Integration of a Canine Agent in a Wireless Sensor Network for Information Gathering in Search and Rescue Missions

Search and rescue operations in the context of emergency response to human or natural disasters have the major goal of finding potential victims in the shortest possible time. Multi-agent teams, which can include specialized human respondents, robots and canine units, complement the strengths and weaknesses of each agent, like all-terrain mobility or capability to locate human beings. However, efficient coordination of heterogeneous agents requires specific means to locate the agents, and to provide them with the information they require to complete their mission. The major contribution of this work is an application of Wireless Sensor Networks (WSN) to gather information from a multi-agent team and to make it available to the rest of the agents while keeping coverage. In particular, a canine agent has been equipped with a mobile node installed on a harness, providing information about the dog’s location as well as gas levels. The configuration of the mobile node allows for flexible arrangement of the system, being able to integrate static as well as mobile nodes. The gathered information is available at an external database, so that the rest of the agents and the control center can use it in real time. The proposed scheme has been tested in realistic scenarios during search and rescue exercises

Contribuciones al desarrollo de sistemas de sensores basados en redes inalámbricas para aplicaciones con robots y sistemas autónomos.

Las redes de sensores inalámbricas facilitan la obtención de información cuantitativa de algún fenómeno con persistencia en el tiempo, en un área geográfica extensa, o en ambos casos. Sin embargo, cubrir una zona amplia normalmente requiere desplegar un elevado número de nodos de la red. En aplicaciones de robótica móvil, es deseable contar con tanta información del entorno como sea posible. Las redes de sensores pueden ser un elemento valioso, pero la propia naturaleza móvil de los robots obliga a contar con una red de nodos muy extensa. Esta tesis se centra en contribuir al desarrollo de redes de sensores inalámbricas que mejoren la capacidad de contar con información ambiental en un área extensa, con el propósito de avanzar hacia la integración con robots y sistemas autónomos. Se hace un recorrido por las principales tecnologías de redes inalámbricas centrándose en el protocolo ZigBee para las redes de corto alcance y LoRa para las de largo alcance. Se propone el desarrollo e implementación de un nodo móvil, que se ha montado a bordo de un vehículo eléctrico para la realización de los experimentos en el entorno urbano de la ciudad de Málaga. El uso de un nodo móvil, que se puede configurar con diferentes sensores según las necesidades, posibilita ampliar la extensión en redes de corto alcance y comprobar la cobertura de concentradores estáticos, desplegados en zonas de interés, en redes de largo alcance. El nodo móvil permite la implementación de una red de sensores inalámbrica híbrida basada en ZigBee, que es capaz de recolectar información ambiental en una zona geográfica amplia sin necesidad de enrutamiento de múltiples saltos o métodos de reubicación dinámica, dando como resultado alcance y flexibilidad mejorados con respecto a una red estática, incluso cuando está basada en una tecnología de largo alcance como LoRa