Multi-Robots and Robot Sensor Network Applications

Bayanjargal Baasandorj,Kil To Chong(정길도) 제어로봇시스템학회 2014 제어로봇시스템학회 각 지부별 자료집 Vol.2014 No.12

The interaction of distributed robotics and wireless sensor networks has led to the creation of mobile sensor networks. Mobile sensor networks are a class of networks where small sensing devices move in a space over time to collaboratively monitor physical and environmental condition. They are the growing popular class of WSN in which mobility plays a key role in the execution of the application. By introducing mobility to nodes in WSN, we can enhance its capability and flexibility to support multiple mansions and to handle the aforementioned problems. The decreasing costs and the increasing capabilities make mobile sensor networks possible and practical. More and more researches focus on the development of mobile wireless sensor networks (MWSNs) due to its favorable advantages and applications. The research on mobile sensor networks has been plenty worldwide. Robotics can be used in wireless sensor networks to solve many problems such as node repositioning, node localization, acting as data mules, detecting and reacting to sensor failure, aggregate sensor data and even provide mobile battery chargers for the nodes. And also wireless sensor networks can help solve many problems in robotics, such as path planning, robot localization sensing, mapping. Most of the problems in traditional sensor networks may be addressed by incorporating intelligent, mobile robots directly into it. Mobile robots provide the means to explore and interact with the environment in a dynamic and decentralized way. In addition to enabling mission capabilities well beyond those provided by sensor networks, these new systems of networked sensors and robots allow for the development of new solutions to classical problems such as localization and navigation. In this paper we present a overview of multi-robots systems its uses and in the second part reviewed Robotic Sensor network applications.

이중 라디오 무선 센서 네트워크에서의 에너지 효율적인 클러스터링

문수훈(Soo-Hoon Moon),한승재(Seung-Jae Han) 한국정보과학회 2012 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.39 No.1

이중 라디오 무선 센서 네트워크는 2가지의 서로 다른 전송 거리, 전송 속도, 에너지 소모 특성을 갖는 라디오 인터페이스를 동시에 내장한 센서 노드들로 구성된다. 이중 라디오 센서 네트워크는 한가지 종류의 라디오 인터페이스로만 구성된 전통적인 무선 센서 네트워크에 비하여 네트워크의 공간적 확장성, 사건 감지 반응시간, 에너지 소모를 포함한 여러 측면에서 이점을 갖는다. 본 논문은 이중 라디오무선 센서 네트워크의 수명을 최대화하기 위해 에너지 효율적인 클러스터의 크기를 결정하는 것을 목적으로 한다. 이를 위한 전제로써 기존의 센서용 라디오 인터페이스를 클러스터 내부의 통신에 이용하고, 고속이며 긴 전송 범위를 갖는 라디오 인터페이스를 클러스터간 통신에 이용하는 이중 라디오 센서 노드로 구성된 2계층 클러스터 구조를 가정한다. 우리는 각 센서 노드에서 주기적으로 데이터가 발생하고 발생한 모든 데이터가 싱크 노드로 모이는 일반적인 센서 네트워크의 트래픽 상황에서 이중 라디오 센서 네트워크의 에너지 소모 양상을 분석한다. 이를 바탕으로 클러스터 구조의 네트워크에서 에너지 효율적으로 동작하는 네트워크 구성 매개변수를 이끌어 냄으로써 네트워크 수명 최대화의 목적을 달성하고자 한다. 우리는 얻은 결과를 실제에 적용하기 위해 2계층 클러스터링 알고리즘인 DHS(diffusive head selection)를 제안한다. 시뮬레이션을 통해, 에너지 효율적인 매개변수와 제안한 알고리즘으로 구성한 2계층 클러스터 구조의 센서 네트워크가 기존의 알고리즘보다 뛰어남을 보인다. Dual-radio wireless sensor network consists of the sensor nodes that have two radio interfaces which have different transmission distance, transmission speed and energy consumption. Dual-radio wireless sensor network provides several advantages compared with the conventional wireless sensor networks which consist of only single type of radio interface including spatial scalability, event detection latency, and energy consumption. In this paper, we aim to determine the energy efficient cluster size to maximize the network lifetime of dual-radio wireless sensor network. We assume the two-tier clustered WSN: conventional sensor radio interface is used for in-cluster communication and high-speed radio interface is utilized for inter-cluster communication. We analyze the energy consumption of dual-radio wireless sensor network in typical sensor network traffic, which the data is generated periodically and is concentrated to the sink node. Using this analysis, we achieve the maximization of network lifetime by deriving the network parameters which form energy efficient cluster architecture. To apply this result to the real network, we propose a two-tiered clustering algorithm, called 'DHS (diffusive head selection)'. In simulation, we show that the performance of the two-tier clustered dual-radio wireless sensor network by DHS exceeds those of previous algorithm.

유비쿼터스 센서 네트워크 환경 하에서 효율적인 에너지 절약형 프로토콜에 관한 연구

오기욱(Gi Oug OH),박미옥(Mi Ok Park) 한국컴퓨터정보학회 2013 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.18 No.10

기존의 센서 네트워크 연구들은 센서 자체가 가지는 에너지 측면만 강조하였다. 그러나 실제 센서 네트워크를 구성하였을 경우 특정 센서의 많은 활용으로 인해 센서 네트워크의 부분 단절을 초래한다. 이는 결국 센서네트워크가 오랜 시간 효율적으로 운영되지 못하는 단점이 되어 오히려 특정 센서 에너지 효율성이 센서 네트워크의 효율성을 저하시키는 결과를 초래하였다. 센서 네트워크들이 클러스터로 구성되었거나 하나의 큰 네트워크로 구성되어 있는 경우에도 센서의 에너지 효율성을 강조하기 때문에 결국 센서 네트워크의 단절을 회피할 수 없다. 따라서 센서 네트워크를 구성하는 모든 센서들을 고루 사용함으로써 센서 네트워크의 센서들이 단절을 회피하도록 하여 센서 네트워크의 수명을 연장할 수 있도록 한다. 본 논문은 유비쿼터스 환경에서 센서네트워크를 구성하는 프로토콜로 구성된 센서 네트워크의 에너지를 효율적으로 관리하여 센서 네트워크의 단절을 방지함으로써 구성된 센서 네트워크가 오랜 시간 유지되는 프로토콜을 제안한다. Existing sensor network studies have only emphasized energy aspects that sensors themselves had. But when an actual sensor network is established, biased use of a specific sensor may cause a partial disconnection of the sensor network. It becomes an disadvantage to fail efficient operation of the sensor network for a long time and energy efficiency of specific sensor energy causes to drop the efficiency of the sensor network. When a sensor network is composed of many clusters or made up of a large network, sensor network's disconnection cannot be avoided because they emphasize sensor's energy efficiency. Therefore, it was tried to lengthen the lifespan of the sensor network by making sensors in the sensor network avoid disconnection through even use of all the sensors composing of the sensor network. This article proposes a protocol to maintain a sensor network for a long time by preventing a sensor networks' disconnection through efficient management of sensor network energy composed of the protocols composing of the sensor network in ubiquitous environments.

A Web-based Sensor Network Query and Data Management

황광일(Kwang-il Hwang),엄두섭(Doo-seop Eom) 한국정보과학회 2006 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.33 No.11·12

최근 무수한 센서 노드들로 구성된 무선 센서 네크워크는 물리적인 환경을 감독하고 분석하는데 많은 기여를 할 것으로 기대된다. 그러나, 센서 네트워크는 매우 많은 노드들이 통신에 참여하고 전력이 제한된다는 점에서 기존의 네트워크와 매우 차별된다. 이러한 독특한 특징 때문에 센서네트워크의 데이타 질의를 포함한 센서 네트워크 데이타 관리는 주목할 만한 연구분야가 되고 있다. 또한 인터넷의 활발한 보급과 사용의 편리함 때문에 독립적인 한 네트워크에 대한 감독과 관리에 있어 인터넷을 통한 원격의 웹기반 네트워크 관리기술을 사용하는 것이 일반적으로 고려되고 있다. 그리하여 본 논문에서는 센서 네트워크 데이타 질의 및 관리를 보다 효율적으로 하기 위한 웹기반의 센서 데이타 질의 서버와 이를 기반으로 한 게이트웨이의 구조를 제안하고, 제안된 웹기반의 센서 게이트웨이의 구현관련 세부사항과 그 결과를 기술한다. 제안된 웹기반 게이트웨이는 크게 두 부분으로 구성된다. (인터넷 관련 처리부분과 센서 데이타 처리부분) 센서 데이타 처리부분은 인터넷으로 전달된 사용자의 질의와 해당하는 데이타를 다양한 센서네트워크 (평면적 또는 계층적)에 적용 가능한 센서 데이타 질의 및 데이타 관리를 대행하는 역할을 하며, 인터넷 관련 처리부분에서는 센서 네트워크와 인터넷 사이의 순조로운 데이타 교환을 위한 모듈화된 게이트웨이 기능을 공급한다. Wireless sensor networks consisting of hundreds to thousands of nodes are expected to be increasingly deployed in coming years, as they enable reliable monitoring and analysis of physical worlds. These networks have unique features that are very different from traditional networks, e.g., the numerous numbers of nodes, limitation in power, processing, and memory. Due to these unique features of wireless sensor networks, sensor data management including querying becomes a challenging problem. Furthermore, due to wide popularization of the Internet and its facility in use, it is generally accepted that an unattended network can be efficiently managed and monitored over the Internet. In particular, in order to more efficiently query and manage data in a sensor network, in this paper, the architecture of a sensor gateway including web-based query server is presented and its implementation detail is illustrated. The presented web-based gateway is largely divided into two important parts: Internet part and sensor network part. The sensor network part plays an important role of handling a variety of sensor networks, including flat or hierarchical network architecture, by using internally layered architecture for efficiently querying and managing data in a sensor network. In addition, the Internet part provides a modular gateway function for favorable exchange between the sensor network and Internet.

A Sensor Network using Content-Aware Messaging Network Architecture

Junya Terazono,Hideyuki Fukuhara,Takuto Yamada,Toshiaki Nihei,Kazunori Suzuki,Isamu Koseda,Ryutaro Fujita,Toshiaki Miyazaki,Senroh Saito,Atsushi Kara,Takafumi Hayashi 제어로봇시스템학회 2009 제어로봇시스템학회 국제학술대회 논문집 Vol.2009 No.8

The present paper describes an approach to the construction of a sensor network using a messaging network. A messaging network is an over lay network with a set of content-aware message handling ca-pabilities. The use of a messaging network can reduce the complexity and maintenance burden of integrated sensor information systems. Message mediation(afunction of the messaging network) enables interoperation of various applications and integration of diverse sensor data. Subscription(an other concept in the messaging network) enables proper information delivery of the sensor data to each user. The proposed approach is helpful in implementing an SOA-based sensor network and enables flexible sensor network configuration and utilization.

Node Compromise에 대한 무선 센서 네트워크의 취약성 및 위험 평가

박종서,서윤경,이슬기,김동성,이장세 한국융합보안학회 2007 융합보안 논문지 Vol.7 No.4

다양한 공격 대응을 위해 효과적이고 효율적인 방법으로 네트워크와 정보시스템의 취약성을 평가하는 일은 매우 중요하게 여겨지고 있다. 그러나 네트워크와 정보시스템의 취약성 및 위험 평가 방법론은 센서 네트워크에 직접 적용하기가 어렵다. 왜냐하면 센서 네트워크는 전통적인 네트워크와 정보시스템과 비교해 다른 특성을 지니고 있기 때문이다. 본 연구 논문은 클러스터 기반 센서 네트워크에서의 취약성 평가 프레임워크를 제안하고 있다. 센서 네트워크에서 취약성을 평가하며 몇 가지 케이스를 통해 클러스터 기반 센서 네트워크의 취약성 평가 프레임워크의 실효성을 증명해 보인다 is important to assess vulnerability of network and information system to countermeasure against a variety of attack in effective and efficient way. But vulnerability and risk assessment methodology for network and information systems could not be directly applied to sensor networks because sensor networks have different properties compared to traditional network and information system. This paper proposes a vulnerability assessment framework for cluster based sensor networks. The vulne-rability assessment for sensor networks is presented. Finally, the case study in cluster based sensor networks is described to show possibility of the framework.

u-EMS : 바이오 센서 네트워크 기반의 응급 구조 시스템

김홍규(Kim Hong Kyu),문승진(Moon Seung Jin) 한국정보과학회 2007 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.13 No.7

바이오센서는 생명공학 또는 의학 분야에서 사용되는 인간의 생체 신호를 감지할 수 있는 센서들로 의료기기에 주로 사용되는데, 최근 MEMS 기술의 발달로 작은 크기의 하드웨어에 센서 인터페이스, 프로세서, 무선통신, 배터리 등을 포함한 모듈을 센서노드(모트 : Mote)들로 구성된 센서기반 네트워크에서 바이오센서 네트워크로 응용분야를 확장하고 있다. 이에 본 논문에서는 바이오센서 기술과 센서네트워크 기술을 융합한 기술인 바이오 센서네트워크를 활용한 응급 구조 시스템의 설계 및 구현을 제안한다. 제안된 시스템에 사용된 바이오센서는 근전도(EKG), 혈압(Blood Pressure), 맥박(Heart Rate), 산소포화도(Pulse Oximeter), 혈당(Glucose)센서들로, 바이오센서에서 측정된 생체 신호를 센서네트워크 모트를 통해 데이타를 수집하고, 수집된 데이타를 이용하여 건강관리 측정 데이타로 활용하였으며 측정된 데이타는 무선단말기(PDA, 휴대폰), 전자액자 디스플레이장치 등에서 확인 가능하도록 구성하였다. 아울러, 제안한 u- 응급 구조 시스템의 유효성을 실험하기 위해서 사용자의 바이탈사인 정보와 주변 환경정보를 고려한 실험을 수행하였다. The bio-Sensors, which are sensing the vital signs of human bodies, are largely used by the medical equipment. Recently, the sensor network technology, which composes of the sensor interface for small-seize hardware, processor, the wireless communication module and battery in small sized hardware, has been extended to the area of bio-senor network systems due to the advances of the MEMS technology. In this paper we have suggested a design and implementation of a health care information system(called u-EMS) using a bio-sensor network technology that is a combination of the bio-sensor and the sensor network technology. In proposed system, we have used the following vital body sensors such as EKG sensor, the blood pressure sensor, the heart rate sensor, the pulse oximeter sensor and the glucose sensor. We have collected various vital sign data through the sensor network module and processed the data to implement a health care measurement system. Such measured data can be displayed by the wireless terminal(PDA, Cell phone) and the digital-frame display device. Finally, we have conducted a series of tests which considered both patient's vital sign and context-awared information in order to improve the effectiveness of the u-EMS.

Performance Analysis of Routing Protocol for Improvement Quality of Service (QoS) in Wireless Sensor Network

Rakesh Kumar Saini,Ritika 보안공학연구지원센터 2016 International Journal of Future Generation Communi Vol.9 No.12

Wireless Sensor Network has many sensor nodes that are used to monitor the physical and environmental condition such as Vibration, Temperature Sound and so on. In Wireless sensor network all sensor cooperately pass their data to the base station from where data are transmitted via satellite or internet to the base station. Wireless sensor network has some constraints like power or energy is limited, computational capability is limited, storage capability is limited. Energy efficiency of sensor nodes is very big issue in wireless sensor network because sensor nodes have low energy. To improve energy-efficiency of sensor nodes various routing protocols have been proposed in wireless sensor network like Cluster based routing protocols-LEACH (Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy), LEACH-C (Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy-Centralized), EEPSC (Energy-Efficient Protocol with Static Clustering), Cross-layered modification technique and other routing protocols like AODV, DSR, Bellman Ford, DSDV and DYMO Routing protocols. So in this work we try to analyze the performance of AODV, DYMO and DSR routing protocol for improvement Quality of Service (QoS) in Wireless Sensor Network. The parameters used for the performance analysis include average jitter, throughput, average end to end delay.

센서 레지스트리 시스템을 위한 개선된 센서 필터링 기법

천하오티엔,정현준,이석훈,온병원,정동원 한국정보통신학회 2022 한국정보통신학회논문지 Vol.26 No.1

Sensor Registry System (SRS) has been devised for maintaining semantic interoperability of data on heterogeneous sensor networks. SRS measures the connectability of the mobile device to ambient sensors based on positions and only provides metadata of sensors that may be successfully connected. The step of identifying the ambient sensors which can be successfully connected is called sensor filtering. Improving the performance of sensor filtering is one of the core issues of SRS research. In reality, GPS sometimes shows the wrong position and thus leads to failed sensor filtering. Therefore, this paper proposes a new sensor filtering strategy using geographical embedding and neural network-based path prediction. This paper also evaluates the service provision rate with the Monte Carlo approach. The empirical study shows that the proposed method can compensate for position abnormalities and is an effective model for sensor filtering in SRS. 센서 레지스트리 시스템(Sensor Registry System, SRS)은 이기종 센서 네트워크에서 의미적 상호운용성 유지를 위해 개발되었다. SRS는 위치 정보를 기반으로 주변 센서와 모바일 기기와의 연결 여부를 확인하며, 연결이 되었을 때 센서의 메타데이터를 제공한다. 성공적으로 연결되는 주위의 센서를 식별하는 과정을 센서 필터링이라고 정의한다. 이러한 센서 필터링의 성능 개선이 SRS 연구의 핵심 주제 중 하나이다. 실제 상황에서, GPS에서 제공된 잘못된 위치 정보로 인해 센서 필터링이 실패하는 경우가 발생한다. 따라서 이 논문에서는 지리적 임베딩과 뉴럴 네트워크 기반 경로 예측을 이용한 새로운 센서 필터링 방법을 제안하고 몬테카를로 접근방법을 통해 서비스 제공률을 평가한다. 실증 연구에서, 제안 방법이 위치 정보 이상 문제를 개선하고 SRS 센서 필터링에 효과적인 모델임을 보였다.

센서 네트워크에서 클러스터 기반 에너지 효율성을 고려한 개선된 라우팅 프로토콜

박용민(Yong-Min Park),김경목(Kyoung-Mok Kim),오영환(Young-Hwan Oh) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.45 No.9

무선 센서 네트워크의 각 센서 노드는 배터리 기반의 제한된 에너지로 동작하기 때문에 무선 센서 네트워크에서의 효율적인 에너지 사용에 많은 연구가 이루어지고 있다. 무선 센서 네트워크와 같이 많은 수의 센서 노드가 조밀하게 분포되어 긴밀한 협업을 통해 정보를 모으고 전달하는 유기적인 시스템에서는 가능한 많은 노드들이 생존하는 것이 망의 수명에 더욱 중요한 요인이 된다. 본 논문에서는 에너지 효율이 중요한 요소 가운데 하나인 센서 네트워크에서 효율적인 라우팅을 위한 기존의 연구들을 고찰하고, 개선된 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 클러스터 구성을 위해 싱크에서 노드의 홉 수에 따라 플러딩을 통해 각 노드에게 클러스터 ID를 부여하며, 부여된 클러스터 ID를 기반으로 계층적 데이터를 전송하는 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘에 대해서는 NS-2 시뮬레이션을 기반으로 노드의 수명과 데이터 량, 오버헤드에 대한 성능 분석을 수행하였다. The efficient node energy utilization in wireless sensor networks has been studied because sensor nodes operate with limited power based on battery. Since a large number of sensor nodes are densely deployed and collect data by cooperation in wireless sensor network, keeping more sensor nodes alive as possible is important to extend the lifetime of the sensor network. Energy efficiency is an important factor of researches that efficient routing algorithm is needed in wireless sensor network. In this research, I consider some methods to utilize more efficiently the limited power resource of wireless sensor networks. The proposed algorithm is the sink first divides the network into several areas with hop counts and data transmission based on cluster ID. The performance of the proposed algorithm has been examined and evaluated with NS-2 simulator in terms of lifetime, amount of data and overhead.