Deployment of a Mobile Sensor Network using different control methods

Abstract

Førsterespondere er de første til å ankomme et åsted og i mange situasjoner utsetter de seg selv i stor fare for å hjelpe andre. Ny teknologi kan øke sikkerheten og gjøre arbeidet lettere for de som ankommer åstedet. Eksempel er å ha en dronesverm som flyr autonomt inn i en bygning og sprer seg for å få oversikt over situasjonen, hvor informasjonen kan bli brukt av førsteresponderne for å få oversikt over hva de har i møte. Utfordringen ved å spre en sverm roboter autonomt i ukjente omgivelser er et bredt utforsket fagfelt med gode resultater på arealdekning, men lite er gjort for å utforske begrensningen av antall roboter. Denne avhandlingen utforsker første del av spredningsproblemet, hvordan en sverm med sensornoder kan entre et område for å raskest dekket arealet uten å bruke unødvendig mange noder.

En enkel strategi for entring er beskrevet hvor dronene entrer i ulike gruppestørrelser. To ulike kontrollmetoder er brukt for å spre nodene etter de har entret området. Det er utført simuleringer hvor nodene følger en forenklet systemmodell, og det er brukt ulike rom for å teste hvordan omgivelsene påvirker prestasjonen. Resultatene viser at tida det tar å dekke området er avhenging av flere variabler som sensor størrelse og formen på rommet. En av kontrollmetodene var veldig konsistent på antall noder brukt for å dekke en gitt størrelse areal uavhengig av rom, mens den andre metoden brukte mange flere noder i komplekse omgivelser.

First responders are the first ones to enter a scene of emergency, and in many situations such as fire and search and rescue they expose themself to great risks to help others. New technology may provide safer and more effective work done by the first responders. Having a mobile sensor network to deploy inside the scene of emergency to get an quick overview before first responders enter the dangerous areas is one of the ways technology can help. The deployment of drones in an unkown environment is a much explored field with good results in terms of coverage, but little research is done in constraints of the total number of drones used. This thesis investigates the first stage of the deployment problem, how the mobile sensor network should enter a room for fast area coverage while limiting the use of excesive resources.

A simple entry strategy is described where the nodes enter in different group size. Two different controllers are used to spread the nodes once they are inside the environment. Simulations have been conducted using simplified dynamics for the nodes and different rooms to check for environmental dependant behaviour. The results shows that time to cover the area was dependent on multiple variables such as size of sensor and shape of the room. One of the controllers proved very consistent in the amount of nodes used to cover the area independent of the room, but the other used more nodes in more complexenvironments.