Platform for experimenting sensor nodes localization in WSN with UAV acting as mobile agent

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Grigulo, Juliano
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/205106
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2018.
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spelling Platform for experimenting sensor nodes localization in WSN with UAV acting as mobile agentEngenharia de sistemasAutomaçãoSensoriamento remotoDroneRedes de sensores sem fioDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2018.Redes de Sensores sem Fio (RSSF) e Veículos Aéreos não Tri-pulados (VANTs) se tornaram duas tecnologias muito utilizadas em aplicações de monitoramento, detecção de eventos, rastreamento de objetos e sensoreamento remoto. Uma RSSF consiste de centena ou até milhares de dispositivos compactos, alimentados por bateria, que possuem capacidade de medir e coletar dados do seu ambiente e en-caminhar os mesmos para outros sensores ou estação base por meio de rádiofrequência. VANTs, por sua vez, são plataformas excelentes para realizar coletas de dados remotos e podem facilmente carregar sensores aos locais de interesse. Este trabalho de dissertação foca no desenvolvimento de uma plataforma de experimentação de localização de sensores em uma RSSF, especialmente na validação experimental da técnica de localização geométrica eficiente (EGL), que proporciona um método de localização flexícel, escalável e distribuído para sensores estáticos em um campo arbitrário. O nó móvel (sensor responsável por coleta e encaminhamento de dados) será carregado por um VANT com capacidade de voo autônomo e embarcado com um sistema de loca-lização por satélite (GNSS) de baixo custo e com capacidade de alta acurácia por métodos de GNSS diferencial RTK, implementados neste trabalho. Resultados experimentais, conduzidos por meio da plata-forma desenvolvida, comparando acurácia da localização entre técnicas com e sem GNSS RTK validam a técnica EGL. A técnica de locali-zação EGL com RTK GNSS provou ter 4 vezes mais acurácia quando comparado com GNSS padrão (sem correção), provendo acurácia de centímetros ao posicionamento do VANT. Diferentes abordagens para o formato de propagação das ondas do rádio sem fio utilizado foram adotadas, o formato teórico para uma antena ominidiecional, um raio circular, e, baseado na experimentação da propagação real dos módulos utilizados, um formato elipsoidal. Ao final dos experimentos, a análise dos resultados mostrou que a acurácia de localização do sensor é melhor para a abordagem de propagação circular do sinal, com GNSS RTK e rádios sem fio WiFi ESP8266, alcançando resultados em torno de 1 a 2 metros, para o caso de localização de 1 e 2 sensores, respectivamente.Abstract : Wireless Sensor Networks (WSN) and Unmanned Aerial Vehicles (UAVs)have become two established technologies for applications such as monitoring, event detection, target tracking and remote sensing. WSN usually consists of hundreds and thousands of battery powered tiny devices that measure and collect data from its surrounding envi-ronment and forward it to a base station or sink. UAVs are a great platform for collecting remote data and can easily carry and deploy sensor nodes. The present research work focuses on the development of a platform for experimenting sensor nodes localization in WSN, spe-cially the experimental validation of the so-called E?cient Geometry-based Localization (EGL) technique, which provides a flexible, scalable, and distributed way to localize static sensor nodes on an experimental field. The mobile sink node will be carried by an UAV system with au-tonomous flight embedded with a low cost Global Navigation Satellite System (GNSS) receiver. Experimental results, carried out with the developed platform, comparing localization with standalone GNSS and Real Time Kinematic (RTK) GNSS technique validate the EGL tech-nique. The RTK GNSS implemented performed 4 times more precisely than standard GNSS techniques, with mobile node positioning errors in the order of centimeters. Di?erent approaches for the communica-tion radius were compared, the traditional circular shape and, based on experimentation with the RF propagation shape, and ellipsoidal shape. The best results were achieved with circular shape for the RF propaga-tion, with RTK GNSS and WiFi ESP8266 radios, achieving accuracy as low as 1 meter for the static node on the field localization.Becker, Leandro BussUniversidade Federal de Santa CatarinaGrigulo, Juliano2020-03-31T13:27:39Z2020-03-31T13:27:39Z2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis63 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf360462https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/205106engreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-03-31T13:27:40Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/205106Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-03-31T13:27:40Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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