Chapter 5: Sensor Tasking and Control
description
Transcript of Chapter 5: Sensor Tasking and Control
![Page 1: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/1.jpg)
Chapter 5:Sensor Tasking and Control
Riikka Asikainen
![Page 2: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/2.jpg)
Riippuvuuksien etsintä
Sensorien tehtävät etsittäessä tilan tai ajan yhteyttä ympäristön ominaisuuksiin
vs.Tarkat arviot yksittäisten kohteiden paikasta ja
asennosta
![Page 3: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/3.jpg)
Riippuvuuksien etsintä
Kohteiden yleisluontoinen käytös, kohteiden suhteet ja kohteiden muodostaman ryhmän käytös voi olla helpommin havaittavissa ja seurattavissa kuin yksittäisen kohteen tarkka käytös ja liike.
=>Arvioimalla kerättävä tieto ja suoritettava tehtävä voidaan resurssit jakaa tehokkaasti
![Page 4: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/4.jpg)
Esimerkki: Olenko piiritetty?
• Havainnointistrategia: yhteydet ajoneuvojen joukossa selvittämättä ensin tarkkoja paikkoja
• Piiritetty?: onko piirittäjien muodostaman alueen sisällä?• Jaetaan pienempiin osiin• Valitaan sensorit
– Mahdollisimman varma tulos– Mahdollisimman vähän kyselyjä
![Page 5: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/5.jpg)
Siirtyvä tietokeskittymä
• Dynaaminen reititystapa– Tilatieto annetaan solmuille, jotka ovat lähempänä
kiinnostavan tiedon havainnointipaikkaa– Solmu päivittää tilatiedon omilla mittauksillaan– Antaa tilatiedon seuraavalle, jonka olettaa voivan
tarkentaa tulosta
![Page 6: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/6.jpg)
Paikallisesti optimaali reititys
• Kyselyn suuntaa ohjaavat yksittäisten solmujen päätökset
• Valintakriteerejä– Valitaan solmu, joka parhaiten toteuttaa funktion
tavoitteen– Valitaan solmu funktion gradientin suunnasta– Maantieteellisessä reitityksessä valitaan solmu
lähinnä optimaalista asemaa. Optimaalinen asema perustetaan sen hetken tiedoille ja voi muuttua matkalla.
– Valitaan gradientin suunnasta, mutta painotetaan optimaaliin päin
![Page 7: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/7.jpg)
Paikallisesti optimaali reititys
• Jotta paikallisten arvioiden teko olisi mahdollista, pitää kyselyyn liittää tieto tämänhetkisestä arviosta ja sen epävarmuudesta
• Reititystapa on ”ahne” => reitti vain paikallisesti optimi• Kyselyn tulokset tarkentuvat kyselyn edetessä
– Kun riittävä tarkkuus saavutettu, voidaan kysely terminoida
• Tulokset lähetetään kyselyn tehneelle solmulle tai luetaan suoraan verkon solmuilta
![Page 8: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/8.jpg)
Simulaatio
• Sama algoritmi, lähtösolmu ja kohde• Muuttuja määrittää painotuksen informaation keruun ja
kustannusten välillä
![Page 9: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/9.jpg)
Simulaatio
• Muuttujan painokerroin on 1, tarkoittaen maksimaalista informaation keräystä ja kustannusten huomiotta jättämistä
![Page 10: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/10.jpg)
Simulaatio
• Muuttujan painokerroin on 0,2
![Page 11: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/11.jpg)
Simulaatio
• Muuttujan painokerroin on 0, tarkoittaen ettei informaatiosta niin välitetä, kustannukset ovat tärkeimmät
![Page 12: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/12.jpg)
Moniaskelinen tieto-ohjattu reititys
• ”Ahne” reititys voi jumiutua– Kohde kulkee sensoriaukosta A:n ja B:n väliltä– A ja B jäävät pyörittämään johtajuutta ja tilatietoa
• Kuvassa b kohde liikkuu edestakaisin
![Page 13: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/13.jpg)
Moniaskelinen tieto-ohjattu reititys
• Jumiutumisen välttämiseksi käytetään look-ahead strategiaa– Lisää valintamahdollisuuksia
• Sensorien antama tieto on tila-riippuvaista => tieto joka voidaan tuoda lisää riippuu jo tiedetystä
• Esimerkki– Tilatieto koko verkossa sama ja epämääräinen– Neljä sensoria
![Page 14: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/14.jpg)
Moniaskelinen tieto-ohjattu reititys
• Tieto kohteesta tarkentuu yhdistettäessä sensorien tiedot– A -> B -> C -> D
![Page 15: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/15.jpg)
Moniaskelinen tieto-ohjattu reititys
• Taulukosta nähdään sensorien antama informaatio• MSE ilmaise virhettä paikannuksessa
![Page 16: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/16.jpg)
Look-ahead
• Todella monia reittejä -> rajoitettava jotenkin• Rajoitetaan reitin etsintä pienelle alueelle verkkoa
– Reiteissä saa olla M hyppäystä ja reitiltä pitää saada kerättyä madollisimman paljon tietoa
– M riittävän iso verrattaessa sensoriaukkoihin– M ei liian iso, jotta laskennalliset kustannukset
matalat• Verkosta kerätystä tiedosta apua M:n valintaan
![Page 17: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/17.jpg)
Look-ahead
• Kyselylle, jossa tulos halutaan toiselta solmulta, voidaan määrätä kustannukset etukäteen
• Käytetään A* metodia, jossa lasketaan reitti kulujen mukaan
• Reaaliaikaiseen reititykseen RTA*– Etsintä tietyllä alueella– Ei koko polkua etukäteen– Voidaan tehdä hajautetusti
![Page 18: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/18.jpg)
Sensoriryhmien hallinta
• Kun kohde on liikkuva, pitää tilatietoa kuljettaa kohteen mukaan -> dynaaminen hallinta
• Kohdetta ei aistita kaukaa -> maantieteellisesti rajatut solmuryhmät
• Esimerkki:– Sensorit seuraavat alueella olevaa kohdetta– Kohteen liikkuessa uusia sensoreita liittyy ryhmään
ja osa entisistä tippuu ryhmästä• Tarvitaan kevyt protokolla, joka selviytyy hankalistakin
tilanteista
![Page 19: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/19.jpg)
Sensoriryhmien hallinta
• Mahdollisia– Johtajapohjaisuus
• Jokaisella ryhmällä johtaja joka tietää ryhmän sijainnin
– Edistynyt reititys• Johtajan ei tarvitse tietää kaikkia ryhmän jäseniä
täsmällisesti
![Page 20: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/20.jpg)
Hajautettu ryhmän hallinta
• Sensoriryhmä työskentelee vastuullaan kohteen tilatiedon luominen ja ylläpito
• Ryhmä muodostetaan kun kohde aistitaan ensimmäisen kerran– Valitaan johtaja tai useampia johtajia– Valittu johtaja jakaa tilatiedon
• Kohteen liikkuessa uusia solmuja liittyy ryhmään• Johtaja arvioi mitä solmuja ei tarvita ja tipauttaa ne pois• Tilatietoa päivitetään
![Page 21: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/21.jpg)
Hajautettu ryhmän hallinta
• Jos kaksi kohdetta liikkuu riittävän lähekkäin, sensoriryhmät sulautuvat yhteen
• Toinen kohteista saatetaan pudottaa seurannasta• Kohteiden erotessa seuranta aloitetaan uudestaan
– Kohteet voivat sekoittua– On mahdollista saada yhdistettyä kohde ja reitti
![Page 22: Chapter 5: Sensor Tasking and Control](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022061518/56814ac0550346895db7d51a/html5/thumbnails/22.jpg)
Sensing global phenomena
• Kuinka aistia laaja ilmiö paikallisten mittausten avulla?– Sensori aistii vain osan kohteesta
• Primal-dual muunnoksella voidaan selvittää kohteen muoto
• Hyödynnettävyys:– Herätetään ne sensorit joita tarvitaan