Estimación distribuida en redes de sensores inalámbricos sin centro de fusión usando modelos paramétricos

Abstract

En este Proyecto Final de Carrera se va a considerar la estimación distribuida en redes de sensores inalámbricas (WSNs) sin centro de fusión. El escenario que se va a plantear tiene como base una red de sensores distribuidos aleatoriamente dentro de un área limitada. Estos sensores son dispositivos inteligentes de bajo coste, bajo consumo de potencia y multifunción, capaces de detectar señales, procesar los datos recogidos de las mismas y establecer comunicación inalámbrica con otros terminales de la red directamente o a través de una estación base. Las WSNs tienen numerosas aplicaciones, entre las que se encuentran las medioambientales, a las que prestaremos especial atención en este proyecto. El desarrollo de las mismas se debe principalmente a los avances obtenidos en relación a la tecnología inalámbrica y a la miniaturización de los dispositivos electrónicos, permitiendo investigar fenómenos medioambientales en lugares, hasta ahora, inaccesibles. En particular, en este proyecto analizaremos e implementaremos dos algoritmos de estimación distribuida (subgradiente y proyecciones alternas) que, a partir de los datos de medida proporcionados por una red de sensores, son capaces de estimar un conjunto de parámetros, correspondientes a una cierta aproximación funcional predeterminada, con los que podremos obtener una estima de la magnitud física real asociada a las medidas de dichos sensores. Para implementar estos algoritmos necesitaremos la ayuda de algún tipo de método de optimización centralizado (de la familia del gradiente) para la estimación de los parámetros. Además, ambos algoritmos necesitan disponer de una ruta a través de la red, confeccionada de tal modo que la información pase por todos los nodos una sola vez, partiendo y regresando al mismo punto. Para la resolución de este problema se aplica alguno de los métodos disponibles para resolver el Problema del Viajante (TSP, “Traveling Salesman Problem”), habiéndose llegado a desarrollar versiones distribuidas de los mismos para su implementación eficiente en WSNs. Finalmente, definiremos un modo de generar datos sintéticos que sustituirán a las medidas que proporcionaría una red de sensores real y expondremos los resultados obtenidos en las diferentes simulaciones llevadas a cabo con cada uno de los algoritmos de estimación distribuida, así como con los métodos distribuidos de resolución del TSP.