Esquema de recopilación de datos impulsado por detección de compresión para redes de sensores inalámbricos asistidas...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de la Computación
• Ingeniería Eléctrica
• Ingeniería de Redes

Sus antecedentes:

• Los vehículos aéreos no tripulados (UAV) se utilizan cada vez más para la recopilación de datos en redes de sensores.
• Las restricciones de energía en áreas remotas desafían la operación a largo plazo de los UAV y los nodos sensores (SN).
• La utilización eficiente de la energía es fundamental para la sostenibilidad de las redes de sensores asistidas por UAV.

Objetivo del estudio:

• Proponer un marco novedoso de muestreo de detección de compresión (CS) dispersa para la recopilación de datos asistida por UAV.
• Desarrollar un esquema de optimización de energía que minimice el consumo de energía general del sistema.
• Mejorar la operación a largo plazo y estable de UAV y SN con restricciones de energía.

Principales métodos:

• Se desarrolló un marco de muestreo de detección de compresión (CS) dispersa.
• Se diseñó un esquema de optimización de energía, descomponiendo el problema en subproblemas de selección de nodos y optimización conjunta.
• Se crearon los algoritmos CS-based Node Selection (CSNS) y Two-Stage Joint Optimization (TSJO), utilizando aproximación convexa sucesiva (SCA), sustitución de variables y relajación.

Principales resultados:

• El algoritmo CSNS optimiza la distancia de vuelo del UAV mientras equilibra el consumo de energía de la red bajo restricciones de precisión de reconstrucción de CS.
• El algoritmo TSJO optimiza conjuntamente la programación de SN, la duración del vuelo del UAV y la trayectoria del UAV.
• Los resultados de la simulación validaron la efectividad de los algoritmos CSNS y TSJO.

Conclusiones:

• El esquema propuesto de recopilación de datos asistido por UAV reduce significativamente el consumo de energía en comparación con los métodos de referencia.
• Los algoritmos CSNS y TSJO desarrollados abordan eficazmente los desafíos de eficiencia energética en las redes de sensores asistidas por UAV.
• Este marco permite una operación más sostenible y a largo plazo de las redes de sensores que utilizan UAV.