Locating nodes in mobile sensor networks more accurately and faster

2007-2008 > Academic research: refereed > Refereed conference paperVersion of RecordPublishe

Enabling wireless sensors localization in dynamic indoor environments

Wireless sensors networks localization is an important area that attracts significant research interest. Localization is a fundamental problem that must be solved in order to support location-aware applications. The growing demand of location-aware applications requires the development of application-oriented localization solutions with appropriate trade offs between accuracy and costs. The present thesis seeks to enhance the performance of simple and low-cost propagation based localization solutions in dynamic indoor environments. First, an overview of the different approaches in wireless sensors networks localization is provided. Next, sources of received signal strength variability are investigated. Then, the problems of the distance-dependant path loss estimation caused by the radio channel of dynamic indoor situations are empirically analyzed. Based on these previous theoretical and empirical analysis, the solution uses spatial and frequency diversity techniques, in addition to time diversity, in order to create a better estimator of the distance-dependent path loss by counteracting the random multipath effect. Furthermore, the solution attempts to account for the random shadow fading by using "shadowing-independent" path loss estimations in order to deduce distances. In order to find the unknown sensor's positions based on the distance estimates, the solution implements a weighted least-squares algorithm that reduces the impact of the distance estimates errors in the location estimate

WIRELESS SENSOR NETWORKS LOCALIZATION ALGORITHMS: A COMPREHENSIVE SURVEY

ABSTRAC

Kablosuz algılayıcı ağlar ile acil durum tespit sistemi tasarımı ve uygulaması

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır.Kablosuz Algılayıcı Ağlar (KAA'lar), bulundukları ortamdaki fiziksel büyüklükleri algılayabilmeleri, küçük boyutları, bakım gerektirmeyen yapıları gibi özelliklerinden dolayı son zamanlarda birçok uygulamada tercih edilmektedir. Uygulama alanları arasında özellikle askeri kullanım amaçlı keşif/gözlem, sivil amaçlı yangın, sel, deprem gibi doğal afet izleme ve bina otomasyon sistemleri sayılabilir.Bu tez çalışmasında, yeni bir yaklaşım olarak KAA'ların kullanıldığı, bir Acil Durum Tespit Sistemi (K-ADTS) tasarımı ve uygulaması sunulmuştur. K-ADTS ile deniz taşıtlarında Denize Adam Düştü (DAD) durumundaki ilk ve hızlı müdahale sorununa çözüm üretilmiştir. Denizcilik sektöründe karşılaşılan sorunların başında gelen DAD durumu, sistemin en temel avantajı olan gerçek zamanlı algılama ve konum tespiti ile çözülmüştür. Mevcut geleneksel çözümlerin içermediği acil durum alanının gerçek zamanlı aydınlatılması da sistemin önemli bir diğer avantajıdır. Gözetmen denetimindeki anlık konum bilgisine ek olarak olay yeri aydınlatması, sistemin en zor gece şartlarında dahi başarımını garanti etmektedir. Diğer taraftan sistemin bir parçası olan maliyet-etkin KAA altyapısı, standartlaştırma çalışmalarına da esas oluşturabilecek şekilde ilk kez kullanılmıştır. Günümüz geleneksel sistemlerin acil durumlarda sekiz saat çalışabilme özelliklerine karşın, K-ADTS yaklaşık bir yıl bakımsız çalışabilme yeteneği ile öne çıkmaktadır. Sistemin temel üstünlükleri, kurulum basitliği, standart enerji kaynakları kullanımı ve bakım maliyetlerinin düşüklüğüdür. Gerçekleştirilen K-ADTS, genel olarak maliyet-etkin donanım ve yazılım bileşenlerinden oluşmaktadır ve KAA'ların tüm uygulama özelliklerini ve üstünlüklerini ihtiva etmektedir.Bu tez çalışması Sanayi ve Ticaret Bakanlığı, Denizsan A.Ş. ve BADER Barbaros Denizciler Derneği tarafından 00246.stz.2008-1 numaralı proje kapsamında desteklenmiştir.Wireless Sensor Networks (WSNs) are preferred due to their advantageous sensing and wireless communication features for many application areas including military, automation, agriculture and disaster discovery & recovery.In this thesis, we present an emergency discovery system designed and implemented using a WSN, shortly named as K-ADTS. It mainly aims at handling the Man Over Board (MOB) emergency cases in ships and enabling a fast MOB alarm discovery and rescue. A MOB alarm is easily observed and dealt with through use of the most important attributes of the WSN (i.e., real-time sensing and location estimation). Lighting up the MOB area is another useful feature of the proposed system compared to its classical counterparts. This ensures a highly effective and fast rescue process in the nighttimes. The K-ADTS design & implementation using the cost-effective WSN infrastructure provides the means for standardization efforts as well. Easy installation, long life time and maintenance free operation are the key outcomes of the implemented K-ADTS system consisting of well integrated hardware and software components.This thesis project (00246.stz.2008-1) was supported by Sanayi ve Ticaret Bakanlığı, Denizsan A.Ş. and BADER Barbaros Denizciler Derneği

Locating sensors in concave areas

Abstract — In sensor network localization, multihop based approaches were proposed to approximate the shortest paths to Euclidean distances between pairwise sensors. A good approximation can be achieved when sensors are densely deployed in a convex area, where the shortest paths are close to straight lines connecting pairwise sensors. However, in a concave network, the shortest paths may deviate far away from straight lines, which leads to erroneous distance estimation and inaccurate localization results. In this paper, we propose an improved multihop algorithm which can recognize and filter out the erroneous distance estimation, and therefore achieve accurate localization results even in a concave network. I