Estudo e implementação de sistemas de localização em hardware de lógica programável para utilização em rede de sensores sem fio

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Shirai, Alysson Hikaru
• Orientador(a): Pedroni, Volnei Antonio
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
• Palavras-chave em Português: Algorítmos; Sistemas de comunicação sem fio; Arranjos de lógica programável em campo; Métodos de simulação; Algorithms; Wireless communication systems; Field programmable gate arrays; Simulation methods
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/511

Redes de sensores sem fio (RSSF) têm sido tema central de diversos estudos na atualidade. Em certas aplicações, como, por exemplo, as que necessitam saber de onde os dados estão sendo enviados ou em casos em que o próprio nó sensor precisa saber sua posição para executar alguma ação, mecanismos de localização se tornam imprescindíveis. Porém, a execução deste tipo de algoritmo é custosa para os nós sensores. Concomitantemente, o advento das low power FPGAs têm viabilizado a aplicação de dispositivos programáveis em RSSFs e aplicações envolvendo reconfiguração dinâmica de FPGA em nós sensores têm aumentado o uso destes dispositivos nestas redes. Unindo-se estas demandas, o objetivo desta dissertação é estudar e implementar sistemas de localização em hardware de lógica programável, visando atender aplicações voltadas a RSSF. Utilizando-se no nó sensor um bloco de hardware dedicado para realizar os cálculos de posição minimiza a utilização de seu CPU, podendo este hardware, inclusive, ser apenas uma parte de um sistema maior implementado na FPGA. O processo de localização baseia-se na utilização das distâncias entre o nó de posição desconhecida e os nós de referência, determinadas através de medição de RSSI, e o uso de algoritmos específicos que calculam a posição desejada. As principais etapas foram: revisão da literatura, modelagem do comportamento das medições de RSSI, análise do desempenho dos algoritmos e projeto de hardware. Através das simulações realizadas pôde-se desenvolver metodologias e ferramentas para a geração otimizada do hardware de localização. O desenvolvimento deste trabalho possibilitou analisar a aplicabilidade do ponto flutuante e ponto fixo, definir a arquitetura adequada para o hardware e o dimensionamento adequado da quantidade de bits necessária nas implementações.