Path planning and localization for mobile anchor based wireless sensor networks
Hareketli çapaya dayalı kablosuz sensör ağlar için rota planlama ve konumlandırma
- Tez No: 475036
- Danışmanlar: PROF. DR. TEMEL ENGİN TUNCER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kablosuz sensör ağlarda, güç ve işlem kabiliyeti sınırlı sensörler geniş bir alana dağıtılmış bulunmaktadırlar. Sensörleri konumlandırma problemi büyük önem arz etmektedir. Genellikle, sensör konumlandırmada bilinen çapa pozisyonları kullanılmaktadır. Çapa düğümü oluşturmanın basit ve etkin bir yolu da GPS birimi bulunan hareketli çapaların kullanılmasıdır. Bu tezde, gözetim alanını tarayarak sensörlerle iletişime girmek ve bu sensörleri konumlandırmak için tek bir hareketli çapa kullanılmaktadır. Bu sebeple hareketli çapa için en iyi rotayı planlamak büyük önem taşımaktadır. Rota uzerindeki hareketli çapa durakları, sensör konum kestiriminde kullanılan çapa düğümlerini oluşturmaya yaramaktadır. En az mesafe katedip en az sayıda çapa düğümü kullanarak, mümkün olan en çok sensörü konumlandırmak için çeşitli rota planlama yöntemleri önerilmektedir. Bu tezde, hareketli çapaya dayalı kablosuz sensör ağlar için rota planlama ve konumlandırma konusu işlenmektedir. Sabit ve dinamik durumlar için iki yeni rota planlama algoritması önerilmektedir. Bu yaklaşımlar, gözetim alanını en kısa yolu katedip en az sayıda düğümde duraklayarak kapsamak için hareketli çapa kullanmaktadırlar. Bununla birlikte, sensör ağını imecesiz olarak konumlandırmak için almaşık enküçültme algoritması önerilmektedir. Dış bükey olmayan, NP zor konumlandırma problemi yarı dışbükey bir forma getirilerek özyineli bir şekilde çözülmektedir. Önerilen rota planlama algoritmaları, simulasyonlar yardımıyla alternatif yaklaşımlarla karşılaştırılmaktadır. Sonuçlar göstermektedir ki, iki yaklaşım da daha çok sensörü daha kısa yol katedererek ve daha az çapa düğümü oluşturarak konumlandırmaktadır. Öte yandan, almaşık enküçültme algoritması sensör konumlandırma problemi için etkin bir çözüm sağlamaktadır. Simulasyon sonuçlarına göre önerilen konumlandırma yöntemi hata birikmesine alternatif yöntemlerden daha az eğilimlidir.
Özet (Çeviri)
In wireless sensor networks, sensors with limited resources are distributed in a wide area. Localizing the sensors is an important problem. Anchor nodes with known positions are used for sensor localization. A simple and efficient way of generating anchor nodes is to use mobile anchors which have built-in GPS units. In this thesis, a single mobile anchor is used to traverse the region of interest to communicate with the sensor nodes and identify their positions. Therefore planning the best trajectory for the mobile anchor is an important problem in this context. The mobile anchor stops on the trajectory to generate anchor nodes which are used in the position estimation of the unknown sensors. Various path planning methods for mobile anchors are proposed to localize as many sensors as possible by following the shortest path with minimum number of anchors. In this thesis, path planning and localization for mobile anchor based wireless sensor networks are investigated. Two novel path planning algorithms are proposed for static and dynamic schemes. These approaches use mobile anchors to cover the monitoring area with minimum path length and by stopping at minimum number of nodes. Moreover, alternating minimization algorithm is proposed for localizing the unknown sensor nodes non-cooperatively. The non-convex, NP-hard node localization problem is converted into a biconvex form and solved iteratively. The performances of the proposed path planning algorithms are compared with alternative approaches through simulations. The results show that more sensors are localized with less anchors in a shorter path and time for both schemes. Furthermore, alternating minimization algorithm provides an effective solution for the sensor localization problem. The simulation results show that the proposed localization approach is less prone to error accumulation than the alternative methods.
Benzer Tezler
- Kablosuz algılayıcı ağlar için tek çapalı yeni bir yol planlama modeli: N-Hex benzetimi
A novel path planning model with single anchor for wireless sensor networks: N-Hex simulation
DOĞAN YILDIZ
Doktora
Türkçe
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOndokuz Mayıs ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERAP KARAGÖL
- Dağıtık mobil robotlar için yeni bir otonom yol planlama ve engel tespit sisteminin tasarımı
Design of a new path planning and obstacle detection system for distributed mobile robots
GÖKHAN ATALI
Doktora
Türkçe
2018
Mekatronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNAN SERDAR ÖZKAN
- Improving the accuracy of a mobile robot for localization and mapping of an unknown environment
Bilinmeyen bir ortamın haritasını çıkartması ve kendi yerini doğrulaması için, gezici bir robotun hassasiyetinin geliştirilmesi
GÜLŞAH GÜMRÜKCÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. İLHAN KONUKSEVEN
- Mobil robotlarda çoklu-sensör veri füzyonu teknikleri ile lokalizasyon ve harita oluşturma
Localization and map building for mobile robots using Multi-sensör data fusion techniques
LEVENT YENİLMEZ
Doktora
Türkçe
2001
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ. DR. HAKAN TEMELTAŞ
- Otonom araçlar için yol bulma probleminin genetik algoritmalar ve FPGA ile çözümü ve gerçekleştirilmesi
The solution and implementation of path planning problem with genetic algorithms and FPGA for autonomous vehicles
ADEM TUNCER
Doktora
Türkçe
2013
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKocaeli ÜniversitesiElektronik ve Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET YILDIRIM