This thesis presents contributions to node localization in mobile sensor networks. Considering the importance of localization algorithms in identifying the location of an
event in order to better determine the action to be taken by the user, a new localization algorithm to operate in mobile networks was designed, assuming an uncontrollable movement of the nodes. This algorithm, which we call CentroidM, has the Centroid method as a stand. Positive features of the Centroid algorithm were kept while their limitations due to the dynamic characteristcs of the network movement were mitigated. Besides the
concern regarding the accuracy of the method, the power consumption of the algorithm was addressed too. The design of an dedicated integrated circuit to deal with the localization task in a mobile network is justified given the high activity of such a subsystem in the given scenario. This way, the focus of this Thesis relies on a low power localization algorithm for mobile networks, with characteristics to allow raising calculated coordinates
accuracy in both static and mobile scenarios. The results show that the CentroidM is 30% more accurate than the Centroid on a static scenario, and 40% when we consider
a node movement without actuators. These benefits have some computational overhead, increasing 2.76 times the time spent by the CentroidM to run a localization process. However, simulation results showed it is possible to remove such overhead and still keep the achieved estimation gains near 10%. The implementation of the localization method was accomplished through an integrated circuit, which reduced the energy expended during
the computation of the coordinates by an order of magnitude when comparing with the execution of the algorithm in a low power commercial microcontroller. / Esta Tese apresenta contribuições ao processo de localização de nodos em redes de sensores móveis. Considerando a importância de algoritmos de localização em uma rede
para identificar o local do evento sob estudo e determinar a ação a ser tomada pelo usuário, é desenvolvido um novo algoritmo de localização para operar em redes de sensores móveis, focando o aspecto da mobilidade não controlada dos nodos. Este algoritmo, ao qual denominamos CentroidM, teve como base de desenvolvimento o método Centroid. Foram
mantidas as características positivas do Centroid e exploradas as limitações do método para a sua execução em uma rede que considera o movimento. Além do objetivo em reduzir
o erro das estimativas de posicionamento calculadas pelo algoritmo, o consumo de potência do método apresentado neste trabalho é enfatizado. O projeto de um circuito integrado dedicado que desempenhe o processo de localização em uma rede móvel é justificado pela intensa utilização de tal subsistema neste tipo de rede, além dos benefícios que um hardware dedicado traz face à redução da energia gasta nesta operação. Desta forma, o foco deste trabalho recai sobre um algoritmo de localização para redes móveis e as características desta abordagem que permitiram aumentar a precisão das estimativas de posicionamento tanto em um cenário com ausência de movimento dos nodos, quanto
em outro onde o aspecto da mobilidade sem atuadores foi considerada. Os resultados obtidos nesta Tese demostraram que o CentroidM é 30% mais preciso que o Centroid
para um cenário estático e 40% considerando a mobilidade da rede. O ganho alcançado em precisão teve um custo computacional que elevou em 2, 76 vezes o tempo gasto pelo
CentroidM para realizar um procedimento de localização. Contudo, os resultados de simulação mostraram que é possível eliminar a sobrecarga computacional e ainda assim
atingir ganhos em precisão próximos a 10%. O desenvolvimento do método de localização é complementado pela sua implementação em um circuito integrado dedicado, reduzindo a energia gasta no processo de estimativa da posição em uma ordem da magnitude face à execução do algoritmo em um microcontrolador comercial de baixo consumo.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/3663 |
| Date | 21 December 2009 |
| Creators | Oliveira, Leonardo Londero de |
| Contributors | Martins, João Baptista dos Santos, Nunes, Raul Ceretta, Campos, Alexandre, Reis, Ricardo Augusto da Luz, Costa, Eduardo Antonio César da |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFSM, BR, Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300400000007, 400, 500, 300, 300, 300, 300, 300, 387c22c8-ee71-42c2-bef6-6512bce38747, 3b7f10cc-5952-4aa2-a888-6e38e3821019, 57fafaae-aad3-4366-bce3-ab3e71704ade, 8131d74d-cc48-4d32-950e-529bd63c9b32, 8da0ec62-696a-448a-a98a-373f01bd6f8b, 04e3c11e-7a90-4da4-a10f-22c79cf24fa7 |
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