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Prototypage rapide et évaluation en conditions d’opération réelles d’algorithmes de localisation pour les réseaux de capteurs sans fil.

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Guadane, Mohamed (2017). Prototypage rapide et évaluation en conditions d’opération réelles d’algorithmes de localisation pour les réseaux de capteurs sans fil. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en télécommunications, 73 p.

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Résumé

Les réseaux de capteurs sans fil (RCSFs) sont l’un des domaines de recherche les plus populaires sur lesquels travaillent des chercheurs de différentes disciplines depuis plusieurs années. Un RCSF est constitué de petits capteurs à faible coût qui sont généralement déployés dans une zone d’intérêt et peuvent interagir avec l’environnement en détectant ou en contrôlant des paramètres physiques tel que la température, la lumière, la pression, etc. et offrent des possibilités de surveiller et de contrôler des maisons, des villes et des environnements. Ces dispositifs ont une capacité de calcul très limitée, et ils sont alimentés par de petites batteries ou un composant de captage d’énergie, et ils communiquent par des liaisons sans fil. Les RCSFs collectent les données des capteurs et les transmettent à une station centrale (noeudpuits). Cependant, ces données sont souvent totalement ou partiellement inutiles si l’emplacement à partir duquel elles ont été mesurées est inconnu, ce qui fait de la localisation des noeuds une tâche essentielle dans les RCSFs à saut multiple. Il est donc crucial de connaître l’emplacement des noeuds de capteurs sans fil, par exemple dans des applications telles que la surveillance des pipelines dans les zones arides, le suivi des animaux, la détection des incendies dans les forêts, etc. Plusieurs algorithmes de localisation ont été proposés. Une de ces techniques, qui a été largement étudiée dans la littérature, est le DV-Hop. Afin de développer davantage cet axe de recherche, le travail présenté dans ce mémoire consiste à développer et analyser les performances d’une nouvelle version améliorée de cette technique de référence en utilisant une nouvelle expression pondérée de la taille du saut et son évaluation en conditions d’opération réelles sur des platformes MICAz à l’aide de système d’exploitation open source Contiki et le simulateur COOJA. Les résultats de la simulation par Matlab montrent une amélioration de la performance en termes de précision de localisation. De plus, l’implémentation de cet algorithme en utilisant des noeuds capteurs réels présente un proof-of-concept valorisable aux yeux de la communauté scientifique et industrielle.

Abstract

Wireless sensor networks (WSN) are one of the most popular research domains that researchers from different disciplines have been working on for the last several years. A WSN consists of individual low-cost tiny sensor devices that are usually scattered in a sensor field and are able to interact with the environment by sensing or controlling physical parameters such as temperature, light, pressure, etc and provide unprecedented opportunities for monitoring and controlling homes, cities, and the environment. These devices have a very limited computational capability, are powered by small batteries or an energy harvesting component, and communicate over wireless links. WSNs gather sensor data and forward it to a central station (sink). However, their data are often fully or partially meaningless if the location from where they have been measured is unknown, making the nodes localization an essential task in multi-hop WSNs. It is therefore crucial to know the locations of wireless sensor nodes location, for instance in applications such as pipeline monitoring in arid areas, animal tracking, forest fire detection, etc. Various localization algorithms have been proposed. One of the widely investigated WSN localization techniques is the DV-Hop. In order to further develop this line of research, the work presented in this thesis consists to develop and analyze the performance of a new enhanced version of this reference technique using a novel weighted hop-size expression and its implementation in the real-world motes on MICAz platforms using the Contiki open source operating system and a COOJA simulator. The Matlab simulation results indicate an improvement of the performance in terms of accuracy, and the implementation on real-world motes makes a proof-of-concept of our proposed localization algorithm.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Affes, Sofiène
Co-directeurs de mémoire/thèse: Samet, Abdelaziz
Mots-clés libres: Contiki-Cooja; DV-Hop; localisation; MICAz; range-free; RCSF; Wireless Sensor Networks
Centre: Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt: 10 mai 2018 14:50
Dernière modification: 10 mai 2018 14:50
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/6928

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