Redes de sensores sem fio
Redes de sensores sem fio - Premissas
• Eficiência de energia – Por possuírem
quantidades limitadas de energia e por ser
inviável a troca da bateria, é necessário que sejam
eficientes quanto ao uso.
• Baixo custo – Uma RSSF pode conter desde
centenas até milhares de nós sensores.
• Comunicação sem fio – São instaladas em
ambientes hostis sem infraestrutura fixa.
• Facilidade de programação – Possibilidade de
updates remotos.
• Tamanho – Os nós sensores devem ser pequenos
para facilitar o uso em todos os cenários possíveis.
Redes de Sensores Sem Fio
RSSF
Fenômeno
Sensor
Observador
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Redes de Sensores Sem Fio
• Sensor
– Monitora o fenômeno sob análise
– Formação: processador, rádio para comunicação,
memória e bateria
• Observador
– Corresponde ao usuário final
– Distância para o sensor influencia diretamente na
precisão das informações transmitidas sobre o
fenômeno
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Redes de Sensores Sem Fio
• Principais topologias
– Malha
– Árvore
– Estrela
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Principais Protocolos de RSSF
• Flooding
– Baseada em broadcast
– Ataques de Denial of
Service
– Pode causar alta
sobrecarga na rede
– Problemas comuns no
protocolo:
• IMPLOSÃO
• SUPERPOSIÇÃO
• Geographic
– Utiliza informações
geográficas para
roteamento dos dados
– Informações obtidas
através de GPS ou sistema
local válido para conjunto
de nós vizinhos
– Principais algoritmos de
roteamento:
• LEACH-C, ICA, Geographic
Routing Without Location
Information,
GeoMote,
GEAR, GPSR.
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Principais Protocolos de RSSF
• Gossiping
– Escolhe um vizinho aleatório para entregar a
mensagem
– Ao receber a informação um novo vizinho será
escolhido para a entrega da mensagem
– O processo segue até a mensagem ser entregue
ao nó sorvedouro
– O pacote pode percorrer a rede eternamente e
nunca ser entregue ao destino correto
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Redes de sensores sem fio móveis
• Nem todos os protocolos podem ser
usados (ZigBee não é viável)
• A forma de movimentação pode ser
independente do sensoriamento
• A coordenação do movimento pode
depender da rede de sensores
• Uma forma de coordenação é com o uso
de enxames de robôs
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Inteligência e robótica de enxames
“A
inteligência
de
enxames é um ramo da
inteligência
computacional que lida
com os sistemas naturais
e artificiais compostos
por muitos indivíduos
que coordenam com
controle descentralizado
e auto-organização.”
Marco Dorigo
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Inteligência e robótica de enxames
Inteligência
de Enxames
Robótica
de
Enxames
Robótica
Cooperativa
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Inteligência e robótica de enxames
• UAV – Unmanned Aerial Vehicle
• Idealizado inicialmente para fins militares
• Atualmente é utilizado em atividades de
resgate, patrulha ambiental, entre outras
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Protocolo desenvolvido na POLI
• Premissas
– Igualdade entre os nós sensores
– Fixação da estação base ou sorvedouro
– Mobilidade dos nós sensores
– Pacotes de dados transmitidos pelos nós sensore
– Empilhamento dos pacotes
– Retransmissão de pacotes
– Broadcasting de pacotes pela base
– Formato do pacote
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Protocolo Desenvolvido na POLI
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Protocolo Desenvolvido na POLI
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Fluxograma de Funcionamento
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Protocolo desenvolvido na POLI
• Objetivos do sincronismo dos UAVs
– Evitar colisões
– Manter conexões
– Respeitar os limites do espaço aéreo
𝑎𝑠𝑖𝑛𝑐𝑟𝑜𝑛𝑖𝑠𝑚𝑜 = 𝑎𝑎𝑛𝑡𝑖𝐶𝑜𝑙𝑖𝑠ã𝑜 + 𝑎𝑐𝑜𝑚𝑢𝑛𝑖𝑐𝑎çã𝑜
𝑑𝑏𝑎𝑠𝑒 = |𝑥𝑏𝑎𝑠𝑒 − 𝑥𝑢𝑎𝑣 |
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Protocolo desenvolvido na POLI
Teste no SUAVS – Swarm Unmanned Aerial Vehicle Simulator
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Experimentos e Resultados
Análises Dinâmicas – Inicialização em torno da estação base
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Experimentos e Resultados
Análises Dinâmicas – Diminuição da formação de subenxames
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Protocolo Desenvolvido na POLI
Obstacle
Target
Separate swarms with
their own routing bridges
UAV
Base
Routing Bridge
Sub-swarm
Collision sensor limit
Target sensor limit
20 limit
Communication sensor
Experimentos e Resultados
Análises Dinâmicas – Formação de pontes de roteamento
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