Algoritme distribuït per al seguiment de múltiples objectes en una xarxa de sensors sense fils utilitzant estratègies de difusió i combinadors adaptatius

Projecte de mobiltat a Northeastern UniversityLas redes de sensores inalámbricos se han ido usando cada vez más en los últimos años debido a su capacidad de observar el entorno, procesar datos y tomar decisiones. Estas características han ganado importancia en el ámbito de detección y localización de objetos, vigilancia y control del medio ambiente. Específicamente, hay una tendencia de resolver de estos problemas de manera distribuida, es decir, sin el uso de un nodo central que controla todos los datos generados y intercambiados a través de la red. Este proyecto presenta un algoritmo para el seguimiento y localización de múltiples objetos de manera distribuida utilizando una red de sensores inalámbricos. Además de las ubicaciones de los objetos, se considera que la amplitud del campo que generan es un parámetro desconocido a estimar. El algoritmo propuesto se basa en un esquema de cooperación de difusión; esquema que ha demostrado proporcionar buenos rendimientos en aplicaciones distribuidas. Nuestro algoritmo se basa en un seguimiento explícito y no lineal que, como tal, no está restringido a una rejilla de cuantificación previamente establecida en el espacio donde se encuentran los sensores. Permitimos enlaces de comunicación imperfectos, en donde los paquetes de información se pueden perder, e implementamos una estrategia eficaz de combinación adaptativa para mejorar la robustez frente a errores en los nodos y enlaces. El rendimiento del algoritmo propuesto se analiza en términos del error cuadrático medio en función de la relación señal a ruido, en situaciones con diferente número de objetos que se mueven a través del campo y diferente probabilidad de pérdida de paquetes.Wireless sensor networks (WSN) have been attracting attention over the past years owing to their capability to observe the environment, process the data, and make decisions. These features have gained importance in the context of object detection and localization, surveillance, and environmental monitoring. Specifically, there is an ongoing trend of solving these problems in a distributed manner, i.e., without the use of a central node controlling all the data generated and exchanged over the network. This project presents an algorithm for tracking multiple objects in a distributed manner using a wireless sensor network. In addition to the objects' locations, the strength of the field that they generate is considered as an unknown parameter to be estimated. The proposed algorithm is based on a diffusion cooperation scheme, which has been shown to provide good performance in distributed implementations. Our algorithm is based on explicit, non-linear tracking, and as such is not restricted to a pre-specified quantization grid in space. We allow for imperfect communication links, where information packets can be lost, and rely on an efficient adaptive combination strategy to improve robust- ness to node and link failures. Performance is analyzed in terms of the mean-squared error (MSE) as a function of the signal-to-noise ratio (SNR), in situations with different number of objects moving across the field and different probability of packet loss.Les xarxes de sensors sense fils han estat utilitzant-se cada vegada més en els últims anys gràcies a les seves capacitats d'observar l'entorn, processar dades i prendre decisions. Aquestes característiques han guanyat importància en l'àmbit de la detecció i localització d'objectes, vigilància i control del medi ambient. Específicament, hi ha una tendència de resoldre aquests problemes de manera distribuïda, és a dir, sense l'ús d'un node central que controla totes les dades generades i intercanviades dins la xarxa de sensors. Aquest projecte presenta un algoritme pel seguiment i localització de múltiples objectes de manera distribuïda utilitzant una xarxa de sensors sense fils. A demés de les posicions dels objectes, es considera que l'amplitud del camp que generen és un paràmetre desconegut a estimar. L'algoritme proposat es basa en un esquema de cooperació de difusió; esquema que ha demostrat proporcionar resultats satisfactoris en aplicacions distribuïdes. El nostre algoritme es basa en un seguiment explícit i no lineal que, com a tal, no està restringit a una graella de quantificació prèviament establerta en l'espai on es troben els sensors. Permetem enllaços de comunicació imperfectes, on els paquets d'informació es poden perdre, i implementem una estratègia eficaç de combinació adaptativa per millorar la robustesa davant d'errors en nodes i enllaços. El rendiment de l'algoritme proposat s'analitza en termes de l'error quadràtic mig en funció de la relació senyal soroll, en situacions amb diferent número d'objectes que es mouen a través del camp i diferent probabilitat de pèrdua de paquets