Szenzorhálózat alapú helymeghatározás optimalizálása naprendszerbeli égitesten

Napjainkban egy-egy naprendszerbeli égitest felszíni vizsgálatára költséges űreszközöket készítenek és küldenek. A jövőben azonban elképzelhető, hogy néhány nagyon drága eszköz helyett nagyszámú olcsóbb mérőeszközt juttatnak el egy-egy bolygó vagy kisbolygó felszínére, amelyek autonóm módon mozogva végeznek méréseket és juttatják el az eredményeiket egy földi irányító központba. Jelen dolgozatban a vizsgálataim egyik tárgya, hogy egy szenzorokból álló hálózat mozgásának irányítása hogyan oldható meg anélkül, hogy megszakadna a kapcsolat az egyes szenzorokkal, illetve különböző felszíni körülmények (például egy porvihar) milyen hatást gyakorolnak egy ilyen hálózatra.

A szenzorhálózat kialakításánál figyelembe vettem a hálózat elemeinek teljesítményét is. Ennek eredményeképpen a hálózatban kétféle szenzor különböztethető meg. Egyik, a nagy számban alkalmazott szenzor típus, amelyik a hálózaton belüli kommunikációval és az adatgyűjtéssel foglalkozik, másik pedig a műholdas kapcsolattartásért felelős. Az előbbi alacsonyabb jelszinten sugároz, utóbbi pedig magasabban, de mindkettőt befolyásolja az égitest felszínére jellemző környezet.

Az adatok gyűjtésénél fontos szempont, hogy melyik adatot hol mértük, így a szenzorok pozícionálása az egyik központi téma a dolgozatomban. A helymeghatározásra a háromszögeléses módszert alkalmaztam, miszerint három ismert helyzetű szenzor képes meghatározni egy negyedik szenzor helyzetét. Kidolgoztam a több lépcsős helymeghatározási módszert, mely alkalmas a lefedett terület jelentős kiterjesztésére, azonban a fellépő mérési hibák torlódnak, így a helyzetbecslés egyre nagyobb eltérést mutathat a valós értékektől. Ez a jelenség nagyobb mértékű adatvesztéssel járhat, így a dolgozatom másik fő célja a több lépcsős helymeghatározás hatékonyságának növelése.

C++ nyelven készítettem egy szimulációs programot, ami a szenzorhálózatot és annak kommunikációs, illetve mobilitási működését modellezi. Az égitest felszínén történő helymeghatározás a vett rádiós jelszintek alapján történik, ezért a domborzat hatásait figyelembe vevő Deygout jelterjedési modellt alkalmaztam. A több lépcsős pozícionálásra különböző optimalizációs algoritmusokat valósítottam meg a programban, melyek más és más irányból adnak becslést a szenzorok helyzetére. A valós és a becsült (számolt) értékek elemzésével olyan eredményeket kaptam, amelyek részletes képet adnak az algoritmusok hatékonyságáról.

szerző

• 
  Szeile Aliz
  mérnökinformatikus
  nappali

konzulensek

• 
  Dr. Huszák Árpád
  docens, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
• 
  Dr. Bacsárdi László
  egyetemi docens, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék

helyezés