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Tipo do documento: Tese
Título: Algoritmos para rastreamento de alvos em áreas quantizadas com redes de sensores sem fio
Autor: Souza, Éfren Lopes de 
Primeiro orientador: Nakamura, Eduardo Freire
Resumo: Rastreamento de alvos em Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) é um tipo de aplicação em que os nós cooperam para estimar a posição de um ou mais objetos de interesse. Nesse contexto, este trabalho possui quatro contribuições. A primeira contribuição é um levantamento bibliográfico do estado-da-arte, em que identificamos três diferentes formulações de rastreamento e as classificamos de acordo com suas características. Além disso, dividimos o processo de rastreamento em componentes para facilitar o entendimento geral. A segunda contribuição é a elaboração e avaliação do algoritmo PRATIQUE para rastrear animais em florestas. Nesse caso, os nós são organizados em grade para viabilizar a utilização dos nós sensores nesse tipo de área, de forma que cada célula da grade é uma região que pode ser ocupada pelo alvo. O algoritmo estima a célula em que o alvo está, e usa previsão e um esquema híbrido de agrupamento para reduzir o custo de comunicação e garantir a precisão do rastreamento. Os resultados das simulações mostram que os erros de previsão são de aproximadamente uma célula. A terceira contribuição é o algoritmo TATI, esse algoritmo guia um objeto que visa alcançar o alvo. A rede é estruturada em faces para facilitar a cooperação entre os nós e reduzir o caminho entre o objeto guiado e o alvo. Os resultados mostram que o consumo de energia é reduzido em 15% e o objeto guiado fica cerca de 10m mais próximo do alvo, se comparado com a abordagem relacionada. A quarta contribuição é um esquema para executar as tarefas de localização e rastreamento simultaneamente para reduzir os erros dos algoritmos de localização baseados em alcance. As mensagens enviadas para rastrear o alvo são aproveitadas para filtrar os ruídos presentes nas estimativas de distância, reduzindo o erro de localização enquanto o rastreamento ocorre. Os resultados mostram que os erros de localização podem ser reduzidos em até 70%.
Abstract: Target tracking in Wireless Sensor Networks (WSNs) is an application in which the nodes cooperate to estimate the position of one or more objects of interest. In this context, the contributions of this work are fourfold. First, a survey the state-of-the-art about target tracking algorithms, in which we identified three formulations of tracking problem, and we classified them according to their characteristics. Furthermore, we divided the target tracking process in components to make the general understanding easier. Second, we propose and evaluate the PRATIQUE algorithm for tracking animals in forests. In this case, the nodes are organized into a grid to make feasible the use of sensor nodes in this kind of area in such a way that each cell of the grid is a region that can be occupied by the target. The algorithm estimates the cell where the target is, and uses predictions and hybrid clustering to reduce the communication cost and ensure the tracking accuracy. The results of the simulations show that prediction errors are approximately one cell. The third contribution is the TATI algorithm, this algorithm guides a tracker to approach the target. The sensor network is organized into faces to make the cooperation among the nodes easier, and reduce the path between the tracker and the target. The results show that energy consumption is reduced by 15%, and the tracker stays about 10m closer to the target, compared to the baseline. The fourth contribution is a scheme for performing localization and tracking tasks simultaneously in such a way that errors of range-based localization algorithms are reduced. This algorithm takes advantage of the messages sent to track the target to filter the noise in the distance estimation, reducing localization errors while tracking. The results show that the localization errors can be reduced by up to 70%.
Palavras-chave: Rastreamento de alvos
Algoritmos distribuídos
Algoritmos de localização
Estrutura de faces
Target tracking
Distributed algorithms
Localization algorithms
Área(s) do CNPq: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA: CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Amazonas
Sigla da instituição: UFAM
Departamento: Instituto de Computação
Programa: Programa de Pós-graduação em Informática
Citação: SOUZA, Éfren Lopes de. Algoritmos para rastreamento de alvos em áreas quantizadas com redes de sensores sem fio. 2014. 203 f. Tese (Doutorado em Informática) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2014.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.ufam.edu.br/handle/tede/4154
Data de defesa: 28-Mar-2014
Aparece nas coleções:Doutorado em Informática

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