DÉPLOIEMENT D’UN RÉSEAU DE CAPTEURS SANS FIL … · Problématique • Les algorithmes...

Mir Abolfazl Mostafavi Directeur, Centre de recherche en géomatique (CRG)

Meysam Argany, Reda Yaagoubi, Christian Gagné

CRG, Université Laval Avril 2012

DÉPLOIEMENT D’UN RÉSEAU DE CAPTEURS SANS FIL BASÉ SUR LES

SYSTÈMES D’INFORMATION GÉOGRAPHIQUE : UNE APPLICATION

INNOVANTE À L’AIDE D’ArcGIS DE ESRI

INTRODUCTION

• Les récentes avancées des technologies de capteurs et de télécommunication ont permis le développement de différents types de réseaux de capteurs sans fil

• Ces réseaux permettent l’acquisition, le suivi et la communication de l’information spatio-temporelle, en temps réel, sur divers événements

• Applications: Villes intelligentes (Smart Cities), transport intelligent (Internet physique), environnements réactifs, etc.

http://www.oring-networking.com

Problématique

• Les algorithmes d’optimisation pour le déploiement de réseaux de capteurs ne considèrent pas : – La topographie du terrain

– Les obstacles présents dans l’environnement (bâtiments, arbres, …)

– La limite de la portée variable des capteurs

– Le dynamisme de l’environnement et l’adaptation du réseau

– La qualité des données utilisées pour l’optimisation de réseaux de capteurs

SII-PIV-70 placement des capteurs

Intégration de la programmation génétique évolutionnaire et des techniques d'analyse de terrain dans les systèmes de placement des capteurs à base de SIG

• Montant: 250 000$

• Source: Réseau GEOIDE

• Durée: 2010 – 2012

• Chercheurs : C. Gagné(resp.), M. Mostafavi, Marc Parizeau, Leung, Henry

• Partenaires : Valcartier, MacDonald, Dettwiler and Associates ltd.

Objectifs du Projet

• Modélisation mathématique de la performance d’un capteur (portée, batterie, etc. )

• Amélioration des algorithmes locaux et globaux d’optimisation de placement de réseaux de capteurs.

• Intégration de l’information spatio-temporelle avec les algorithmes d’optimisations locaux

Placement de capteurs et leur optimisation

Optimisation locale

Analyse spatiale de visibilité 2D 2.5D et 3D

SIG

2D et 3D

Base de connaissances

spatiales

Méthode locale d’optimisation basée

sur le diagramme Voronoi

Principe d’optimisation locale

• Méthode basée sur le digramme Voronoi qui permet de : – Identifier la zone d’influence de

chaque capteur

– Définir le voisinage entre les capteurs (intelligence locale topologique)

– Utiliser les fonctions dynamiques pour l’ajout, le déplacement ou l’élimination des capteurs en fonction de la couverture du réseau

v1

v2

v3

v4

p1

p2 s

S0 S4

S1

S2 S3

Optimisation sur quelle base? • Le moteur d’optimisation proposé doit être

alimenté par l’intelligence géospatiale locale de l’environnement

• Cette connaissance est produite par diverses fonctionnalités qui sont offertes par un outil comme ArcGIS : – BD de l’environnement – Information sur le réseau de capteurs initial – Modèle numérique de terrain – Modèle urbain 3D – Analyse de visibilité 2.5D et 3D – Intégration de ces informations dans le modèle d’optimisation et calcul de la couverture spatiale du réseau.

Cas d’étude

Extrait d’un modèle 3D vectoriel de la ville de Québec (communauté métropolitaine de Québec)

Analyse de Visibilité 3D

Analyse de visibilité en format vectoriel (précise mais pas encore efficace)

Résultats préliminaires • Application à deux types d’environnement (urbain et naturel) • Un ensemble de 10 capteurs (de type caméra) avec une portée de 50 mètres

Modèle numérique du

terrain

Positions initiales des

capteurs Couverture avant

l’optimisation

Couverture après

l’optimisation

Cas Visibilité

(no. de pixels) Visibilité (%)

Couverture

(no. de pixels)

Couverture

(%)

Environnement urban Avant l’optimisation 23458 22 16810 23

Après l’optimisation 37463 34 25174 37

Environnement naturel Avant l’optimisation 60250 67 40806 66

Après l’optimisation 63995 71 43952 71

Conclusions

• Travaux futurs – Analyse de l’impact de la qualité des données 2D et 3D sur

l’optimisation d’un réseaux de capteurs

– Analyse de l’impact des niveaux de détails d’un modèle urbain 3D sur l’optimisation d’un réseau de capteurs

• Conclusions – La connaissance de l’environnement est indispensable pour le

placement optimal d’un réseau de capteurs

– Le logiciel ArcGIS présente de nombreuses fonctionnalités de modélisation, d’analyse et de visualisation 2D et 3D très intéressantes. ces fonctionnalités servent à la création des bases de connaissances sur l’environnement pour le moteur d’optimisation locale d’un réseau de capteurs

– L’efficacité de certains de ces outils a besoin d’être améliorée

Nous contacter

Mir Abolfazl Mostafavi

Directeur, Centre de Recherche en Géomatique

mir-abolfazl.mostafavi@scg.ulaval.ca

(418) 656-2131 poste 2750

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