DÉPLOIEMENT D UN RÉSEAU DE CAPTEURS SANS FIL BASÉ SUR LES SYSTÈMES D INFORMATION GÉOGRAPHIQUE : UNE APPLICATION INNOVANTE À L AIDE D ArcGIS DE ESRI

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Heloïse Pruneau
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1 DÉPLOIEMENT D UN RÉSEAU DE CAPTEURS SANS FIL BASÉ SUR LES SYSTÈMES D INFORMATION GÉOGRAPHIQUE : UNE APPLICATION INNOVANTE À L AIDE D ArcGIS DE ESRI Mir Abolfazl Mostafavi Directeur, Centre de recherche en géomatique (CRG) Meysam Argany, Reda Yaagoubi, Christian Gagné CRG, Université Laval Avril 2012

ESRI Mir Abolfazl Mostafavi Directeur, Centre de recherche en géomatique

communication de l information spatio-temporelle, en temps réel, sur divers événements Applications: Villes

2 INTRODUCTION Les récentes avancées des technologies de capteurs et de télécommunication ont permis le développement de différents types de réseaux de capteurs sans fil Ces réseaux permettent l acquisition, le suivi et la communication de l information spatio-temporelle, en temps réel, sur divers événements Applications: Villes intelligentes (Smart Cities), transport intelligent (Internet physique), environnements réactifs, etc.

Problématique Les algorithmes d optimisation pour le déploiement de réseaux de capteurs ne considèrent pas : La topographie du terrain Les obstacles présents dans l environnement

3 Problématique Les algorithmes d optimisation pour le déploiement de réseaux de capteurs ne considèrent pas : La topographie du terrain Les obstacles présents dans l environnement (bâtiments, arbres, ) La limite de la portée variable des capteurs Le dynamisme de l environnement et l adaptation du réseau La qualité des données utilisées pour l optimisation de réseaux de capteurs

(bâtiments, arbres, ) La limite de la portée variable des capteurs Le dynamisme de l

4 SII-PIV-70 placement des capteurs Intégration de la programmation génétique évolutionnaire et des techniques d'analyse de terrain dans les systèmes de placement des capteurs à base de SIG Montant: $ Source: Réseau GEOIDE Durée: Chercheurs : C. Gagné(resp.), M. Mostafavi, Marc Parizeau, Leung, Henry Partenaires : Valcartier, MacDonald, Dettwiler and Associates ltd.

Montant: 250 000$ Source: Réseau GEOIDE Durée: 2010 2012 Chercheurs : C. Gagné(resp.), M.

5 Objectifs du Projet Modélisation mathématique de la performance d un capteur (portée, batterie, etc. ) Amélioration des algorithmes locaux et globaux d optimisation de placement de réseaux de capteurs. Intégration de l information spatiotemporelle avec les algorithmes d optimisations locaux

) Amélioration des algorithmes locaux et globaux d optimisation de

6 Optimisation locale Méthode locale d optimisation basée sur le diagramme Voronoi SIG 2D et 3D Placement de capteurs et leur optimisation Analyse spatiale de visibilité 2D 2.5D et 3D Base de connaissances spatiales

de capteurs et leur optimisation Analyse spatiale de

7 Principe d optimisation locale Méthode basée sur le digramme Voronoi qui permet de : Identifier la zone d influence de chaque capteur Définir le voisinage entre les capteurs (intelligence locale topologique) v2 p1 v3 v1 s p2 v4 Utiliser les fonctions dynamiques pour l ajout, le déplacement ou l élimination des capteurs en fonction de la couverture du réseau S 3 S 4 S 0 S 1 S 2

(intelligence locale topologique) v2 p1 v3 v1 s p2 v4 Utiliser les fonctions dynamiques pour l

8 Optimisation sur quelle base? Le moteur d optimisation proposé doit être alimenté par l intelligence géospatiale locale de l environnement Cette connaissance est produite par diverses fonctionnalités qui sont offertes par un outil comme ArcGIS : BD de l environnement Information sur le réseau de capteurs initial Modèle numérique de terrain Modèle urbain 3D Analyse de visibilité 2.5D et 3D Intégration de ces informations dans le modèle d optimisation et calcul de la couverture spatiale du réseau.

connaissance est produite par diverses fonctionnalités qui sont offertes par un outil comme ArcGIS : BD de l environnement

9 Cas d étude Extrait d un modèle 3D vectoriel de la ville de Québec (communauté métropolitaine de Québec)

10 Analyse de Visibilité 3D Analyse de visibilité en format vectoriel (précise mais pas encore efficace)

11 Résultats préliminaires Application à deux types d environnement (urbain et naturel) Un ensemble de 10 capteurs (de type caméra) avec une portée de 50 mètres Modèle numérique du terrain Positions initiales des capteurs Couverture avant l optimisation Couverture après l optimisation Environnement urban Environnement naturel Cas Visibilité (no. de pixels) Visibilité (%) Couverture (no. de pixels) Couverture (%) Avant l optimisation Après l optimisation Avant l optimisation Après l optimisation

optimisation Environnement urban Environnement naturel Cas Visibilité (no. de pixels) Visibilité (%) Couverture (no.

12 Conclusions Travaux futurs Conclusions La connaissance de l environnement est indispensable pour le placement optimal d un réseau de capteurs Le logiciel ArcGIS présente de nombreuses fonctionnalités de modélisation, d analyse et de visualisation 2D et 3D très intéressantes. ces fonctionnalités servent à la création des bases de connaissances sur l environnement pour le moteur d optimisation locale d un réseau de capteurs L efficacité de certains de ces outils a besoin d être améliorée Analyse de l impact de la qualité des données 2D et 3D sur l optimisation d un réseaux de capteurs Analyse de l impact des niveaux de détails d un modèle urbain 3D sur l optimisation d un réseau de capteurs

ces fonctionnalités servent à la création des bases de connaissances sur l environnement pour le moteur d optimisation locale d un réseau de capteurs L efficacité de certains

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