Numerical Method for Calculating the Optimal Placement of Sensors on the Ground with Limited Bandwidth
DOI:
https://doi.org/10.52575/2687-0932-2023-50-3-633-644Keywords:
wireless sensor networks, placement optimization, detector, network construction method, stochastic optimization, continuous coverage with obstacles, sensor model, numerical methodAbstract
The paper considers the problem of placing monitoring sensors on the ground in the presence of a significant number of obstacles and restrictions on the bandwidth of data transmission channels. The purpose of the study is to reduce the number of technical monitoring tools to cover a given observation area. The goal is achieved by applying the method of iterative generation of a new placement of sensors that minimize the amount of uncovered areas of the observation zone. The result of the study is a new method for calculating the optimal placement of sensors on the ground with limited bandwidth of data transmission channels, which implements optimization in the presence of two simultaneous criteria – the number of technical means (taking into account restrictions on their characteristics) and the bandwidth of communication channels. The method allows you to calculate the locations of monitoring sensors taking into account the specified characteristics of the wireless data transmission network. The software implementation of numerical calculation algorithms allows you to automate the calculation of installation sites and prepare the initial data for the placement of sensors on the ground. The results of applying the proposed approach to typical tasks of covering an object with observation zones showed the possibility of providing the specified characteristics of the monitoring system with a minimum amount of technical means.
Downloads
References
Виноградов Г.П. 2022. Отслеживание мобильных объектов средствами беспроводных сенсорных сетей. Информационные и математические технологии в науке и управлении. 1(25): 58-69.
Гарафутдинов Д.И. 2018. Беспроводная сенсорная сеть многократного мониторинга заданной области. Аллея науки. Т. 2. № 5 (21): 1066-1072.
Забелин С.Л., Фроловский В.Д. Разработка и исследование моделей, методов и алгоритмов для синтеза и анализа решений задач геометрического покрытия. Вестник СибГУТИ, г. Новосибирск, 2013. № 2: 42-53.
Ильин Р.М., Вторый С.В. 2020. Беспроводные сенсорные сети для мониторинга параметров микроклимата на фермах КРС. Техника и оборудование для села. 11(281): 32-34.
Картак В.М., Фабарисова А.И. 2018. Методы целочисленного линейного программирования в задаче нерегулярного размещения плоских геометрических объектов в форме полимино. Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. Т. 22. № 2 (80): 131-137.
Когельман Л.Г. 2020. Обзор применения беспроводных сенсорных сетей. Современные информационные технологии. 31(31): 65-75.
Кузнецов В.Ю., Филиппова А.С. 2006. Задача размещения газоанализаторов при условиях покрытия зонами их действия территорий с запрещенными участками. Проблемы оптимизации и экономические приложения: 3-я Всероссийская конференция. Материалы конференции (Омск, 11 – 15 июля 2006),182.
Куракевич М.А., Серегин Ю.Н. 2020. Алгоритм взаимодействия аудиодатчиков в беспроводной сенсорной сети. Аллея науки. Т. 2. № 4 (43): 691-698
Кучеров А.В., Мигов Д.А. 2018. Расчет ожидаемой площади покрытия беспроводной сенсорной сети с ненадежными узлами. Проблемы информатики. 3(40): 21-33.
Муравьев К.А., Алябьев И.О., Синютина Д.С., Шушуев А.И. 2020. Алгоритмическое проектирование беспроводных сенсорных сетей. Труды международного симпозиума «Надежность и качество». Т. 2: 322-327.
Плотников П.В., Кривулин Н.К. 2018. Прямое решение минимаксной задачи размещения в прямоугольной области на плоскости с прямоугольной метрикой. Вестник Санкт-Петербургского университета. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. 14(2): 116–130.
Старцев Д.Ю., Логинов И.В. 2022. Проблема увеличения интенсивности информационных потоков в системах физической безопасности. Охрана, безопасность, связь — 2022: сборник статей.
Старцев Д.Ю., Логинов И.В. 2021. Алгоритм оптимального размещения беспроводных видеосенсоров в быстровозводимых системах мониторинга и охраны объектов. Информационные системы и технологии. 5(127): 39-49.
Старцев Д.Ю., Нехаев С.В. 2022. Основные задачи и типовые нарушители быстроразворачиваемых комплексов технических средств охраны для транспортной безопасности. Образование – наука – производство: Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции (с международным участием). 2022. – С. 224-227.
Хасанов Р.И., Дяминова Э.И. 2019. Математическое и программное обеспечение размещения ортогональных объектов в многоугольной области на базе матричной технологии. Молодежный вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 1(20): 183-186.
Alsheikh M. A., Lin Sh., Niyato D., Tan H.-P. 2014. Machine Learning in Wireless Sensor Networks: Algorithms, Strategies, and Applications. IEEE Commu-nicationsSurveys and Tutorials, 16(4), 1996-2018. Research Collection School Of Computing and Information Systems.
Das Anjana P, Thampi Sabu M. 2017. Fault-resilient localization for underwater sensor networks. Ad Hoc Networks, vol. 55, 132-142.
Jouhari M., Ibrahimi Kh., Tembine H., Ben-Othman J. 2019. Underwater Wireless Sensor Networks: A Survey on Enabling Technologies, Localization Protocols, and Internet of Underwater Things. IEEE Access, vol. 7, pp. 96879-96899.
Ouchitachen H, Hair A., Idrissi N. 2015. Optimal Placement of Sensors in Mission-specific Mobile Sensor Net-works.TELKOMNIKA Indonesian Journal of Electrical Engineering Vol. 16, No. 1, October 2015, pp. 191 – 199.
Wu Di, Bao L., Li R. UWB-Based Localization in Wireless Sensor Networks (2009). Communications, Network and System Sciences, August 2009.
Abstract views: 55
Share
Published
How to Cite
Issue
Section
Copyright (c) 2023 Economics. Information Technologies
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
