APPLICATION DES SYSTEMES STRUCTURES A L’ETUDE DU

Marie-Therese

Description

Sujet de Master Recherche Estimation distribuée d’un champ à l’aide d’un réseau de capteurs sans fil Responsables : Alain Kibangou et Carlos Canudas de Wit Email: [e-mail], [e-mail] NeCS : http://necs.inrialpes.fr Contexte: Ce travail se déroulera dans l’équipe NeCS (équipe mixte CNRS/INRIA) du laboratoire GIPSA-Lab de Grenoble, dans le cadre du projet européen FeedNetBack (http://www.feednetback.eu). L’objet global de ce projet est l’étude des systèmes commandés par réseau dans un cadre incluant les contraintes de calcul, de communication et d’énergie. Description du sujet : Un réseau de capteurs sans fil est un réseau dont les nœuds sont constitués de capteurs ayant la capacité de faire des mesures, de réaliser des traitements numériques et de communiquer entre eux sans aucun support filaire. Le déploiement d’un tel réseau permet de répondre au besoin d’observer et de contrôler des phénomènes dans des domaines comme l’environnement (surveillance de la radioactivité, de polluants, de gaz à effet de serre,…), la santé (suivi des malades, veille épidémiologique), la sécurité, les transports, l’industrie (applications automobiles, bâtiments intelligents), etc. Les caractéristiques de ces réseaux sont à la base du développement de nouvelles techniques d’estimation et de commande compatibles avec leurs capacités de calcul, de communication et d’énergie. Dans ...

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• Langue: Français

Extrait

Département d’Automatique de Grenoble – ENSIEG – B.P. 46 – 38402 – Saint-Martin-d’Hères-Cedex

Sujet de Master Recherche

Estimation distribuée d’un champ à l’aide d’un réseau de capteurs sans fil

Responsables

: Alain Kibangou et Carlos Canudas de Wit

Email:

[e-mail]

,

[e-mail]

Equipe NeCS :

http://necs.inrialpes.fr

Contexte:

Ce travail se déroulera dans l’équipe NeCS (équipe mixte CNRS/INRIA) du laboratoire GIPSA-

Lab de Grenoble, dans le cadre du projet européen FeedNetBack (http://www.feednetback.eu). L’objet

global de

ce projet est l’étude des systèmes commandés par réseau dans un cadre incluant les

contraintes de calcul, de communication et d’énergie.

Description du sujet :

Un réseau de capteurs sans fil est un réseau dont les noeuds sont constitués de

capteurs ayant la capacité de faire des mesures, de réaliser des traitements numériques et de

communiquer entre eux sans aucun support filaire. Le déploiement d’un tel réseau permet de répondre au

besoin d’observer et de contrôler des phénomènes dans des domaines comme l’environnement

(surveillance de la radioactivité, de polluants, de gaz à effet de serre,…), la santé (suivi des malades, veille

épidémiologique), la sécurité, les

transports, l’industrie (applications automobiles, bâtiments intelligents),

etc. Les caractéristiques de ces réseaux sont à la base du développement de nouvelles techniques

d’estimation et de commande compatibles avec leurs capacités de calcul, de communication et d’énergie.

Dans cette étude, nous considérons un réseau de capteurs sans fil qui mesure un champ donné (exemple

d’un champ de température ou de concentration d’un polluant, fluxe de véhicules, etc.). En général, un tel

champ résulte d’un processus de diffusion et admet une représentation lisse. Cependant, le champ obtenu

par reconstitution à l’aide des mesures issues des capteurs n’est généralement plus lisse en raison du

bruit d’observation. Il est donc nécessaire de développer des algorithmes d’estimation permettant une

reconstitution plus fidèle du champ observé. Une approche classique serait de regrouper les observations

des capteurs en un point central où l’opération de filtrage serait effectuée. Cette opération est coûteuse en

communication et fait apparaître un point névralgique au niveau du réseau. Une alternative efficace est de

recourir à une approche distribuée où les capteurs traitent l’information locale et collaborent avec leurs

voisins.

Ce problème fait l’objet de plusieurs études dans le cas où le champ mesuré est spatialement constant

(algorithmes de consensus)

ou représenté par un champ de Gauss-Markov (Filtres de Kalman distribués).

Dans notre étude nous nous intéresserons au développement d’estimateurs dans le cas d’un champ

spatialement variable. Ce problème peut aussi être vu sous l’angle d’une estimation distribuée d’états

corrélés. Nous considérerons les cas constant (corrélation spatiale) puis variable dans le temps

(corrélation spatio-temporelle). Les estimateurs à développer sont de deux types : stochastiques et

déterministes. Ils tiendront comptent des contraintes de communication des capteurs et leurs

performances seront évaluées tant en termes de vitesse de convergence que de précision. Le passage à

l’échelle des estimateurs développés constituera aussi un critère de performance important.

Profil du candidat :

Ce travail nécessite des compétences en théorie des systèmes (automatique)

et en optimisation.

Possibilité de continuer en thèse sur le même sujet.

Bibliographie

•

Speranzon A., Fischione C., Johansson K.-H., Sangiovanni-Vicentelli A.. “A distributed minimum variance

estimator for sensor networks”, IEEE Journal on Selected Areas on Communications, May (2008).

•

Bell B., Pillonetto G. “

A distributed Kalman smoother”, Proc. of the 1st IFAC Workshop on Estimation

and Control of Networked Systems - NecSys'09, 2009 Venice, Italy

•

Barbarosa S., Battisti T., Swami A., ” Globally optimal decentralized spatial smoothing for wireless sensor

networks with local interactions”, ICASSP 2008, Int. Conf. on Acoustics, Speech, Signal Processing, Las

Vegas (USA), April 2008.

•

Delouille V., Neelami R., Baraniuk R.G. “Robust distributed estimation using the embedded subgraphs

algorithm.” IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 54, N° 8, August 2006, pp. 2998-3010.

•

Samar S., Boyd S., Gorinevsky D. “Distributed estimation via dual decomposition” ECC’2007, European

Control Conference, Kos (Greece), July 2007.