Original title: Výběr referenčních uzlů pro bezkotevní lokalizační techniky v bezdrátových senzorových sítích
Translated title: Reference Nodes Selection for Anchor-Free Localization in Wireless Sensor Networks
Authors: Šimek, Milan ; Makáň, Florian (referee) ; Diviš, Zdeněk (referee) ; Komosný, Dan (advisor)
Document type: Doctoral theses
Year: 2010
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract: [eng] [cze]
Dizertační práce se zabývá návrhem nového bezkotevního lokalizačního algoritmu sloužícího pro výpočet pozice uzlů v bezdrátových senzorových sítích. Provedené studie ukázaly, že dosavadní bezkotevní lokalizační algoritmy, pracující v paralelním režimu, dosahují malých lokalizačních chyb. Jejich nevýhodou ovšem je, že při sestavení množiny referenčních uzlu spotřebovávají daleko větší množství energie než algoritmy pracující v inkrementálním režimu. Paralelní lokalizační algoritmy využívají pro určení pozice referenční uzly nacházející se na protilehlých hranách bezdrátové sítě. Nový lokalizační algoritmus označený jako BRL (Boundary Recognition aided Localization) je založen na myšlence decentralizovaně detekovat uzly ležící na hranici síti a pouze z této množiny vybrat potřebný počet referenčních uzlu. Pomocí navrženého přístupu lze znažně snížit množství energie spotřebované v průběhu procesu výběru referenčních uzlů v senzorovém poli. Dalším přínosem ke snížení energetických nároku a zároveň zachování nízké lokalizační chyby je využití procesu multilaterace se třemi, eventuálně čtyřmi referenčními body. V rámci práce byly provedeny simulace několika dílčích algoritmu a jejich funkčnost byla ověřena experimentálně v reálné senzorové síti. Navržený algoritmus BRL byl porovnán z hlediska lokalizační chyby a počtu zpracovaných paketů s několika známými lokalizačními algoritmy. Výsledky simulací dokázaly, že navržený algoritmus představuje efektivní řešení pro přesnou a zároveň nízkoenergetickou lokalizaci uzlů v bezdrátových senzorových sítích. The doctoral thesis is focused on a design of a novel anchor free localization algorithm for wireless sensor networks. As introduction, the incremental and concurrent anchor free localization algorithms are presented and their performance is compared. It was found that contemporary anchor free localization algorithms working in the concurrent manner achieve a low localization error, but dissipate signicant energy reserves. A new Boundary Recognition Aided Localization algorithm presented in this thesis is based on an idea to recognize the nodes placed on the boundary of network and thus reduce the number of transmission realized during the reference nodes selection phase of the algorithm. For the position estimation, the algorithm employs the multilateration technique that work eectively with the low number of the reference nodes. Proposed algorithms are tested through the simulations and validated by the real experiment with the wireless sensor network. The novel Boundary Recognition Aided Localization algorithm is compared with the known algorithms in terms of localization error and the communication cost. The results show that the novel algorithm presents powerful solution for the anchor free localization.
Keywords: Bezdrátové senzorové sítě; bezkotevní lokalizace; detekce hranic sítě; energetická spotřeba; simulace.; síla signálu; výpočet vzdálenosti; Anchor-Free Localization; Boundary Recognition; Communication Cost; Distance Estimation; Energy Consumption; Signal Strength; Simulation.; Wireless Sensor Networks

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/20917

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-561049


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses