Dissertação

Detection and localization of gaseous point sources for environmental assessment and monitoring of critical infrastructures using sensor networks EVALUATED

O presente trabalho aborda a detecção e localização de uma fonte pontual difusiva, baseadas em medições de concentração espacialmente distribuídas, adquiridas através de uma rede de sensores sem fios. Foi empregue uma estratégia baseada em modelos, onde o campo de concentrações é modelado num ambiente difusivo e advectivo-difusivo. Os algoritmos de processamento baseiam-se em testes de hipóteses para detectar a presença de fontes difusivas, e em estimação de máxima verosimilhança para inferir os parâmetros desconhecidos que caracterizam estas fontes. O desempenho do estimador foi classificado através dos Limiares Inferiores de Cramér-Rao. A função de verosimilhança (não convexa e multimodal) foi iterativamente maximizada com recurso ao método de Newton-Gradiente Conjugado para os parâmetros não lineares e através de Mínimos Quadrados para os lineares. A relaxação convexa do problema de localização original foi desenvolvida assumindo regime estacionário, permitindo obter uma estimativa grosseira da posição da fonte, adequada para inicializar o algoritmo de maximização da função de verosimilhança. A detecção fez recurso a um Teste de Quociente de Verosimilhança Generalizada, adaptado para reduzir a latência da detecção. A robustez da implementação foi validada num ambiente de simulação numérica gerado pela Toolbox of Level Set Methods, que fornece dados (relativamente) consistentes com os modelos. Testaram-se uma multiplicidade de condições, seguido de uma análise de sensibilidade às variações nos parâmetros. A arquitectura desenvolvida para a aplicação original é por fim estendida a um contexto aeroespacial, e as alterações necessárias para permitir a monitorização de infra-estruturas críticas são discutidas.
Localização de Fontes Difusivas, Estimador de Máxima Verosimilhança, Método de Newton - Gradiente Conjugado, Quociente de Verosimilhança Generalizada, Redes de Sensores sem Fios

Junho 28, 2013, 16:0

Documentos da dissertação ainda não disponíveis publicamente

Orientação

ORIENTADOR

João Pedro Castilho Pereira Santos Gomes

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar