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Automatic human movement assessment with switching linear dynamic system : motion segmentation and motor performanceBaptista, Roberto de Souza 07 November 2016 (has links)
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-23T13:54:52Z
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2016_RobertodeSouzaBaptista.pdf: 4876693 bytes, checksum: 85fa8f167eb908e08b5bf946b03e66bd (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-03-22T16:56:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1
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2016_RobertodeSouzaBaptista.pdf: 4876693 bytes, checksum: 85fa8f167eb908e08b5bf946b03e66bd (MD5) / Desenvolvimentos recentes na tecnologia de sensores portáteis estão trazendo dispositivos de medição de movimento humano para atividades cotidianas. Esses sensores fornecem aos usuários finais e profissionais de biomecânica uma quantidade de dados sem precedentes. Além disso, eles proporcionam o desenvolvimento de novas tecnologias em próteses inteligentes e sistemas de interação homem-máquina. No entanto, há uma falta de técnicas para extrair automaticamente as medições indiretas - tais como duração do movimento, amplitude ou coordenação motora - a partir desses dados. Medidas indiretas são necessárias para o reconhecimento, avaliação e análise do movimento humano, e são geralmente extraídas manualmente por meio de inspeção visual por um profissional de biomecânica. Esta tese propõe um novo método para a avaliação automática de movimentos humanos que executa segmentação e extração de parâmetros de desempenho motor (isto é, medições indiretas) em séries temporais de medições de uma seqüência de movimentos humanos. Utilizamos os elementos de um modelo de Sistema Dinâmico Linear Chaveado como blocos de construção para traduzir definições e procedimentos formais da análise tradicional do movimento humano. Nossa abordagem fornece um método para os usuários sem experiência em processamento de sinal para criar modelos para movimentos usando conjunto de dados rotulado e mais tarde empregá-lo para a avaliação automática. Validamos nossa estrutura de testes preliminares envolvendo seis sujeitos adultos saudáveis que executaram movimentos comuns em testes funcionais e sessões de exercícios de reabilitação, como sentar-e-levantar e elevação lateral dos braços, e cinco sujeitos idosos, dois com mobilidade limitada, que executaram o movimento de levantar-se da posição sentada. O método proposto foi aplicado em sequências de movimento aleatório para o duplo propósito de segmentação de movimento (precisão de 72-100%) e avaliação de desempenho motor (erro médio de 0-12%). / Recent developments in portable sensor technology are bringing human movement
measurement devices to everyday activities. These sensors provide end users and
biomechanists with unprecedented amount of data. Besides, they allow novel technologies in
intelligent prosthesis and human-machine interaction systems to emerge. However, there is a
lack of techniques to automatically extract indirect measurements - such as movement
duration, amplitude or motor coordination - from these data. Indirect measures are necessary
for recognition, assessment and analysis of human movement, and are usually extracted
manually through visual inspection by a biomechanist. This thesis proposes a novel
framework for automatic human movement assessment that executes segmentation and motor
performance parameter extraction (i.e. indirect measurements) in time-series of
measurements from a sequence of human movements. We use the elements of a Switching
Linear Dynamic System model as building blocks to translate formal definitions and
procedures from traditional human movement analysis. Our approach provides a method for
users with no expertise in signal processing to create models for movements using labeled
dataset and later employ it for automatic assessment. We validated our framework on
preliminary tests involving six healthy adult subjects that executed common movements in
functional tests and rehabilitation exercise sessions, such as sit-to-stand and lateral elevation
of the arms, and five elderly subjects, two of which with limited mobility, that executed the
sit- to-stand movement. The proposed method worked on random motion sequences for the
dual purpose of movement segmentation (accuracy of 72-100%) and motor performance
assessment (mean error of 0- 12%).
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Uma proposta para redução de consumo de energia em redes de sensores sem fioLima, Paula Letícia Santos 31 July 2015 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2015. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2015-11-05T18:45:53Z
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2015_PaulaLetíciaSantosLima.pdf: 2467954 bytes, checksum: 3e5e4c125aa7efdd32f4ca6ea455e9f1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2015-12-20T16:06:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1
2015_PaulaLetíciaSantosLima.pdf: 2467954 bytes, checksum: 3e5e4c125aa7efdd32f4ca6ea455e9f1 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-20T16:06:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1
2015_PaulaLetíciaSantosLima.pdf: 2467954 bytes, checksum: 3e5e4c125aa7efdd32f4ca6ea455e9f1 (MD5) / O desenvolvimento da tecnologia e da microeletrônica possibilitou a construção de sensores sem _o com tamanho reduzido e a baixo custo, tornando o estudo das Rede de Sensores Sem Fio (RSSF) cada vez mais interessante na comunidade acadêmica. Esse crescente interesse ao longo dos anos advém das inúmeras aplicações em que uma das limita ções mais desa_adoras é o consumo de energia. As estratégias utilizadas para o controle do gasto de energia são normalmente implementados nas camadas de rede ou de enlace, ou em ambas. O excesso de quadros de controle, de colisões e de recepção de quadros são fontes de desperdício de energia na qual a subcamada MAC deve estar atenta. Consequentemente, os mecanismos de acesso ao meio podem procurar uma otimização para superar estas limitações. Neste trabalho propõe-se um método para a melhoria da e_ciência energética em uma rede de sensores sem _o em topologia homogênea e hierárquica. A proposta especi_ca o uso de clusters e clusters heads (CHs) para o encaminhamento de dados ao sink através do roteamento utilizando-se uma abordagem do caminho mais curto, baseada no algoritmo de Dijkstra, para calcular a rota de menor energia até o sink. A rede é dividida em duas regiões, a região de não intensidade (RNI) e a região de intensidade (RI), onde na RNI é utilizado o algoritmo CSMA/CA para enviar quadros e o algoritmo TDMA é utilizado para otimizar a comunicação entre os CHs, ideias obtidas a adaptadas neste trabalho a partir de [1] e [18]. Os resultados experimentais da proposta mostram uma diminuição do gasto de energia média na RSSF e uma acentuada diminuição do número de nós mortos, assim como um aumento na vida útil na rede em comparação aos trabalhos propostos. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The development of technology and microelectronics enabled the construction of wireless sensors with small size and low cost, making the study of Wireless Sensor Network (WSN) increasingly interesting in the academic community. This growing interest over the years comes from the numerous applications in which one of the most challenging limitations is the energy consumption. The strategies used for energy control are usually implemented in link or network layers, or both. Excess control frames, collisions and reception frames may waste energy in which the MAC sublayer should be aware. Consequently, medium access mechanisms may seek an optimization to overcome these limitations. In this paper we propose a method for improving energy e_ciency in a wireless sensor network in homogeneous and hierarchical topology. The proposal speci_es the use of clusters and cluster heads (CHs) for routing data to the sink through using an approach based on the shortest path Dijkstra's algorithm. The network is divided into two regions, non-intensity region (NIR) region and the intensity (RI) where RNI is used in CSMA/CA algorithm to send frames, and the TDMA algorithm is used to optimize the communication between the CHs, adapted from [1] and [18]. The experimental results show a decrease in the average energy expenditure in WSN and a sharp decrease in the number of dead nodes, as well as an increase in the network lifespan in the network compared to the works.
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Rede de sensores sem fio para aquisição de dados de malhas de aterramento submetidas a correntes impulsivas.CASTRO, Malone Soares de. 03 May 2018 (has links)
Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-05-03T23:02:23Z
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MALONE SOARES DE CASTRO – TESE (PPGEE) 2016.pdf: 2491069 bytes, checksum: 7df9b4ab7ae6dd21788583e09701a64c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-03T23:02:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1
MALONE SOARES DE CASTRO – TESE (PPGEE) 2016.pdf: 2491069 bytes, checksum: 7df9b4ab7ae6dd21788583e09701a64c (MD5)
Previous issue date: 2016-09-23 / Neste trabalho, desenvolveu-se um sistema de aquisição de dados, capaz de adquirir
sinais impulsivos de tensão e corrente, que são utilizados para avaliar as condições de
degradação de malhas de aterramento energizadas. O sistema é formado por uma rede
de sensores sem fio, capaz de adquirir sinais resultantes da injeção de impulsos de corrente de alta intensidade, em diversos pontos da malha. O sistema desenvolvido foi avaliado por meio de experimentos utilizando-se um gerador de impulsos de corrente de alta intensidade, capaz de simular sinais de descargas atmosféricas. Nos experimentos, foram feitas aquisições de sinais simultaneamente com um osciloscópio e com o sistema proposto. Comparando-se os sinais adquiridos pelos dois meios, resultou em 99,9% de similaridade. Depois de comprovada a eficácia, o sistema de aquisição de dados desenvolvido foi usado na avaliação das condições operativas de um aterramento real. A partir dos resultados obtidos, observou-se que o sistema foi capaz de adquirir os dados originários da aplicação de impulsos de corrente no solo, transmiti-los usando comunicação sem fio, e realizar o processamento desses dados. O uso de uma rede de sensores sem fio diminui a influência dos efeitos eletromagnéticos, presentes em subestações elétricas, sobre os sistemas de medição. Além disso, a medição à distância proporciona maior segurança aos profissionais envolvidos. Assim, a partir dos dados adquiridos é possível se emitir uma avaliação das condições de degradação de uma malha de terra energizada, bem como, construir modelos que são úteis no planejamento e na predição de falhas do aterramento. Portanto, o sistema oferece as condições adequadas para os estudos das altas correntes, tensões e frequências e seus efeitos. / In this work, it was developed a data acquisition system capable of acquiring
impulsive signal of voltage and current. With these data it is possible to evaluate the
degradation conditions of energized grounding grids. The system comprises a wireless
sensor network, able to acquire signals resulting from injection of high intensity current
impulses on different points of the grounding grid. The system developed was assessed
by experiments using a high intensity current impulse generator, which is able to
simulate atmospheric discharge signals. In these experiments, they were acquired
signals simultaneously with an oscilloscope and with the proposed system. Comparing
the signals acquired by the two forms, it resulted in 99.9% similarity. After proven
effectiveness, the data acquisition system developed has been used in assessing the operating conditions of an actual grounding. From the results obtained, one can observe that the system was capable of acquiring data originating from the application of current impulses in the soil, transmit them using wireless communication, and perform processing such data. The use of a wireless sensor network reduces the influence of electromagnetic effects present in electrical substations, on the measurement systems. In addition, remote measurement provides greater security to the professionals involved. Thus, from the data acquired it is possible to issue an evaluation of degradation conditions of an energized grounding grid and build models that are useful in planning and prediction of grounding faults. Therefore, the system provides the adequate conditions for the study of high currents, voltages and frequencies and their effects.
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Redes dinâmicas de sensores sem fio ZigBee para aplicações de monitoramento e controle /Oliveira, Thiago de Almeida. January 2015 (has links)
Orientador: Eduardo Paciência Godoy / Banca: Everson Martins / Banca: Ivando Severino Diniz / Resumo: Nos últimos anos, a tecnologia de Rede de Sensores Sem Fio (RSSF) tem atraído crescente atenção dos meios acadêmicos e industrial devido a seu enorme potencial em diversos campos de aplicação. Atualmente, em grande parte dos estudos em RSSFs, a rede é assumida a abranger um grande número de dispositivos sensores estáticos dispersos sobre uma área de interesse, formando uma rede de comunicação com área de cobertura fixa. Como uma extensão de capacidade de RSSFs, a mobilidade de componentes e dinamismo da rede apresentam uma interessante nova cadeia de aplicações, definida neste trabalho como Rede Dinâmica de Sensores Sem Fio (RDSSF). O desafio inicial das RDSSFs é analisar se esta dinâmica imposta à rede será suportada, uma vez que o protocolo de rede usando deve atender os requisitos para estas novas aplicações, como formação de rede e auto-organização, gerenciamento de comunicação com frequentes entradas e saídas de dispositivos da rede, descoberta de rotas de transmissão de dados com a mobilidade dos nós, entre outras características. Visando superar estes obstáculos, protocolos específicos de comunicação sem fio têm sido desenvolvidos para atender aplicações com mobilidade de dispositivos em RSSFs. Entretanto, estes protocolos específicos limitam o desenvolvimento de RDSSFs por se tratar de soluções pontuais e proprietárias ao invés fr dr utilizar um protocolo padronizado para interoperabilidade. Neste contexto, este trabalho apresenta uma análise de viabilidade de utilização do protocolo ZigBee em aplicações de RDSSF. Um levantamento de características e requisitos de aplicação, bem como uma discussão das vantagens e limitações relativos à adoção do protocolo ZigBee em RDSSFs são apresentados. Uma metodologia de projeto e desenvolvimento de RDSSF ZigBee é proposta com a finalidade de auxiliar em novas aplicações desta tecnologia. Além disso uma validação experimental desta... / Abstract: The wireless sensor network (WSN) technology has attracted increasing attention considering its potential in many application fields. In most studies on WSNs, the network is assumed to cover a large number of static devices over a fixed coverage area. As an extension of WSN capacibilities, the devices mobility and network dynamism provide a new chain of interesting applications defined as Wirelles Dynamic Sensor Network (WDSN). The initial challenge in WDSN is to investigate whether this dynamic imposed on the network will be supported, once the used network protocol must meet the requirements for WDSN applications such as network formation and self-organization, communication management with the input and output devices on the network, route discovery and data transmission with node mobility, among other characteristics. In order to overcome these issues, specific wireless protocols have been developed to meet applications with devices mobility in WSN. However, these specific protocols limit the development of WSN since they are isolated and proprietary solutions, instead of using a standardized protocol for interoperability. In this context, this work presents a feasibility analysis of ZigBee protocol for WDSN applications. A survey of application features and requirements, as well as a discussion of advantages and limitations, regarding adoption of the ZigBee protocol in WDSN are presented. A design and development methodology of ZigBee WDSN is proposed in order to assist in new applications of this technology. Furthermore, an experimental validation using ZigBee protocol devices proves the WDSN potential / Mestre
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Avaliação de Desempenho de uma Rede WirelessHARTFraga, David John Freitas 08 September 2014 (has links)
Submitted by Lucelia Lucena (lucelia.lucena@ufpe.br) on 2015-03-06T19:14:40Z
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license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-06T19:14:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2
DISSERTAÇÃO David John Freitas Fraga.pdf: 2916605 bytes, checksum: e406ab0a5e4df8243c836c3e46fc3925 (MD5)
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Previous issue date: 2014-09-08 / As redes de sensores sem fio estão sendo cada vez mais utilizadas em várias áreas, dentre elas comerciais, industriais e ambientais. A maior capacidade de processamento e o baixo custo dos dispositivos tornam essa área mais difundida. Em ambientes industriais deve-se levar em conta o contexto em que essa rede será aplicada. Várias instituições investem na produção de novas especificações que atendam esses requisitos, dentre elas a HFC (HART Communication Foundation) que especifica o padrão WirelessHART. Com a popularização desse padrão se tornam necessários trabalhos que avaliem o desempenho dessas redes, através de estudos de caso e cenários onde seja avaliado o seu comportamento com e sem interferência e em diferentes configurações. Essa dissertação apresenta uma rede WirelessHART, avaliando o seu comportamento, em um experimento prático, desde a sua formação até a indução de interferência Wi-Fi e algumas configurações que possam melhorar ou prejudicar o desempenho dessa rede. A experimentação nos mostra o quanto a rede WirelessHART pode ser robusta e que algumas limitações deverão ser consideradas na sua utilização.
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Middleware para redes de sensores sem fio baseado em espaços de tuplasde Cássia Acioli Lima, Rita 31 January 2008 (has links)
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Previous issue date: 2008 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O crescente avanço em pesquisas nas áreas de tecnologias de
microeletrônica, nanotecnologia, comunicações sem fio, computação e robótica
tem tornado possível o desenvolvimento de equipamentos como sensores
multifuncionais sem fio e de baixo custo, com capacidade de comunicação e
processamento, e que podem ser utilizados em redes de comunicação sem fio.
Todas estas características permitem o uso de redes de sensores sem fio
(RSSFs) em um amplo espectro de aplicações, por exemplo, monitoramento
médico, aplicações militares, segurança de escritórios e residências, agricultura
de precisão, etc.
Contudo, os desenvolvedores de aplicações têm que tratar com os
desafios característicos das RSSFs, tais como: restrição no consumo de energia,
baixa capacidade de processamento, dinamicidade na topologia da rede,
escalabilidade e limitada largura de banda. Como conseqüência, a construção
desse tipo de aplicações é uma tarefa não trivial.
A natureza inerentemente distribuída das aplicações para RSSFs e as
características presentes nesse tipo de rede evidenciam a necessidade do uso de
middleware para dar suporte ao desenvolvimento dessas aplicações. No entanto,
os sistemas de middleware tradicionais, tais como Java RMI, EJB e CORBA, se
tornam inadequados para uso em aplicações para RSSFs, principalmente em
função das suas necessidades de recursos (memória, bateria, largura de banda).
Diante desse cenário, este trabalho propõe um middleware que provê
comunicação baseado em um espaço de tuplas em conformidade com a
tecnologia JavaSpaces, enquanto que ele habilita a criação de regiões lógicas dentro das RSSFs. A comunicação através do espaço de tuplas é interessante em
redes sem fio e a noção de regiões lógicas serve como um mecanismo básico
para economia no consumo de energia durante a comunicação entre os
componentes remotos
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Mitigando ataques de negação de serviço em redes de sensores sem fio com jogos repetidos infinitamenteNascimento, Marcelino Santos 31 January 2009 (has links)
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Previous issue date: 2009 / Esta dissertação tem como objetivo prover segurança às Redes de Sensores Sem
Fio (RSSFs) contra ataques de negação de serviço (DoS). Como não é possível evitar
estes ataques, é preciso concentrar-se em mitigá-los. Uma abordagem eficiente para
mitigar ataques DoS é apresentada aqui. Esta abordagem é baseada na cooperação dos
indivíduos, utilizando a Teoria dos jogos Repetidos e propondo uma técnica para mitigar
falhas de segurança nas RSSFs.
Provê segurança em uma RSSFs pode ser considerada, na prática, fazer com que
os nós da rede cooperem. Reforçar a cooperação entre dois ou mais nós implica atribuir
confiabilidade na comunicação de dados entre eles. A cooperação para um nó, em um
jogo repetido, é benéfica para todos os nós em conjunto, durante as fases do jogo.
Quanto mais um nó coopera este melhora a sua reputação. Esta reputação pode
diminuir ou não aumentar quando for detectado um mau comportamento. Nessa abordagem
propomos a detecção de atividades maliciosas, baseada em Jogos infinitamente
Repetidos, com a inclusão de sistemas de detecção de intrusão (IDS) distribuídos na rede.
Os resultados de simulação mostram que o modelo de IDS proposto consegue manter o
desempenho da rede mesmo quando a cooperação entre os nós é mínima
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Impacto da utilização de mecanismos de segurança em redes de sensores sem fiode Freitas Guimarães, Germano January 2005 (has links)
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Previous issue date: 2005 / As Redes de Sensores Sem Fio estão sendo aplicadas em uma larga faixa de
aplicações como monitoramento ambiental, rastreamento de objetos, biomedicina e
sistemas militares. Elas são compostas de pequenos dispositivos computacionais com
habilidades de intercomunicação e monitoramento do ambiente.
Como em qualquer sistema de informação, encontramos a necessidade de
garantir uma troca de dados segura pelo meio sem fio utilizando mecanismos que
forneçam a esta comunicação autenticação, integridade, disponibilidade e
confidencialidade. O grande problema se encontra justamente no impacto que estes
mecanismos ocasionam ao serem aplicados em dispositivos com limitada capacidade
computacional, de energia e de memória.
Este trabalho se propõe a avaliar, do ponto de vista do consumo de energia e da
ocupação de memória, o impacto introduzido pela utilização de mecanismos de
segurança em nós sensores. Uma abordagem para medição do consumo de energia em
nós sensores é proposta e aplicada a uma plataforma de nós sensores reais. Dados
relativos ao consumo de energia e à memória ocupada são extraídos. Estes resultados
demonstram que, mesmo com as limitações de recursos dos nós sensores, é possível
utilizar alguns mecanismos de segurança, como criptografia de chave privada e MAC
(Message Authentication Code), para tornar a troca de informações mais segura
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Uma plataforma para integração de redes de sensores sem fio a aplicações de robótica móvel / A platform for integrating wireless sensor networks to mobile robots applicationsSouza, Ricardo da Silva 07 August 2011 (has links)
Orientador: Eleri Cardozo, Eliane Gomes Guimarães / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-18T21:30:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2011 / Resumo: Com a evolução da robótica móvel, é cada vez mais frequente soluções que buscam realizar o controle de robôs de forma distribuída. Este tipo de controle requer a existência de redes de comunicação sem fio conectando o robô a outros dispositivos no ambiente. Tecnologias como Wi-Fi e Bluetooth são exemplos de redes utilizadas para este fim. Redes Ad-hoc, como redes de sensores sem fio, podem ser rapidamente instaladas em um ambiente oferecendo cobertura em uma ampla região utilizando um grande número de nós. Além de prover comunicação para os robôs, uma rede de sensores pode também auxiliar na sua navegação, localização e ainda aumentar sua capacidade de sensoriamento. Esta dissertação apresenta uma plataforma que permite a integração de redes de sensores em aplicações de robótica móvel. Com esta integração é possível realizar o controle e a comunicação com robôs móveis por meio de redes de sensores sem fio / Abstract: A trend in today's mobile robotics is to perform the control of mobile robots in a distributed fashion. This control scheme requires a wireless communication network connecting the robot to the other existing devices in the environment. WiFi and Bluetooth are examples of such networks. Ad-hoc networks such as wireless sensor networks (WSN) can be deployed instantly and offer a wide coverage by employing a large number of communicating nodes. In addition to provide a communication link to the robots, a WSN can aid the robot's navigation, localization, and also enhance its sensory capabilities. This dissertation presents a platform that allows the integration of WSNs into mobile robotics applications. With this integration it is possible to control and communicate mobile robots through WSNs / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica
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Arquitetura baseada em redes de sensores sem fio e computação em nuvem para cidades inteligentesREYES, Ronald Jared Romero 31 August 2015 (has links)
Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-04-22T19:06:55Z
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DISSERTAÇÃO Ronald Jared Romero Reyes.pdf: 4508109 bytes, checksum: 854b8c2bd8dc9fd94e127a546c711284 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-22T19:06:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2
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DISSERTAÇÃO Ronald Jared Romero Reyes.pdf: 4508109 bytes, checksum: 854b8c2bd8dc9fd94e127a546c711284 (MD5)
Previous issue date: 2015-08-31 / FACEPE / Devido às limitações das redes de sensores sem fio (RSSFs) em termos de recursos de
memória, poder computacional, comunicação e escalabilidade, dois de seus grandes desafios
são: o gerenciamento eficiente da vasta quantidade de dados coletados e o compartilhamento
dos sensores entre diversas aplicações. Atualmente, existem várias propostas, com suporte
da computação em nuvem, para a aplicação de sensores em cidades inteligentes. Contudo,
tais soluções não oferecem ferramentas ou plataformas para o desenvolvimento de aplicações
baseadas em RSSFs que façam a gestão dos dados, bem como forneçam interfaces padronizadas,
para que usuários finais desenvolvam e gerenciem as aplicações e os serviços fornecidos pela
mesma infraestrutura. Desta forma, esta dissertação propõe uma nova arquitetura baseada no
paradigma de Computação Orientada a Serviços (SOC – Service-Oriented Computing), para
o gerenciamento eficiente de dados de RSSFs heterogêneas. Propõe-se um mecanismo de
virtualização que fornece representações lógicas: tanto para sensores individuais, quanto para
agrupamentos, objetivando padronizar os dados gerados pelas RSSFs, além de prover o suporte
à qualidade de serviço (QoS – Quality of Service) nos processos de coleta, armazenamento,
processamento e distribuição destes dados. Além disso, a proposta fornece serviços para
o desenvolvimento de aplicações consumidoras dos dados. A arquitetura proposta utiliza o
framework WSO2©, o qual proporciona toda uma plataforma de middleware para desenvolver
soluções baseadas em SOA (Service Oriented Architecture) no ambiente de computação em
nuvem. Os serviços oferecidos pela proposta são fornecidos segundo o modelo PaaS (Plataform
as a Service) pelo Apache Stratos, que executa sobre uma infraestrutura de nuvem gerenciada
com OpenStack. A virtualização dos dados dos sensores é feita através do conceito de filas de um
Middleware Orientado a Mensagens (MOM – Message Oriented Middleware) utilizando a API
JMS (Java Message Service). O serviço de armazenamento dos dados das RSSFs é composto e
executado pelo servidor de orquestração BPS (Business Process Server), que inclui o fluxo de
dados entre os serviços de acesso às filas e os serviços de armazenamento no banco de dados.
Este serviço é executado automaticamente como uma tarefa programada no ESB (Enterprise
Service Bus), sendo invocado com uma periodicidade que dependerá da carga de dados no
sistema. A implementação da arquitetura foi avaliada com diversas cargas e periodicidades na
coleta de dados das RSSFs. As análises permitiram concluir que os componentes da arquitetura
impactam minimamente no desempenho do sistema, ao mesmo tempo em que a proposta permite
atingir os objetivos de gerenciamento eficiente dos dados e tratamento da heterogeneidade de
sensores e aplicações. / Due to limitations of wireless sensor networks (WSNs) in terms of memory resources,
computational power, communication and scalability, two of its biggest challenges are: the
efficient management of the vast amount of data collected and sharing the sensors between
various applications. Currently, there are several proposals with cloud computing support for
the application of sensors in smart cities. However, such solutions do not provide tools or
platforms for the development of applications based on WSNs, which make the management
of data and provide standardized interfaces for end users to develop and manage applications
and services provided by the same infrastructure. Thus, this work proposes a new architecture
based on the paradigm of Service Oriented Computing (SOC), for efficient management of
heterogeneous WSNs data. It proposes a virtualization engine that provides logical representations:
for individual sensors, and for groups, aiming to standardize the data generated by
WSNs, and provide support for quality of service (QoS) in the collection processes, storage,
processing and distribution of data. Moreover, the proposal provides services for the development
of data-intensive applications. The proposed architecture uses the WSO2 © framework, which
provides a whole middleware platform to develop solutions based on SOA (Service Oriented
Architecture) in the cloud computing environment. The services offered by the proposal are
provided according to the PaaS model (Platform as a Service) by Apache Stratos, running on
a cloud infrastructure managed with OpenStack. Virtualization of the data from the sensors is
made through the concept of queues of a Message Oriented Middleware (MOM) using the JMS
API (Java Message Service). The storage service data of WSN is composed and executed by
BPS orchestration server (Business Process Server), which includes the flow of data between the
access services to queues and storage services in the database. This service runs automatically as
a scheduled task on the ESB (Enterprise Service Bus), being invoked at intervals that depend on
the system’s workload. The implementation of the architecture was evaluated with various loads
and data collection periodicity of WSNs. The analysis showed that the architectural components
incur in a minimal impact on system performance at the same time as the proposal achieves the
efficient management goals of data and management of heterogeneous sensors and applications.
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