</italic> shows smaller estimation error than <italic>Model 1</italic> in <xref ref-type="fig" rid="f10-sensors-10-03330-v2">Figure 10</xref>. <italic>Model 2</italic> has better performance than <italic>Model 1</italic>, because <italic>Model 1</italic> can’t deal with consecutive two measurements dropped, while <italic>Model 2</italic> still can work well. It is similar in <xref ref-type="fig" rid="f7-sensors-10-03330-v2">Figure 7</xref> and <xref ref-type="fig" rid="f11-sensors-10-03330-v2">Figure 11</xref>. Moreover, From <xref ref-type="fig" rid="f8-sensors-10-03330-v2">Figure 8</xref> to <xref ref-type="fig" rid="f11-sensors-10-03330-v2">Figure 11</xref>, we know that estimation error becomes more and more small when packet arrival rate <italic>p</italic> increases.</p>
<p>It is illustrated that sample interval becomes small and total time steps increase when packet arrival rate <italic>p</italic> decreases, such as the total 42, 44, 52 and 58 time steps in <xref ref-type="fig" rid="f12-sensors-10-03330-v2">Figure 12</xref>, <xref ref-type="fig" rid="f13-sensors-10-03330-v2">13</xref>, <xref ref-type="fig" rid="f14-sensors-10-03330-v2">14</xref>, and <xref ref-type="fig" rid="f15-sensors-10-03330-v2">15</xref> respectively, where it is also resulted in that consumed energy increases when packet arrival rate <italic>p</italic> decreases in WSNs.</p>
<p>The simulation results verify that derived EMVF is feasible and available in WSNs. Compared with EKF, EMVF has superior performance in tracking mobile target.</p>
<p>In order to illustrate further the effect of consumption energy and estimation accuracy to sampling intervals, we assume that packet arrival rate <italic>p</italic>=1 and estimation accuracy threshold ∅<sub>0</sub> = 0.5.</p>
<p>Consumed energy (<italic>Ce</italic>) and estimation accuracy (<italic>Ec</italic>) are defined as follows respectively:
<disp-formula>
<mml:math display="block">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">Ce</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="italic">mn</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>+</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="italic">Ec</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∑</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>=</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi></mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mo>∅</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mi>k</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p><xref ref-type="table" rid="t1-sensors-10-03330-v2">Table 1</xref> demonstrates that consumption energy is quite small and estimation accuracy is not also high when IDGSS is adopted. The experience shows that IDGSS make tradeoffs between consumed energy and estimation accuracy during target tracking in WSNs.</p></sec></sec></sec>
<sec sec-type="conclusions">
<label>5.</label>
<title>Conclusions</title>
<p>For DTSL systems and DTSN systems, a linear optimal filter and an extended minimum variance filter with packet losses are designed in this paper, respectively. Especially, the proposed EMVF is applied to WSNs for target tracking. A first application example is given and the corresponding simulation result verifies the effectiveness and advantages of the proposed LMVF. The second application example illustrates that the EMVF with multiple packet losses is feasible and available for target tracking in WSNs. In the future, we will further study filters with both multiple time delays and finite consecutive packet losses and in WSNs.</p></sec></body>
<back>
<ack>
<p>This work is supported by NSFC-Guangdong Joint Foundation Key Project U0735003, Oversea Cooperation Foundation under Grant 60828006, Fundamental Research Funds for the Central Universities under Grant No. 2009ZM0076 and the Scientific Research Foundation for the Returned Overseas Chinese Scholars, State Education Ministry.</p></ack>
<ref-list>
<title>References and Notes</title>
<ref id="b1-sensors-10-03330-v2"><label>1.</label><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nahi</surname><given-names>N.</given-names></name></person-group><article-title>Optimal recursive estimation with uncertain observation</article-title><source>Inf. Theory IEEE Trans.</source><year>1969</year><volume>15</volume><fpage>457</fpage><lpage>462</lpage><pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIT.1969.1054329</pub-id></citation></ref>
<ref id="b2-sensors-10-03330-v2"><label>2.</label><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hadidi</surname><given-names>M.</given-names></name><name><surname>Schwartz</surname><given-names>S.</given-names></name></person-group><article-title>Linear recursive state estimators under uncertain observations</article-title><source>IEEE Trans. Inf. Theory</source><year>1979</year><volume>24</volume><fpage>944</fpage><lpage>948</lpage></citation></ref>
<ref id="b3-sensors-10-03330-v2"><label>3.</label><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Costa</surname><given-names>O.</given-names></name></person-group><article-title>Stationary filter for linear minimum mean square error estimator of discrete-time markovian jump systems</article-title><source>IEEE Trans. Automat. Contr.</source><year>2002</year><volume>48</volume><fpage>1351</fpage><lpage>1356</lpage></citation></ref>
<ref id="b4-sensors-10-03330-v2"><label>4.</label><citation citation-type="other"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nilsson</surname><given-names>J.</given-names></name></person-group><source>Real-time Control Systems with Delays</source><comment>Ph.D. dissertation,</comment><publisher-name>Department of Automatic Control, Lund Institution of Technology</publisher-name><publisher-loc>Lund, Sweden</publisher-loc><year>1998</year></citation></ref>
<ref id="b5-sensors-10-03330-v2"><label>5.</label><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Nilsson</surname><given-names>J.</given-names></name><name><surname>Bernhardsson</surname><given-names>B.</given-names></name><name><surname>Wittenmark</surname><given-names>B.</given-names></name></person-group><article-title>Stochastic analysis and control of real-time systems with random time delays</article-title><source>Automatica</source><year>1998</year><volume>34</volume><fpage>57</fpage><lpage>64</lpage><pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0005-1098(97)00170-2</pub-id></citation></ref>
<ref id="b6-sensors-10-03330-v2"><label>6.</label><citation citation-type="confproc"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ling</surname><given-names>Q.</given-names></name><name><surname>Lemmon</surname><given-names>M.</given-names></name></person-group><article-title>Soft real-time scheduling of networked control systems with dropouts governed by a Markov chain</article-title><conf-name>American Control Conference</conf-name><conf-loc>Denver</conf-loc><conf-date>June, 2003</conf-date><volume>6</volume><fpage>4845</fpage><lpage>4550</lpage></citation></ref>
<ref id="b7-sensors-10-03330-v2"><label>7.</label><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Sinopoli</surname><given-names>B.</given-names></name><name><surname>Schenato</surname><given-names>L.</given-names></name><name><surname>Franceschetti</surname><given-names>M.</given-names></name><name><surname>Poolla</surname><given-names>K.</given-names></name><name><surname>Jordan</surname><given-names>M.</given-names></name><name><surname>Sastry</surname><given-names>S.</given-names></name></person-group><article-title>Kalman filtering with intermittent observations</article-title><source>IEEE Trans. Autom. Control.</source><year>2004</year><volume>49</volume><fpage>1453</fpage><lpage>1464</lpage><pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TAC.2004.834121</pub-id></citation></ref>
<ref id="b8-sensors-10-03330-v2"><label>8.</label><citation citation-type="confproc"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Liu</surname><given-names>X. H.</given-names></name><name><surname>Goldsmith</surname><given-names>A.</given-names></name></person-group><article-title>Kalman filtering with partial observation losses</article-title><conf-name>43rd IEEE Conference on Decision and Control</conf-name><conf-loc>Atlantis, Paradise Islands, Bahamas</conf-loc><conf-date>December 14–17, 2004</conf-date><fpage>4180</fpage><lpage>4186</lpage></citation></ref>
<ref id="b9-sensors-10-03330-v2"><label>9.</label><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Epstein</surname><given-names>M.</given-names></name><name><surname>Shi</surname><given-names>L.</given-names></name><name><surname>Tiwari</surname><given-names>A.</given-names></name><name><surname>Murray</surname><given-names>R.M.</given-names></name></person-group><article-title>Probabilistic performance of state estimation across a lossy network</article-title><source>Automatic.</source><year>2008</year><volume>44</volume><fpage>3046</fpage><lpage>3053</lpage><pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2008.05.026</pub-id></citation></ref>
<ref id="b10-sensors-10-03330-v2"><label>10.</label><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Sun</surname><given-names>S.L.</given-names></name><name><surname>Xie</surname><given-names>L.H.</given-names></name><name><surname>Xiao</surname><given-names>W.D.</given-names></name></person-group><article-title>Optimal full-order and reduced-order estimators for discrete-time systems with multiple packet dropouts signal processing</article-title><source>IEEE Trans. Signal Proc.</source><year>2008</year><volume>56</volume><fpage>4031</fpage><lpage>4038</lpage><pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TSP.2008.923196</pub-id></citation></ref>
<ref id="b11-sensors-10-03330-v2"><label>11.</label><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Sun</surname><given-names>S.L.</given-names></name><name><surname>Xie</surname><given-names>L.H.</given-names></name><name><surname>Xiao</surname><given-names>W.D.</given-names></name><name><surname>Soh</surname><given-names>Y.C.</given-names></name></person-group><article-title>Optimal linear estimation for systems with multiple packet dropouts</article-title><source>Automatic</source><year>2008</year><volume>44</volume><fpage>1333</fpage><lpage>1342</lpage><pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.automatica.2007.09.023</pub-id></citation></ref>
<ref id="b12-sensors-10-03330-v2"><label>12.</label><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Sahebsara</surname><given-names>M.</given-names></name><name><surname>Chen</surname><given-names>T.</given-names></name><name><surname>Shah</surname><given-names>S.L.</given-names></name></person-group><article-title>Optimal H2 filtering with random sensor delay, multiple packet dropout and uncertain observations</article-title><source>Int. J. Contr.</source><year>2007</year><volume>80</volume><fpage>292</fpage><lpage>301</lpage><pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00207170601019500</pub-id></citation></ref>
<ref id="b13-sensors-10-03330-v2"><label>13.</label><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Sun</surname><given-names>S.L.</given-names></name></person-group><article-title>Linear minimum variance estimators for systems with bounded random measurement delays and packet dropouts</article-title><source>Signal Proc.</source><year>2009</year><volume>89</volume><fpage>1457</fpage><lpage>1466</lpage><pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.sigpro.2009.02.002</pub-id></citation></ref>
<ref id="b14-sensors-10-03330-v2"><label>14.</label><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Schenato</surname><given-names>L.</given-names></name></person-group><article-title>Optimal Estimation in Networked Control Systems Subject to Random Delay and Packet Drop</article-title><source>IEEE Trans. Automat. Contr</source><year>2008</year><volume>53</volume><fpage>1311</fpage><lpage>1317</lpage><pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TAC.2008.921012</pub-id></citation></ref>
<ref id="b15-sensors-10-03330-v2"><label>15.</label><citation citation-type="confproc"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Speranzon</surname><given-names>A.</given-names></name><name><surname>Fischione</surname><given-names>C.</given-names></name></person-group><article-title>Adaptive distributed estimation over wireless sensor networks with packet losses</article-title><conf-name>Proceedings of the 46th IEEE Conference on Decision and Control</conf-name><conf-loc>New Orleans, LA, USA</conf-loc><conf-date>December 12–14, 2007</conf-date></citation></ref>
<ref id="b16-sensors-10-03330-v2"><label>16.</label><citation citation-type="confproc"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Schenato</surname><given-names>L.</given-names></name></person-group><article-title>Optimal sensor fusion for distributed sensors subject to random delay and packet loss</article-title><conf-name>Proceeding of the 46th IEEE conference on Decision and Control</conf-name><conf-loc>New Orleans, LA, USA</conf-loc><conf-date>December 12–14, 2007</conf-date></citation></ref>
<ref id="b17-sensors-10-03330-v2"><label>17.</label><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Yang</surname><given-names>X.</given-names></name><name><surname>Xing</surname><given-names>K.</given-names></name><name><surname>Shi</surname><given-names>K.</given-names></name><name><surname>Pan</surname><given-names>Q.</given-names></name></person-group><article-title>Dynamic collaborative algorithm for maneuvering target tracking in sensor netwoks</article-title><source>Acta Automatica Sinica</source><year>2007</year><volume>33</volume><fpage>1029</fpage><lpage>1035</lpage></citation></ref>
<ref id="b18-sensors-10-03330-v2"><label>18.</label><citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Xiao</surname><given-names>W.</given-names></name><name><surname>Zhang</surname><given-names>S.</given-names></name><name><surname>Lin</surname><given-names>J.</given-names></name><name><surname>Tham</surname><given-names>C.K.</given-names></name></person-group><article-title>Energy-efficient adaptive sensor scheduling for target tracking in wireless sensor networks[J]</article-title><source>J. Contr. Theor. Appl.</source><year>2010</year><volume>2</volume><fpage>86</fpage><lpage>92</lpage></citation></ref>
<ref id="b19-sensors-10-03330-v2"><label>19.</label><citation citation-type="confproc"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Liu</surname><given-names>Y.G.</given-names></name><name><surname>Xu</surname><given-names>B.G.</given-names></name><name><surname>Feng</surname><given-names>L.F.</given-names></name></person-group><article-title>Distributed IMM filter based dynamic-group scheduling scheme for maneuvering target tracking in wireless sensor Network</article-title><conf-name>Proceedings of 2nd International Congress on Image and Signal Processing</conf-name><conf-loc>Tianjin, Chian</conf-loc><conf-date>October 17–19, 2009</conf-date></citation></ref>
<ref id="b20-sensors-10-03330-v2"><label>20.</label><citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Shalom</surname><given-names>Y.B.</given-names></name><name><surname>Li</surname><given-names>X.R.</given-names></name><name><surname>Kirubarajan</surname><given-names>T.</given-names></name></person-group><source>Estimation with Applications to Tracking and Navigation</source><publisher-name>John Wiley &amp; Sons</publisher-name><publisher-loc>New York, NY, USA</publisher-loc><year>2001</year></citation></ref></ref-list>
<sec sec-type="display-objects">
<title>Figures and Table</title>
<fig id="f1-sensors-10-03330-v2" position="float">
<label>Figure 1.</label>
<caption>
<title>MVFs with Multiple Packet Losses and scheduling in WSNs.</title></caption>
<graphic xlink:href="sensors-10-03330-v2f1.gif"/></fig>
<fig id="f2-sensors-10-03330-v2" position="float">
<label>Figure 2.</label>
<caption>
<title>Estimation error of LMVFs under different packet arrival rate 0.1 ≤ <italic>p</italic> ≤ 1 based on 100 Monte Carlo simulations.</title></caption>
<graphic xlink:href="sensors-10-03330-v2f2.gif"/></fig>
<fig id="f3-sensors-10-03330-v2" position="float">
<label>Figure 3.</label>
<caption>
<title>The framework of IDGSS.</title></caption>
<graphic xlink:href="sensors-10-03330-v2f3.gif"/></fig>
<fig id="f4-sensors-10-03330-v2" position="float">
<label>Figure 4.</label>
<caption>
<title>Real trajectory and estimation with IDGSS under packet arrival rate <italic>p</italic> = 1.</title></caption>
<graphic xlink:href="sensors-10-03330-v2f4.gif"/></fig>
<fig id="f5-sensors-10-03330-v2" position="float">
<label>Figure 5.</label>
<caption>
<title>Real trajectory and estimation with IDGSS under packet arrival rate <italic>p</italic> = 0.98.</title></caption>
<graphic xlink:href="sensors-10-03330-v2f5.gif"/></fig>
<fig id="f6-sensors-10-03330-v2" position="float">
<label>Figure 6.</label>
<caption>
<title>Real trajectory and estimation with IDGSS under packet arrival rate <italic>p</italic> = 0.95.</title></caption>
<graphic xlink:href="sensors-10-03330-v2f6.gif"/></fig>
<fig id="f7-sensors-10-03330-v2" position="float">
<label>Figure 7.</label>
<caption>
<title>Real trajectory and estimation with IDGSS under packet arrival rate <italic>p</italic> = 0.90.</title></caption>
<graphic xlink:href="sensors-10-03330-v2f7.gif"/></fig>
<fig id="f8-sensors-10-03330-v2" position="float">
<label>Figure 8.</label>
<caption>
<title>Estimation error with IDGSS under packet arrival rate <italic>p</italic> = 1.</title></caption>
<graphic xlink:href="sensors-10-03330-v2f8.gif"/></fig>
<fig id="f9-sensors-10-03330-v2" position="float">
<label>Figure 9.</label>
<caption>
<title>Different Filters with IDGSS under packet arrival rate <italic>p</italic> = 0.98.</title></caption>
<graphic xlink:href="sensors-10-03330-v2f9.gif"/></fig>
<fig id="f10-sensors-10-03330-v2" position="float">
<label>Figure 10.</label>
<caption>
<title>Estimation error of different filters with IDGSS under packet arrival rate <italic>p</italic> = 0.95.</title></caption>
<graphic xlink:href="sensors-10-03330-v2f10.gif"/></fig>
<fig id="f11-sensors-10-03330-v2" position="float">
<label>Figure 11.</label>
<caption>
<title>Estimation error of different filters with IDGSS under packet arrival rate <italic>p</italic> = 0.90.</title></caption>
<graphic xlink:href="sensors-10-03330-v2f11.gif"/></fig>
<fig id="f12-sensors-10-03330-v2" position="float">
<label>Figure 12.</label>
<caption>
<title>Changed sampling interval under packet arrival rate <italic>p</italic> = 1.</title></caption>
<graphic xlink:href="sensors-10-03330-v2f12.gif"/></fig>
<fig id="f13-sensors-10-03330-v2" position="float">
<label>Figure 13.</label>
<caption>
<title>Changed sampling interval under packet arrival rate <italic>p</italic> = 0.98.</title></caption>
<graphic xlink:href="sensors-10-03330-v2f13.gif"/></fig>
<fig id="f14-sensors-10-03330-v2" position="float">
<label>Figure 14.</label>
<caption>
<title>Changed sampling interval under packet arrival rate <italic>p</italic> = 0.95.</title></caption>
<graphic xlink:href="sensors-10-03330-v2f14.gif"/></fig>
<fig id="f15-sensors-10-03330-v2" position="float">
<label>Figure 15.</label>
<caption>
<title>Changed sampling interval under packet arrival rate <italic>p</italic> = 0.90.</title></caption>
<graphic xlink:href="sensors-10-03330-v2f15.gif"/></fig>
<table-wrap id="t1-sensors-10-03330-v2" position="float">
<label>Table 1.</label>
<caption>
<p>Consumed energy and estimation accuracy under different sampling intervals with IDGSS based on 100 Monte Carlo simulations.</p></caption>
<table frame="box" rules="all">
<tbody>
<tr>
<td align="center" valign="middle">Sampling interval (s)</td>
<td align="center" valign="middle">0.1</td>
<td align="center" valign="middle">0.2</td>
<td align="center" valign="middle">0.3</td>
<td align="center" valign="middle">0.4</td>
<td align="center" valign="middle">0.5</td>
<td align="center" valign="middle">IDGSS</td></tr>
<tr>
<td align="center" valign="middle">Consumed energy (mJ)</td>
<td align="center" valign="middle">14.8564</td>
<td align="center" valign="middle">9.1176</td>
<td align="center" valign="middle">7.0780</td>
<td align="center" valign="middle">6.1009</td>
<td align="center" valign="middle">5.6857</td>
<td align="center" valign="middle">6.0649</td></tr>
<tr>
<td align="center" valign="middle">Estimation accuracy(m)</td>
<td align="center" valign="middle">0.3161</td>
<td align="center" valign="middle">0.4407</td>
<td align="center" valign="middle">0.4973</td>
<td align="center" valign="middle">0.6450</td>
<td align="center" valign="middle">0.7114</td>
<td align="center" valign="middle">0.6729</td></tr></tbody></table></table-wrap></sec></back></article>
