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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
(418) 656-2131 poste 2750
www.crg.ulaval.ca
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