[論文レビュー] Accurate location estimation of moving object with energy constraint & adaptive update algorithms to save data

Vijay Bhaskar Semwal, Karthik Kumar+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 5, 2011

Energy Efficient Wireless Sensor Networks参考文献 9被引用数 13

ひとこと要約

本稿では、移動対象物の追跡のためのエネルギー効率的で適応的なロケーションプロトコルを提案する。このプロトコルは、3つのセンサーノードのみを用い、ボロノイ図と予測に基づくアクティブアップデートアルゴリズムを活用することで、データ送信とエネルギー消費を最小限に抑える。本手法は、移動パターンに関係なく、ネットワークのオーバーヘッドを低減し、ネットワークのライフタイムを延長しながら、高い位置推定精度を達成する。

ABSTRACT

In research paper "Accurate estimation of the target location of object with energy constraint & Adaptive Update Algorithms to Save Data" one of the central issues in sensor networks is track the location, of moving object which have overhead of saving data, an accurate estimation of the target location of object with energy constraint .We do not have any mechanism which control and maintain data .The wireless communication bandwidth is also very limited. Some field which is using this technique are flood and typhoon detection, forest fire detection, temperature and humidity and ones we have these information use these information back to a central air conditioning and ventilation system. In this research paper, we propose protocol based on the prediction and adaptive based algorithm which is using less sensor node reduced by an accurate estimation of the target location. we are using minimum three sensor node to get the accurate position .We can extend it upto four or five to find more accurate location but we have energy constraint so we are using three with accurate estimation of location help us to reduce sensor node..We show that our tracking method performs well in terms of energy saving regardless of mobility pattern of the mobile target .We extends the life time of network with less sensor node. Once a new object is detected, a mobile agent will be initiated to track the roaming path of the object. The agent is mobile since it will choose the sensor closest to the object to stay. The agent may invite some nearby slave sensors to cooperatively position the object and inhibit other irrelevant (i.e., farther) sensors from tracking the object. As a result, the communication and sensing overheads are greatly reduced.

研究の動機と目的

• 限られたバッテリー駆動時間を有する無線センサーネットワークにおいて、正確でエネルギー効率の良い移動対象物の追跡を実現すること。
• 追跡中にアクティブなセンサーノードの数を最小限に抑えることで、データ送信およびセンシングのオーバーヘッドを低減すること。
• 適応的アップデートアルゴリズムと知的なノード選択を用いることで、ネットワークのライフタイムを延長すること。
• 厳しいエネルギー制約下でも高いロケーション推定精度を維持すること。
• 多様な移動パターンに適応できるスケーラブルで低オーバーヘッドのソリューションを開発すること。

提案手法

• 移動対象物に近いセンサーノードを、ボロノイグラフに基づいたアプローチで最適に選択する。
• 移動エージェントを、ターゲットに最も近いセンサーノードに移動させることで、重複するセンシングと通信を削減する。
• 近くで関連性のあるセンサーノード（スレーブ）のみを選択的にアクティブ化するアクティブアップデートアルゴリズムを適用する。遠く離れたまたは関係のないノードは抑制する。
• ピギーバックを活用して隣接ノードにデータを転送することで、データ損失とストレージオーバーヘッドを低減する。
• 将来のターゲット位置を推定するための3次元線形予測モデルを用いることで、頻繁なセンシングと報告を削減する。
• テストと検証のために、C#.NETベースのシミュレータ（Trisim）に4層アーキテクチャ（ビジネス、UI、データベース、シミュレーション）を実装する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 エネルギー制約下で、3つのセンサーノードのみを用いても、移動対象物の正確なロケーションを達成できるか？
• RQ2 提案された適応的アップデートアルゴリズムは、WSNにおける通信およびセンシングのオーバーヘッドをどのように低減するか？
• RQ3 モバイルエージェントベースのトラッキングメカニズムは、さまざまな移動モデルにおいて、エネルギー効率をどの程度向上させるか？
• RQ4 ピギーバックは、ネットワークにおけるデータの信頼性とストレージオーバーヘッドの低減にどのように寄与するか？
• RQ5 提案されたシステムにおいて、ロケーション推定精度とアクティブなセンサーノードの数のトレードオフはどのようなものか？

主な発見

• 提案手法は、3つのセンサーノードのみを用いても、正確なターゲットロケーション推定を達成でき、ハードウェアおよびエネルギーコストを顕著に低減する。
• シミュレーション結果から、3ノードのロケーションが4ノードの設定を上回るエネルギー効率とネットワークライフタイムを達成することが示された。
• ランダムウェイポイントおよびガウス・マルコフモデルを含む、さまざまな移動パターンに対しても、高い精度と低いオーバーヘッドを維持する。
• ピギーバックは、通信負荷を増加させることなく、データ損失とストレージオーバーヘッドを効果的に低減し、信頼性を向上させる。
• モバイルエージェントメカニズムにより、動的に最も近いアクティブなノードを選択することで、重複するセンシングと通信が効果的に最小限に抑えられた。
• ネットワークサイズが増加すると負荷も増加するが、DBセンサーモーティルが、低負荷と高い精度を維持する点で最も優れた性能を示した。