ES2621942T3 - Procedimiento y sistema para selección de sensor espacio-temporal - Google Patents

Abstract

Un procedimiento (4000) implementado por ordenador que comprende: dividir (4100) un área bidimensional en células (2001, 2002, ..., 2009), en el que las células están dispuestas en una cuadrícula (2000); recibir (4200) un activador de selección para un subconjunto de células de la cuadrícula, en el que al menos una célula (2004) del subconjunto tiene al menos un sensor (S1, S3, S4) y la al menos una célula (2004) tiene una frecuencia de muestreo de la célula (CSF4) asociada; determinar (4300) un conjunto de restricciones para el al menos un sensor (S1, S3, S4); seleccionar (4400) el al menos un sensor (S1, S3) si el al menos un sensor (S1, S3) cumple con el conjunto de restricciones; y calcular (4500) una frecuencia de muestreo del al menos un sensor dependiendo de la frecuencia de muestreo de la célula (CSF4) de la al menos una célula de manera que el al menos un sensor está instruido para proporcionar datos de medición de conformidad con la respectiva frecuencia de muestreo de la célula y, en total, la célula proporciona datos a la frecuencia de muestreo de la célula requerida.

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Procedimiento y sistema para seleccion de sensor espacio-temporal Campo tecnico

La presente invencion se refiere en general a procesamiento electronico de datos, y mas particularmente, se refiere a procedimientos, productos de programa informatico y sistemas para seleccion de sensor.

Antecedentes

En mas y mas aplicaciones, los datos de sensor del “mundo real” se usan por ejemplo, para funciones analiticas y cuestiones de sensibilizacion situacional. La seleccion de sensor en redes inalambricas o en escenarios de deteccion participativa con nodos de sensores moviles a menudo esta asociada con desafios al seleccionar un subconjunto de nodos de sensores pertinentes en un tiempo especifico para ahorrar energia y ancho de banda de comunicacion. En deteccion participativa el problema de la seleccion de sensor puede ser similar al de las redes de sensores inalambricos en general. Adicionalmente, la deteccion participativa puede considerar la movilidad humana, que no es directamente controlable.

Algunos enfoques para seleccion temporal usan modelos de prediccion en los que un valor de sensor se envia unicamente si se desvia del valor predicho mas de un umbral dado. Otros enfoques establecen frecuencias de muestreo de nodos para ahorrar energia estableciendo frecuencias de muestreo fijas (ciclos de trabajo) en todos los nodos de sensores desplegados y coordinando los nodos para minimizar el retardo de una deteccion de evento. Para seleccion espacial, pueden seleccionarse nodos de sensores para cubrir una region de interes en una estructura de cuadricula. Otros enfoques seleccionan nodos de sensores tanto espacial como temporalmente basandose en modelos estadisticos acerca de un fenomeno observado.

Una cuestion en los enfoques anteriormente mencionados es que seleccionar un minimo subconjunto de nodos para cubrir la totalidad de la region de despliegue y unicamente cambiar este subconjunto despues de un periodo de tiempo predefinido para evitar el agotamiento de energia no cambia de escala bien con nodos moviles ya que el subconjunto de cobertura minimo cambia constantemente. Ademas, la seleccion basada en cobertura no es practica para sensores y aplicaciones en los que un alcance de cobertura natural para el sensor no puede especificarse (por ejemplo, mediciones precisas de contaminantes del aire).

Un problema de la seleccion especial orientada a cobertura es que es dificil de aplicar a sensores para los que un area de cobertura no se proporciona de manera natural. Por ejemplo un sensor de dioxido de carbono proporciona una medicion puntual con un radio de cobertura cero. Establecer un radio de cobertura adicional introduciria por lo tanto incertidumbre adicional que es contraproducente para reconstruir con precision el fenomeno observado.

MAHAWATHTHA M.D.W.S Y COL: “Location aware queries for sensor network”, septiembre de 2011, describe un esquema de planificacion de multiples sensores eficaz en energia adaptativo para rastreo colaborativo de objetivos en redes de sensores inalambricos. Calcula el intervalo de muestreo optimo para satisfacer una especificacion en la precision de rastreo predicha, selecciona el agrupamiento de sensores de tareas de acuerdo con su probabilidad de deteccion conjunta, y designa uno de los sensores de tareas como el agrupamiento principal para actualizacion de estimacion y planificacion de sensor de acuerdo con una funcion de medida de energia de agrupamiento principal (CHEM).

JING ZHOU Y COL: “FloodNet: Coupling Adaptive Sampling with Energy Aware Routing in a Flood Warning System”, febrero de 2007, describe una red de sensores inalambricos empleada en un sistema de aviso de inundacion, en el que el muestreo adaptativo esta basado en un modelo predictor de inundacion que determina para cada localizacion de validacion el requisito para transmision de datos (importancia de datos). La importancia de datos de una localizacion de validacion se usa a su vez mediante el sistema para establecer la velocidad de informe de los sensores incluidos en el mismo.

Existe por lo tanto una necesidad para mejorar la seleccion espacial y temporal de nodos de sensores.

Sumario

Esta necesidad se refleja en obtener datos desde un amplio conjunto de nodos de sensores en los que un subconjunto significativo de nodos son los inalambricos y moviles de manera autonoma, que implica que es dificil controlar de manera fiable su posicion. Ejemplos son sensores fijados a personas o coches. De manera ideal una aplicacion seria probable que reconstruyera un fenomeno continuo real observado por los sensores tan preciso como sea posible. Sin embargo, por naturaleza los sensores proporcionan muestreos de datos discretos espacio- temporales. El fenomeno observado necesita a continuacion reconstruirse basandose en tales datos de sensor muestreados discretos. Es por lo tanto deseable tener una resolucion espacio-temporal alta de datos de sensores pero al mismo tiempo tener una solucion escalable para manejar grandes numeros de nodos de sensores con esfuerzo computacional apropiado.

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Este problema se resuelve mediante los aspectos de la presente invencion de acuerdo con las reivindicaciones independientes 1, 10 y 11.

Las realizaciones de la invencion permiten aplicaciones, que requieren la entrada de datos de sensor, seleccionar un subconjunto pertinente de nodos de sensores tanto en espacio como en tiempo y mantener aun una reconstruccion precisa del fenomeno observado. El enfoque incluye dividir una region de interes en una cuadricula de celulas para las que pueden especificarse frecuencias de muestreo de celula. La cuadricula puede ser adaptable y permitir una estructura de cuadricula irregular. La solucion permite rastrear de manera eficaz nodos moviles en la cuadricula y seleccionar unicamente un subconjunto de nodos que proporciona de manera colectiva una frecuencia de muestreo de la celula especifica requerida por la aplicacion. La seleccion puede tener en cuenta diversas restricciones, tales como, por ejemplo, el presupuesto de energia de los nodos de sensores. Por ejemplo, las redes de sensores inalambricos tipicamente operan con baterias que no pueden ser sustituidas demasiado a menudo. Por lo tanto, el presupuesto de energia de nodos de sensores en tales redes de sensores puede imponer restricciones en la tasa de muestreo y comunicacion de los nodos de sensores. En este contexto un problema es hallar el equilibrio correcto entre precision y consumo de energia. Ademas los despliegues a gran escala, por ejemplo, en toda la ciudad, pueden generar demasiados datos, que puede hacer dificil procesar los datos de una manera oportuna. Es por lo tanto beneficioso reducir los datos sin comprometer la precision requerida. Una aplicacion puede imponer una restriccion de numero de sensores que requiere un minimo de un cierto numero de sensores o un cierto porcentaje de nodos de sensores disponibles para participar en una tarea de deteccion. Finalmente, otra restriccion puede ser el ancho de banda real que puede usarse para enviar mediciones de sensor.

Otras restricciones se describen en la descripcion detallada de las diversas realizaciones de la invencion.

En un aspecto de la invencion un procedimiento implementado por ordenador incluye: dividir un area bidimensional en celulas, en la que las celulas estan dispuestas en una cuadricula; recibir un activador de seleccion para un subconjunto de celulas de la cuadricula, en el que al menos una celula del subconjunto tiene al menos un sensor y la al menos una celula tiene una frecuencia de muestreo de celula asociada; determinar un conjunto de restricciones para el al menos un sensor; seleccionar el al menos un sensor si el al menos un sensor cumple con el conjunto de restricciones; y calcular una frecuencia de muestreo del al menos un sensor dependiendo de la frecuencia de muestreo de la celula de la al menos una celula de manera que el al menos un sensor se ordena que proporcione datos de medicion de conformidad con la respectiva frecuencia de muestreo de la celula y en conjunto la celula proporciona datos a la frecuencia de muestreo de la celula requerida.

Otros aspectos de la invencion son un producto de programa informatico que puede ejecutar el procedimiento anterior cuando se ejecuta en un sistema informatico y el propio sistema informatico que esta configurado para ejecutar el programa informatico para ejecutar el procedimiento.

Por ejemplo, un sistema informatico de acuerdo con una realizacion de la invencion puede incluir un componente de gestion de cuadricula, que esta configurado para dividir un area bidimensional en celulas y para asociar al menos una celula de la cuadricula con una frecuencia de muestreo de la celula. Un componente de seleccion de sensor del sistema informatico puede estar configurado para determinar un conjunto de restricciones para al menos un sensor en el que el al menos un sensor esta asignado a la al menos una celula. El componente de seleccion de sensor esta configurado adicionalmente para seleccionar el al menos un sensor en respuesta a un activador de seleccion si el al menos un sensor cumple con el conjunto de restricciones. Ademas, un componente de procesamiento de datos esta configurado para lanzar el activador de seleccion si se cumplen condiciones de activacion y para calcular una frecuencia de muestreo para el al menos un sensor dependiendo de la frecuencia de muestreo de la celula de la al menos una celula de manera que el al menos un sensor se ordena que proporcione datos de medicion de conformidad con la respectiva frecuencia de muestreo de la celula y en conjunto la celula proporciona datos a la frecuencia de muestreo de la celula requerida.

Las realizaciones de la invencion soportan escenarios moviles. La seleccion de sensor espacio-temporal esta basada en la estructura de cuadricula y frecuencias de muestreo de celula asociadas con las celulas. Puede usarse, por ejemplo, para extender el tiempo de vida de la bateria de los nodos de sensores. Un activador de seleccion para volver a hacer seleccion de nodos de sensores puede tener lugar cuando un nodo de sensor movil se mueve en o fuera de una celula de la cuadricula, cuando la estructura de cuadricula cambia o cuando se cambian frecuencias de muestreo de celula asociadas, por ejemplo, mediante una aplicacion que esta solicitando una tarea de deteccion para recopilar datos de medicion para un fenomeno dado. Una frecuencia de muestreo de la celula como se usa en el presente documento es la frecuencia a la que la aplicacion requiere que la respectiva celula de cuadricula proporcione los respectivos datos de medicion. Es decir, indica un numero de eventos de datos de medicion en un intervalo de tiempo dado. El intervalo de tiempo entre dos eventos de datos de medicion consecutivos es reciproco a la frecuencia de muestreo de la celula.

Dentro de una celula, los nodos de sensores pueden seleccionarse temporalmente basandose en una frecuencia de muestreo de celula asociada con la celula. Si no se especifica la frecuencia, los nodos pueden elegir de manera autonoma o cooperativa cuando se envian las mediciones. Durante la seleccion temporal de un subconjunto de nodos pueden seleccionarse basandose en la informacion de contexto como restricciones, tales como, por ejemplo, el presupuesto de energia restante del sensor, su movilidad, propiedades de comunicacion de la red, una restriccion

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en el numero de sensores seleccionados o restricciones espaciales adicionales.

Otras realizaciones ventajosas de se exponen en las reivindicaciones dependientes. Por ejemplo, el numero de celulas y sus tamanos pueden adaptarse durante el tiempo para obtener una mejor resolucion espacial.

Los aspectos anteriores de la invencion combinan la seleccion espacial y temporal de una manera, que no se basa en modelos acerca del fenomeno observado. Ademas, son muy adecuados para nodos de sensores moviles. Usar los enfoques conocidos para resolver el problema anterior conduciria a un uso extensivo de modelos de prediccion para tanto el dominio temporal como espacial de seleccion de sensor. Por ejemplo, tratar la movilidad usaria modelos de prediccion acerca de las trayectorias de los nodos de sensores. Sin embargo, puede ser poco realista obtener modelos de movimiento precisos. Ademas, el uso de modelos de prediccion es computacionalmente caro. Las realizaciones de la invencion reivindicadas son computacionalmente menos caras que los enfoques basados en modelo conocidos a partir de la tecnica anterior.

Las realizaciones de la invencion pueden usarse para cualquier aplicacion en la que sea poco practico o ineficaz recuperar datos de sensor de todos los nodos de sensores en todo momento aunque la aplicacion prefiera obtener todas las mediciones. En particular esto puede ser util en escenarios de aplicacion de deteccion participativos/ambientales en los que grandes numeros de personas se les proporcionan nodos de sensores moviles para obtener datos ambientales tales como contaminantes del aire y otros datos. Pero puede extenderse tambien a cualquier otra aplicacion de red de sensores, tales como exploracion cooperativa para una red de sensores moviles autonomos. Los sensores moviles autonomos a menudo se denominan robots. Otros ejemplos para aplicaciones de red de sensores son monitorizacion del habitat y monitorizacion de salud estructural.

Breve descripcion de Ios dibuios

La Figura 1 es un sistema informatico simplificado de acuerdo con una realizacion de la invencion que interactua con redes de sensores;

la Figura 2 es un ejemplo de una estructura de mapeo de acuerdo con una realizacion de la invencion;

la Figura 3 muestra un ejemplo de una posible configuracion de cuadricula de acuerdo con una realizacion de la

invencion;

la Figura 4 es un diagrama de flujo simplificado de un procedimiento implementado por ordenador de acuerdo con una realizacion de la invencion;

la Figura 5 es un diagrama de flujo simplificado de una realizacion del procedimiento implementado por ordenador para manejar restricciones de energia;

la Figura 6 es un diagrama de flujo simplificado de una realizacion del procedimiento implementado por ordenador para manejar restricciones espaciales;

las Figuras 7 y 8 ilustran la adaptacion dinamica de una cuadricula irregular de acuerdo con una realizacion de la invencion,

la Figura 9 muestra el sistema informatico simplificado de la Figura 1 durante la inicializacion.

Descripcion detallada

La Figura 1 es un sistema 1000 informatico simplificado de acuerdo con una realizacion de la invencion. El sistema 1000 informatico puede incluir un componente 1001 de gestion de cuadricula, un componente 1002 de interfaz, un componente 1003 de seleccion de sensor y un componente de procesamiento de datos. Componentes adicionales pueden ser un componente 1005 de gestion de nodo y un componente 1006 de Sistema de Informacion Global (GIS) extendido. Los diversos componentes del sistema 1000 informatico pueden comunicar mediante una infraestructura 1100 de comunicacion, tal como un bus de sistema o pueden comunicar tambien directamente entre si a traves de interfaces apropiadas. La comunicacion a dispositivos o componentes fuera del sistema 1000 se hace ventajosamente a traves del componente 1002 de interfaz, que esta configurado para gestionar datos entrantes y proporciona una interfaz para acceder a los datos.

Los datos entrantes pueden almacenarse en una base de datos, tal como almacenamiento triple, que es una base de datos construida especificamente para el almacenamiento y recuperacion de metadatos de Marco de Descripcion de Recursos (RDF) y que es por lo tanto apropiada para datos semanticos persistentes. Los datos entrantes pueden almacenarse tambien en una base de datos. Las bases de datos NoSQL pertenecen a una amplia clase de sistemas de gestion de bases de datos que se diferencian del modelo clasico del sistema de gestion de base de datos relacional (RDBMS). Estos almacenamientos de datos pueden no requerir esquemas de tabla fija, normalmente evitan operaciones de union y tipicamente cambian de escala de manera horizontal.

Sin embargo, los datos entrantes no necesitan almacenarse necesariamente. Por ejemplo, los datos de eventos pueden procesarse directamente mediante un motor de procesamiento de eventos complejo, que puede ser parte del componente 1004 de procesamiento de datos. En realizaciones alternativas, cada componente del sistema puede implementar su propia interfaz externa y comunicar directamente con dispositivos o componentes externos.

El sistema 1000 informatico esta configurado para usar y controlar redes de sensores para recopilar datos de sensor, por ejemplo, para soportar ciertas mediciones. Por ejemplo, fenomenos de medicion de interes pueden ser la concentracion de dioxido de carbono en areas urbanas, materia particulado, humedad o radiacion ultra-violeta.

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Pueden usarse sensores correspondientes para recopilar los respectivos datos de medicion. Es decir, un fenomeno de medicion corresponde a datos de medicion fisicos especificos. Los sensores pueden proporcionar tambien datos fisicos adicionales como velocidad o distancia para describir fenomenos de medicion logicos o indirectos tales como densidad de trafico o comportamiento de las masas.

En la Figura 1 se muestran tres redes de sensores. La primera red de sensores incluye los sensores S1 a S4. La segunda red de sensores tiene los sensores S5 a S7 y la tercera red de sensores incluye los sensores S8 y S9. Una segunda red se define como una coleccion de al menos un nodo de sensor y tiene al menos una pasarela. En el ejemplo, la primera, segunda y tercera redes de sensores tienen las pasarelas S2, S5 y S9, respectivamente. Una pasarela puede comunicar con cada sensor de la respectiva red de sensores, directa o indirectamente mediante otros nodos de sensores de la red de sensores. Es posible tambien que un sensor pertenezca a multiples redes de sensores y pueda entonces comunicar con multiples pasarelas. Una pasarela no necesita ser un sensor por si misma sino que puede ser simplemente un nodo usado para fines de comunicacion. Una pasarela puede usar normas de comunicacion inalambrica, tales como por ejemplo, ZigBee, IEEE 802.15.4 o 6lowPAN. Las pasarelas son interfaces de comunicacion tambien usadas para establecer comunicacion entre el sistema 1000 informatico, por ejemplo a traves del componente 1002 de interfaz, y la respectiva red de sensores. Una pasarela puede ser un nodo de sensor inalambrico usado para comunicacion, un PC, un telefono movil o cualquier otra pieza especializada de hardware, que es apropiada para encaminar la comunicacion entre el sistema informatico y la red de sensores. Los nodos de sensores S1 a S9 de las redes de sensores pueden ser dispositivos que contienen al menos un sensor fisico y que estan acoplados de manera comunicativa con al menos una pasarela. El acoplamiento puede establecerse usando normas de comunicacion inalambrica (por ejemplo, WLAN, Bluetooth, etc.), normas de comunicacion alambrica (por ejemplo, LAN, Ethernet) o a traves de integracion fisica con la propia pasarela usando un tipo de una comunicacion de bus interno. Un nodo de sensor puede determinar su posicion, por ejemplo, a traves de un sensor de sistema de posicionamiento global (GPS), y puede enviar sus valores de medicion con informacion de localizacion precisa a la respectiva pasarela.

El componente 1001 de gestion de cuadricula gestiona una cuadricula 2000 virtual, que incluye una pluralidad de celulas 2001 a 2005. Las celulas pueden ser de diferente tamano dando como resultado una estructura de cuadricula irregular. Por ejemplo, la celula 2003 es mas pequena que la celula 2002, que de nuevo es mas pequena que la celula 2002. Toda la cuadricula 2000 corresponde a un area bidimensional. Un sistema de informacion geografica (GIS) puede estar acoplado al componente 1001 de gestion de cuadricula para proporcionar informacion geografica tal como modelos espaciales, como por ejemplo, mapas bidimensionales del area que esta cubierta por las redes de sensores. En otras palabras, el componente de gestion de cuadricula puede dividir un area bidimensional en celulas 2001 a 2005 de la cuadricula 2000. Un ejemplo simplificado de una cuadricula irregular en combinacion con informacion de mapa de calles a partir de un sistema de GIS se muestra en la Figura 3. En este ejemplo, las celulas de cuadricula que cubren un area de calles son mas pequenas que las celulas de cuadricula que cubren un area de parque, que esta localizada cerca de la calle. Por lo tanto, se consigue una segmentacion virtual del area cubierta por las redes de sensores. De esta manera, una celula de cuadricula puede cubrir partes de una red de sensores (por ejemplo, la celula 2003) o multiples redes de sensores (por ejemplo, la celula 2004). Por otra parte una red de sensores puede abarcar multiples celulas. En el caso en el que la estructura de cuadricula cambie con el tiempo, el componente de gestion de cuadricula puede lanzar un evento de actualizacion de estructura de cuadricula para notificar al sistema 1000 del cambio.

El componente de gestion de cuadricula puede almacenar adicionalmente las asignaciones de frecuencia de muestreo de la celula para las celulas de la cuadricula 2000. Por ejemplo, en la Figura 1 cada celula 2001 a 2005 tiene una frecuencia de muestreo de la celula CSF1 a CSF5 asociada con la respectiva celula. Las frecuencias de muestreo de celula pueden usarse en mediciones especificas para gestionar las velocidades a las que se proporcionan los datos de sensor que se originan en las respectivas celulas. Por ejemplo, puede haber diferentes frecuencias de muestreo de celula asociadas con diferentes fenomenos de medicion para la misma celula. Esto posibilita que el componente de gestion de cuadricula gestione una “region a mapeo de frecuencia” por fenomeno, es decir, para cada region del area bidimensional, que se cubre por una celula de la cuadricula 2000; una frecuencia de muestreo de la celula especifica puede asignarse para un fenomeno especifico. Tipicamente una aplicacion definira una frecuencia de muestreo de la celula de este tipo basandose en sus necesidades en terminos de con que frecuencia necesita actualizaciones de datos de medicion para su fin de aplicacion.

El mapeo de frecuencia de muestreo de la celula puede definir cuantas muestras de datos de medicion por unidad de tiempo se requieren para esta region para un fenomeno de medicion dado. Por ejemplo, las frecuencias de muestreo de celula pueden establecerse por sistemas o aplicaciones externos, por ejemplo obtenidas a partir de algoritmos de aprendizaje por maquina (procesamiento de datos), manualmente como resultado de experimentos o determinarse dinamicamente mediante modelos de prediccion (por ejemplo S. Santini. “Adaptive Sensor Selection Algorithms for Wireless Sensor Networks.” PhD thesis, ETH Zurich, Suiza, 2009). En caso de que una frecuencia de muestreo de la celula cambie con el tiempo, el componente de gestion de cuadricula puede lanzar un evento de actualizacion de frecuencia de muestreo de cuadricula para notificar al sistema 1000 del cambio.

Aunque el componente 1001 de gestion de cuadricula esta configurado para asociar las celulas de la cuadricula con frecuencias de muestreo de celula, cada celula de la cuadricula no necesita tener una frecuencia de muestreo de celula asociada. Por ejemplo, si una aplicacion puede estar unicamente interesada en recibir cambios acerca de un

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cierto umbral y ordenar al sistema 1000 decidir que nodos monitorizan ese cambio, las respectivas celulas pueden no tener una frecuencia de muestreo de celula asociada. En este caso, como alternativa, como se ha explicado anteriormente, los modelos de prediccion y los modelos de procedimientos del mundo real (consultese A. Deshpande, C. Guestrin, S. R. Madden, J. M. Hellerstein y W. Hong. Model-Driven Data Acquisition in Sensor Networks. In Proceedings of the 30th Very Large Data Base Conference (VLDB 2004), Toronto, Canada, agosto de 2004) pueden usarse para determinar una frecuencia de muestreo de la celula. En caso de trayectorias conocidas, puede adoptarse un esquema como se describe por Mourikis (A. Mourikis y S. I. Roumeliotis. “Optimal Sensor Scheduling for Resource-Constrained Localization of Mobile Robot Formations.” In IEEE Transactions on Robotics, 22(5), octubre de 2006, paginas 917-931) para obtener una frecuencia de muestreo de la celula en una celula.

Si ciertas celulas no son pertinentes para ciertos fenomenos de medicion, las respectivas celulas pueden tener una frecuencia de muestreo de la celula con un valor de cero. Por ejemplo, si una medicion de CO2 para un sector urbano tiene como objetivo conseguir informacion acerca de la polucion provocada por los vehiculos, los sensores que estan en el interior de edificios pueden no poder contribuir con ningun valor significativo. Por lo tanto, las celulas que cubren areas que corresponden al interior de edificios pueden estar asociadas con frecuencias de muestreo de cero que indican que ninguno de los respectivos sensores localizados dentro de estas celulas necesitan contribuir con ningun dato de medicion.

El sistema 1000 puede estar configurado tambien para realizar una funcion de gestion de localizacion. La funcion de gestion de localizacion puede ser tambien un componente independiente o realizarse mediante los otros componentes del sistema, tal como por ejemplo el componente 1001 de gestion de cuadricula, el componente 1005 de gestion del nodo o el componente 1004 de procesamiento de datos. La funcion de gestion de localizacion esta configurada para mantener una estructura 3000 de mapeo (consultese La Figura 2) para definir un mapeo entre los sensores de las diversas redes de sensores y sus respectivas localizaciones de celula. Es decir, la estructura 3000 de mapeo incluye por ejemplo una tabla de asignacion donde la localizacion actual de cada sensor se asigna a la respectiva celula en la cuadricula 2000 en un punto dado en el tiempo t0. Las localizaciones actuales de los sensores pueden comunicarse a traves de las respectivas pasarelas desde los sensores al sistema 1000. Como se ha mencionado anteriormente, los sensores pueden tener una funcion de GPS integrada para medir su propia localizacion. En otras palabras, el sistema 1000 conoce en cualquier momento que sensor esta asignado actualmente a que celula. Por ejemplo, en el caso de sensores moviles la funcion de gestion de localizacion actualiza las respectivas asignaciones en la estructura de mapeo si un sensor movil S7 cambia su posicion y se mueve a un area asociada con otra celula 2005. El cambio de localizacion se informa al sistema 1000 a traves de la interfaz 1002 y puede evaluarse, por ejemplo, mediante el componente 1004 de procesamiento de datos. Finalmente la estructura 3000 de mapeo se actualiza en consecuencia. En un caso de este tipo la funcion de gestion de localizacion puede activar un evento de actualizacion de localizacion de sensor para notificar al sistema del cambio. La funcion de gestion de localizacion puede ejecutarse mediante uno o mas servidores de localizacion. Por ejemplo, cada servidor de localizacion puede gestionar una sub-region especifica de la cuadricula 2000 (por ejemplo, un agrupamiento de celulas 2001,2004).

El componente 1004 de procesamiento de datos esta configurado para procesar cualquier dato sin procesar, que se recibe a traves del componente de interfaz, y tambien cualquier dato proporcionado por cualquiera de los otros componentes del sistema 1000 informatico. Por ejemplo, puede aprender acerca de nuevos requisitos para frecuencias de muestreo de celulas y enviar respectivas actualizaciones al componente 1001 de gestion de cuadricula. Puede proporcionar tareas de deteccion definiendo que fenomeno en que region es de interes y proporciona resultados a un consumidor de datos.

El componente 1003 de seleccion de sensor esta configurado para seleccionar los sensores apropiados de las redes de sensores para participacion en tareas de deteccion especificas. Por ejemplo una tarea de deteccion podria ser proporcionar una actualizacion regular de una cierta area urbana con respecto al fenomeno de medicion de concentracion de dioxido de carbono. Otra tarea de deteccion podria ser medir cada dia durante tres intervalos de tiempo predefinidos el fenomeno de medicion de materia particular en unas cercanias cerca de una autopista. Por ejemplo, el componente 1003 de seleccion de sensor puede configurar las velocidades de actualizacion de sensor basandose en su localizacion y la estructura de cuadricula actual. El componente de seleccion de sensor puede activarse mediante un evento de activacion, que se denominara tambien como una activacion de seleccion en lo sucesivo. Un activador de seleccion puede ser un evento de actualizacion de localizacion de sensor que indica que un sensor se ha movido de una localizacion a otra. Puede ser adicionalmente un evento de actualizacion de estructura de cuadricula que indica que el tamano de la celula o el numero de celulas de cuadricula ha cambiado. Ademas, puede corresponder a un evento de actualizacion de frecuencia de muestreo de cuadricula que indica que la frecuencia de muestreo de la celula para celulas de cuadricula especificas ha sido cambiada. Una solicitud para cambiar la frecuencia de muestreo de la celula tipicamente se inicia por la aplicacion interesada en el fenomeno de medicion. En otra realizacion, un activador de seleccion puede ser un evento de actualizacion de restriccion de sensor que indica que cualquiera de un valor de sensor ha cambiado de modo que no ya no cae en la condicion de restriccion o que la propia condicion de restriccion ha cambiado.

Otro parametro de influencia para la seleccion de sensor puede ser el presupuesto de energia de un nodo de sensor. El componente 1005 de gestion del nodo puede implementar tambien funciones para manejar restricciones, por ejemplo, para gestion de energia, que pueden usarse para mantener una estimacion de presupuesto de energia

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restante de cada sensor, y que pueden considerarse tambien para evaluar si un cierto sensor es adecuado para participar en una tarea de deteccion dada.

Otras restricciones que influencian la seleccion de sensor pueden estar relacionadas con el contexto de nodo de sensor, por ejemplo, la movilidad de nodo, localizacion de nodo o propiedades de comunicacion de la red. Por ejemplo, puede tenerse en cuenta una restriccion de movilidad prefiriendo ciertos nodos moviles sobre nodos fijos. Una restriccion de comunicacion de red puede reflejarse en que la capacidad de canal de diferentes redes puede compararse para decidir el numero maximo de nodos en una red. Usar la localizacion como restriccion adicional permite la seleccion espacial mas detallada.

La Figura 2 es un ejemplo de una estructura 3000 de mapeo de acuerdo con una realizacion de la invencion. La estructura de mapeo puede almacenar informacion de relacion con respecto a sensores y celulas de la cuadricula 2000. Por ejemplo, puede haber un conjunto de datos para cada sensor S1 a S9 que indique la localizacion actual del sensor con respecto a las celulas de cuadricula. La estructura 3000 de mapeo se muestra en dos puntos diferentes en el tiempo t0 y t1. En el ejemplo, en un primer tiempo t0 el sensor Si pertenece a la celula 2004. El sensor S7 tambien pertenece a la celula 2004. En un segundo tiempo t1 el sensor S7 se mueve de manera evidente a una localizacion que se cubre ahora por la celula 2005 mientras que el sensor S1 esta aun en la celula 2004. La estructura 3000 de mapeo se actualiza en consecuencia para reflejar el cambio en t1. La funcion de gestion de localizacion puede ahora activar un evento de actualizacion de localizacion de sensor para notificar al sistema 1000 (consultese La Figura 1) del cambio ya que el sensor S7 ahora ya no esta disponible mas en la celula 2004 que puede tener un impacto en la celula para participar en ciertas tareas de deteccion. Por supuesto existe un impacto similar con respecto a la celula 2005, que puede ahora tener un nuevo sensor asociado con nuevas capacidades.

La Figura 3 muestra un ejemplo de una posible configuracion de cuadricula 2000 para una aplicacion de polucion del aire. Un area geografica incluye un area de calle en el lado derecho y un area de parque en el lado izquierdo. Cada celula de cuadricula se visualiza como un rectangulo en el dibujo. El tamano de celula medio de las celulas 2200 de calle para cubrir el area de calle es menor que el tamano de celula medio de las celulas 2100 de parque para cubrir el area de parque. Es decir, la resolucion espacial para el area de calle es alta en comparacion con el area de parque. Las frecuencias de muestreo de celula en el area de calle pueden ser tambien mas altas que en el area de parque puesto que los coches que conducen a lo largo de la calle pueden provocar un cambio continuo en los contaminantes del aire que se supone que se miden con mayor frecuencia que los respectivos niveles en el area de parque con menos cambios esperados. Por ejemplo, los modelos conocidos acerca del flujo del aire pueden usarse para optimizar adicionalmente la estructura de cuadricula. Por ejemplo, la configuracion en la Figura 3 puede funcionar bien si los vientos soplan en la misma direccion que la calle puesto que los contaminantes no dejarian el area con una resolucion espacial y de tiempo mas alta. Sin embargo, si los vientos soplan ortogonales a la direccion de la calle, de repente puede haber cambios de polucion continuos en el area de parque. Esto activaria una reconfiguracion de los tamanos de celula y frecuencias de muestreo de celula de las celulas 2100 de parque para que el area de parque afectada mejore los valores de sensor recogidos para las areas afectadas.

La Figura 4 es un diagrama de flujo simplificado de un procedimiento 4000 implementado por ordenador de acuerdo con una realizacion de la invencion, que puede ejecutarse mediante el sistema informatico como se describe bajo la Figura 1. El procedimiento 4000 implementado por ordenador puede incluir dividir 4100 un area bidimensional en celulas 2001 a 2009, en el que las celulas estan dispuestas en una cuadricula 2000. Como se describe bajo la Figura 1, la informacion de GIS puede usarse para definir la cobertura de la cuadricula a traves de respectivas celulas de ciertas areas. Por ejemplo, un area que esta cubierta por un edificio puede definirse como una celula de cuadricula correspondiente. La Figura 3 muestra un ejemplo adicional de una estructura de cuadricula. En la Figura 3 la cuadricula es una cuadricula irregular. Sin embargo, pueden usarse tambien cuadriculas regulares para una definicion de celula de cuadricula equidistante. Una aplicacion puede ahora estar interesada en usar datos de sensor que se originan en una o mas celulas de la cuadricula y enviar una solicitud de datos de sensor correspondiente, que funcionara como un activador de seleccion para un subconjunto de celulas de la cuadricula una vez recibido mediante el sistema informatico. Otros activadores de seleccion pueden lanzarse si se satisface una condicion de activacion correspondiente. Los siguientes ejemplos describen activadores de seleccion especificos junto con una posible condicion de activador: eventos de actualizacion de localizacion de sensor en caso de que un sensor se mueva de una celula a otra; eventos de actualizacion de estructura de cuadricula en caso de que la estructura de cuadricula se cambie por alguna razon; eventos de actualizacion de frecuencia de muestreo de cuadricula en caso de que se cambie la frecuencia de muestreo de la celula de una o mas celulas de la cuadricula (por ejemplo, debido a diferentes necesidades de aplicacion); o eventos de actualizacion de restriccion de sensor en caso de que una restriccion de sensor cambie o un valor de sensor supere un valor de umbral de restriccion.

El activador de seleccion para un subconjunto de celulas de la cuadricula puede recibirse 4200 mediante el respectivo componente del sistema informatico. Por ejemplo, puede recibirse mediante los componentes de procesamiento de datos, de gestion de cuadricula o de seleccion de sensor dependiendo de que componente implemente la funcionalidad apropiada. Una o mas de las celulas 2004 del subconjunto tiene al menos un sensor S1, S3, S4 asignado. Ademas, la una o mas celulas 2004 tienen una frecuencia de muestreo de la celula CSF4 asociada.

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La participacion de nodos de sensores en una tarea de deteccion puede depender de ciertas restricciones. Por ejemplo, una restriccion de presupuesto de energia puede requerir que unicamente se hayan de seleccionar los sensores que tienen un presupuesto de energia restante por encima de un cierto umbral. Una restriccion de movilidad puede requerir que unicamente se suponga que participan sensores estaticos o unicamente sensores moviles. Una restriccion espacial puede requerir que unicamente se suponga que participan sensores en un area especifica. Una restriccion de comunicacion de red puede requerir una disponibilidad de ancho de banda minimo para la comunicacion entre el sistema informatico y la respectiva red de sensores. Pueden ser posibles otras restricciones.

El componente de seleccion de sensor puede seleccionar un nodo de sensor indicando al nodo de sensor que se supone que participa en una deteccion especifica como un miembro de una celula de cuadricula. El componente de seleccion de sensor puede determinar 4300 si un conjunto de restricciones es pertinente para la seleccion de uno o mas sensores S1, S3, S4 para participar en la tarea de deteccion y que conjunto de restricciones serian. A continuacion puede seleccionar 4400 el uno o mas sensores S1, S3 si el uno o mas sensores S1, S3 cumplen con el conjunto de restricciones determinadas anteriormente. De esta manera, el componente de seleccion de sensor puede priorizar restricciones si se especifican multiples restricciones. Puede determinar adicionalmente un conjunto de sensores seleccionados para cada restriccion y a continuacion combinar los conjuntos determinados aplicando operaciones de conjunto tales como union o interseccion. Esto puede conseguirse usando pesos que se derivan basandose en la prioridad de restriccion y obtener un conjunto final de sensores seleccionados mediante una union de todos los conjuntos. Finalmente pueden seleccionarse unicamente los nodos en el conjunto final cuyo peso este por encima de un umbral predefinido.

El sistema informatico, por ejemplo el componente de procesamiento de datos, puede a continuacion calcular 4500 una frecuencia de muestreo del uno o mas sensores dependiendo de la frecuencia de muestreo de la celula CSF4 de la respectiva una o mas celulas, a las que se asignan los sensores seleccionados. Es decir, unicamente se seleccionan los sensores que pueden entregar datos de sensor con la velocidad especificada por la aplicacion a traves de la respectiva frecuencia de muestreo de la celula CSF4. En el caso de que se seleccione un unico sensor en una celula, la frecuencia de muestreo de este unico sensor necesita establecerse a un valor que corresponde a la frecuencia de muestreo de la celula de la respectiva celula. En caso de tener dos o mas sensores en la celula que puedan participar en la tarea de deteccion, las frecuencias de muestreo de sensor pueden establecerse mas bajas que la frecuencia de muestreo de la celula si los sensores pueden sincronizar de tal manera que la frecuencia de muestreo de la celula pueda conseguirse usando los sensores de una manera alterna. Por ejemplo, si dos sensores se asignan a la celula y la frecuencia de muestreo de la celula se establece a f, entonces en una realizacion puede ordenarse a los sensores que proporcionen sus datos de sensor cada uno a una frecuencia de f/2 asignando un numero de secuencia 1 o 2, respectivamente. El numero de secuencia indica cuando el respectivo sensor deberia enviar sus datos. En el ejemplo, el primer sensor que recibe el numero de secuencia 1 puede enviar sus datos inmediatamente despues de recibir la frecuencia de muestreo y el numero de secuencia. El segundo sensor espera durante un periodo de tiempo de 2/f segundos. En total la celula proporcionaria datos a la frecuencia de muestreo de la celula requerida f aunque ambos sensores esten muestreando datos unicamente con la frecuencia de muestreo f/2. Puede conseguirse una frecuencia de muestreo de la celula mas precisa usando un protocolo de sincronizacion de tiempo apropiado. Un experto en la materia apreciara que esto puede aplicarse para cualquier numero mas alto de sensores en una unica celula de una manera analoga. Finalmente cada sensor seleccionado se ordena que proporcione datos de medicion de conformidad con la respectiva frecuencia de muestreo de la celula, que se requiere por la aplicacion que solicita la respectiva tarea de deteccion.

En otras palabras, el procedimiento 4000 permite que el sistema informatico seleccione sensores de tal manera que satisfacen los requisitos espaciales asi como los requisitos temporales. No se requiere uso de modelos. En su lugar se usa una cuadricula con frecuencias de muestreo de celula apropiadas y respectivos mapeos de sensor a celula, que permite la seleccion de sensor con esfuerzos computacionales mucho menores de lo que se requeriria en enfoques basados en modelo.

A continuacion se describen realizaciones opcionales especificas de la invencion.

La Figura 5 es un diagrama de flujo simplificado de una realizacion del procedimiento 4000 implementado por ordenador para manejar restricciones de energia. El diagrama de flujo detalla la determinacion 4300 y seleccion 4400 del procedimiento 4000 implementado por ordenador. Por ejemplo, una tarea de medicion especifica de una aplicacion puede no permitir que los sensores participates detengan la participacion en el transcurso de la tarea de deteccion puesto que pueden quedarse sin energia. Esto corresponde a una condicion de restriccion para los sensores participates. En el ejemplo, puede determinarse un presupuesto de energia para cada nodo de sensor en la respectiva celula 4310, por ejemplo mediante el componente de gestion del nodo. A continuacion, la frecuencia de muestreo de la celula para la celula actual puede recuperarse a partir del componente de gestion de cuadricula.

Definiendose lo siguiente:

• Sea n el numero de sensores que miden en la respectiva celula el fenomeno especificado en la tarea de deteccion

• Sea f la frecuencia de muestreo de la celula para la respectiva celula

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• Sea e(s) el presupuesto de energfa restante para un nodo de sensor s

• Sea e^s) un umbral de energfa para un nodo de sensor s

• Sea m < n el numero de nodos seleccionados en la respectiva celula

• Sin perdida de generalidad tenga cada nodo de sensor exactamente un sensor que pueda usarse para medir el fenomeno dado.

De acuerdo con una realizacion los nodos de sensores pueden seleccionarse 4410 de modo que si hay al menos un nodo de sensor i con e(i) > e-r(i), entonces se seleccionan todos los nodos que satisfacen esta restriccion. De otra manera, es decir, para todos los sensores i donde e(i) <= e-r(i), elegir m = n. La planificacion de sensor puede a continuacion determinarse calculando y estableciendo una frecuencia de muestreo de f/m para cada sensor seleccionado. El procedimiento selecciona los nodos de sensores especificos basandose en la tarea de deteccion proporcionada por el componente de procesamiento de datos. Finalmente, las frecuencias de muestreo de sensor calculadas (planificacion de sensor) se envian a los nodos de sensores usando la respectiva pasarela de la red de sensores donde pertenecen los nodos de sensores seleccionados. En la red de sensores los respectivos sensores pueden controlarse en consecuencia para ajustar sus frecuencias de muestreo a la planificacion de sensor.

La Figura 6 es un diagrama de flujo simplificado de una realizacion del procedimiento 4000 implementado por ordenador para manejar restricciones espaciales. El diagrama de flujo detalla la determinacion 4300 y seleccion 4400 del procedimiento 4000 implementado por ordenador. Por ejemplo, una tarea de medicion especifica de una aplicacion puede requerir que se localicen sensores de participacion en una cierta area. Esto corresponde de nuevo a una condicion de restriccion para sensores de participacion.

Por ejemplo, una restriccion de localizacion espacial puede incluir un conjunto de triples (p,r,n) donde p es una posicion, r un radio, y n el numero de nodos de sensores deseados que deberian seleccionarse en un area dada, en este ejemplo un circulo (p,r). En otras realizaciones pueden usarse poligonos para definir una region de interes. Otra manera de especificar una restriccion espacial es un parametro “cobertura uniforme” que provoca seleccionar nodos en la celula de modo que cubren uniformemente un area dada. Por ejemplo, el componente de gestion del nodo puede determinar 4320 que haya una restriccion espacial para sensores en un area dada y a continuacion determinar el numero de sensores deseados en esta area. Determinar el numero de sensores deseados puede conseguirse aplicando otras restricciones tales como una restriccion de numero o determinar nodos basandose en una restriccion de presupuesto de energfa. A continuacion, por ejemplo, el componente de seleccion de sensor puede consultar 4321 la localizacion exacta de nodos de sensores ya seleccionados y asegurar que no unicamente se seleccionan los nodos agrupados en una sub-region de una celula sino que en su lugar los nodos de sensores seleccionados 4420 estan expandidos mas uniformemente en la celula. Esto puede combinarse con una restriccion de numero de sensores. Por ejemplo, el componente de seleccion de sensor puede comparar el numero de nodos de sensores deseados con el numero de nodos de sensores ya seleccionados y seleccionar 4420 sensores adicionales en la celula proporcionada para participacion en una tarea de deteccion para una medicion especifica si el numero de nodos ya seleccionados esta por debajo del numero de nodos de sensores deseado. En terminos mas generales, la restriccion espacial puede indicar la distribucion espacial en una region de interes (por ejemplo cobertura) o puede indicar una sub-region en la que deberian seleccionarse nodos de sensores.

Las Figuras 7 y 8 ilustran la adaptacion dinamica de una cuadricula irregular de acuerdo con una realizacion de la invencion. La Figura 7 es un diagrama de flujo simplificado de partes opcionales adicionales del procedimiento 4000 implementado por ordenador en este contexto y la Figura 8 es una visualizacion grafica de las respectivas adaptaciones de cuadricula.

En el ejemplo de la Figura 7 se seleccionan sensores cuando se recibe 4210 un activador de seleccion en forma de un evento de actualizacion de estructura de cuadricula. La causa para el activador de seleccion puede ser una actualizacion de estructura de cuadricula realizada por un ser humano o como resultado de algun algoritmo de aprendizaje realizado por el componente de procesamiento de datos. Cada vez que la estructura de cuadricula se adapta con el tiempo, el componente de gestion de cuadricula puede lanzar el evento de actualizacion de estructura de cuadricula para notificar al sistema informatico del cambio que indica una posible necesidad de volver a realizar seleccion de sensor. En respuesta al activador de seleccion el componente de gestion de cuadricula puede comprobar si la porcion actualizada de la cuadricula es una sub-region verdadera de una o mas celulas existentes.

Si este es el caso una celula existente puede dividirse 4610 en sub-celulas. Haciendo referencia ahora a la Figura 8, el ejemplo muestra una cuadricula 2000, donde la celula 2006 se divide en las sub-celulas 2006-1 y 2006-2. La frecuencia de muestreo de la celula CSF6 de la celula original 2006 puede heredarse por las nuevas sub-celulas pero dependiendo de las necesidades de la aplicacion cada sub-celula 2006-1, 2006-2 puede recibir tambien su propia frecuencia de muestreo de la celula CSF6-1, CSF6-2, respectivamente. El componente de gestion de cuadricula puede a continuacion identificar 4620 que sub-celulas se ven afectadas por la adaptacion de cuadricula en terminos de volver a realizar seleccion de sensor. Esto es posible haciendo referencia a la informacion de localizacion de los respectivos sensores en el componente de gestion de cuadricula. Como se ha mencionado anteriormente, cada sensor puede comunicar sus datos de localizacion (por ejemplo, datos de GPS) al sistema informatico. Por ejemplo, si dos sensores se asignaron originalmente a la celula 2006 y suponiendo que ambos sensores tienen datos de localizacion en un area que corresponde ahora a la nueva sub-celula 2006-1, entonces volver a realizar seleccion de sensor se requeriria para la nueva sub-celula 2006-1. Finalmente el componente de

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seleccion de sensor puede volver a seleccionar 4630 los dos sensores en la sub-celula afectada 2006-1 en consecuencia.

Si la porcion actualizada de la cuadncula no es una sub-region de una o mas celulas existentes el componente de gestion de cuadncula puede comprobar si corresponde a una super-region de celulas existentes. En las celulas 2007, 2009 existentes de ejemplo (consultese La Figura 8) se unen 4640 en una nueva celula 2007/9. Por ejemplo, las frecuencias de muestreo CSF7 y CSF8 de las celulas 2007, 2009 originalmente existentes pueden anadirse al resultado en la frecuencia de muestreo de la celula CSF7/9 de la celula 2007/9 unida. Anadir las frecuencias de muestreo de celula puede ser ventajoso en que la velocidad a la que un sensor necesita proporcionar datos de medicion se reduce fuertemente cuando el tamano de celula de la celula unida y los numeros de sensores en la celula unida son crecientes. Por ejemplo, puede haber dos sensores en cada una de las celulas 2007 y 2009. Para ambas celulas las frecuencias de muestreo de celula CSF7, CSF9 son iguales a 1 Hz. Es decir, en cada celula cada sensor se ordena que envfe datos cada dos segundos. La celula 2007/9 unida puede ahora incluir cuatro sensores. La frecuencia de muestreo de la celula CSF7/9 anadida es igual a 2 Hz. Bajo el ajuste unido se ordena aun a cada sensor que envfe sus datos cada dos segundos. Otros algoritmos para determinar la frecuencia de muestreo de la celula de una celula unida pueden usarse si fuera apropiado. Por ejemplo, un mmimo, un maximo o una media ponderada dependiendo del numero de sensores puede ser aplicable para tareas de deteccion especfficas. Despues de que se ha actualizado la cuadncula 2000, los nodos de sensores que estan localizados en la celula 2007/9 actualizada se vuelven a seleccionar 4630 a continuacion en consecuencia mediante el componente de seleccion de sensor. La porcion actualizada de la cuadncula no puede ser ni una sub-region ni una super-region de las celulas existentes. Este puede ser el caso cuando la cuadncula se cambia de tal manera que una celula intersecta con multiples celulas. Por ejemplo, dos celulas vecinas con igual tamano pueden cambiarse a tres celulas con igual tamano. Las celulas que cambian su tamano pueden mantener sus frecuencias de muestreo de celula. Nuevas celulas que intersectan con celulas anteriores pueden obtener sus nuevas frecuencias de muestreo de celula como en el caso de union, por ejemplo anadiendo las frecuencias de muestreo de celula de las celulas anteriores.

La Figura 9 muestra el sistema informatico simplificado de la Figura 1 durante la inicializacion. Cuando el sistema 1000 informatico se inicializa se anade un sensor despues del otro. El ejemplo muestra como los sensores S1 a S4 se fijan a la primera red de sensores y se registran mediante el sistema 1000 informatico. Las flechas que apuntan desde los sensores al sistema informatico indican el flujo de datos desde los sensores al sistema informatico. Las flechas que apuntan desde el sistema informatico a los sensores indican el flujo de datos de vuelta a la red de sensores. El primer sensor que esta fijado a la red de sensores es ventajosamente el nodo de pasarela S2 de la primera red de sensores. Durante la fijacion el sensor puede proporcionar su localizacion y restricciones pertinentes a la funcion de gestion de localizacion del sistema informatico. El componente 1001 de gestion de cuadncula creara a continuacion la respectiva informacion de mapeo de sensor a celula y puede enviar de vuelta al sensor S2 el punto de extremo de comunicacion de un servidor de localizacion que gestiona la celula 2001, que es la celula que cubre la localizacion del sensor de pasarela S2. Despues de la inicializacion de pasarela los sensores restantes S1, S3 y S4 pueden anadirse. En el ejemplo, S1 envfa su respectiva informacion de localizacion y restriccion a traves de la pasarela S2 al sistema informatico y recibe de vuelta el punto de extremo de comunicacion de un servidor de localizacion que gestiona la celula 2004, que es la celula que cubre la localizacion de sensor S1. El sensor S3 puede tambien comunicar con el sistema informatico directamente a traves de la pasarela. Podna comunicar tambien a traves de S1 a la pasarela puesto que tiene un enlace directo establecido a S1. En el ejemplo, S4 no tiene enlace directo con la pasarela S2 y por lo tanto comunica a traves de S1 con las puertas (como se muestra en la figura) o como alternativa puede comunicar tambien a traves de S3. Al final de la inicializacion cada nodo de sensor se registra con sus datos de localizacion y restricciones mediante el componente de gestion de cuadncula y conoce el punto de extremo de comunicacion de un servidor de localizacion que gestiona su celula respectiva de celula (por ejemplo, CSF1 para S2; CSF4 para S1, S3 y S4). Los datos de localizacion inicial proporcionados por el nodo de sensor activan una seleccion de la celula donde esta localizado el nodo de sensor.

Despues de esta inicializacion, los nodos de sensores pueden unicamente enviar actualizaciones de su localizacion al sistema 1000 informatico si dejan una celula. En este caso, si es aplicable, el respectivo sensor recibe de vuelta un punto final de comunicacion para un nuevo servidor de localizacion que gestiona la celula en la que se ha movido el sensor. Los datos de localizacion actualizados proporcionados por un sensor activan una realizacion de volver a seleccionar la celula a la que se ha movido el sensor. En una realizacion, un nodo de sensor puede enviar de manera regular su informacion de localizacion al sistema 1000 informatico, que puede ser ventajoso que no necesita almacenarse informacion de celula en el nodo de sensor. Los nodos de sensores pueden enviar tambien actualizaciones de su estado y de sus restricciones dinamicas tales como su presupuesto de energfa restante, incluso si no dejan la celula. Esto puede ocurrir a intervalos regulares o bajo solicitud del componente de gestion del nodo, por ejemplo, cuando se lanza un activador de seleccion.

Las realizaciones de la invencion pueden implementarse en circuitena electronica digital, o en hardware informatico, firmware, software, o en combinaciones de ellos. La invencion puede implementarse como un producto de programa informatico, es decir, un programa informatico realizado de manera tangible en un soporte de informacion, por ejemplo, en un dispositivo de almacenamiento legible por maquina, para ejecucion mediante, o para controlar la operacion de, aparatos de procesamiento de datos, por ejemplo, un procesador programable, un ordenador o multiples ordenadores. Un programa informatico, tal como el programa informatico de la reivindicacion 10, puede escribirse en cualquier forma de lenguaje de programacion, incluyendo lenguajes compilados o interpretados, y

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puede desplegarse en cualquier forma, incluyendo como un programa independiente o como un modulo, componente, subrutina u otra unidad adecuada para uso en un entorno informatico. Un programa informatico puede desplegarse para ejecutarse en un ordenador o en multiples ordenadores en un sitio o distribuirse a traves de multiples sitios e interconectarse mediante una red de comunicacion. Los procedimientos descritos bajo las Figuras 4 a 7 pueden ejecutarse todos mediante correspondientes productos informaticos en los respectivos dispositivos, por ejemplo, el servidor no confiable, ordenadores de cliente productores de datos y los ordenadores de cliente consumidores de datos.

Las etapas del procedimiento de la invencion pueden realizarse mediante uno o mas procesadores programables que ejecutan un programa informatico para realizar funciones de la invencion operando en datos de entrada y generando salida. Las etapas de procedimiento pueden realizarse tambien mediante, y los aparatos de la invencion pueden implementarse como, circuiteria de logica de fin especial, por ejemplo, un FPGA (campo de matriz de puertas programables) o un ASIC (circuito integrado especifico de la aplicacion).

Los procesadores adecuados para la ejecucion de un programa informatico incluyen, a modo de ejemplo, tanto microprocesadores generales como de fin especial, y uno cualquiera o mas procesadores de cualquier clase de dispositivo informatico digital. En general, un procesador recibira instrucciones y datos desde una memoria de solo lectura o una memoria de acceso aleatorio o ambas. Los elementos esenciales de un ordenador son al menos un procesador para ejecutar instrucciones y uno o mas dispositivos de memoria para almacenar instrucciones y datos. En general, un ordenador incluira tambien, o estara operativamente acoplado para recibir datos desde o transferir datos a, o ambos, uno o mas dispositivos de almacenamiento masivo para almacenar datos, por ejemplo, discos magneticos, magneto-opticos o discos opticos. Tales dispositivos de almacenamiento pueden proporcionarse tambien bajo demanda y estar accesibles a traves de internet (informatica en la nube). Los soportes de informacion adecuados para incorporar instrucciones de programa informatico y datos incluyen todas las formas de memoria no volatil, incluyendo a modo de ejemplo dispositivos de memoria de semiconductores, por ejemplo, EPROM, EEPROM, y dispositivos de memoria flash; discos magneticos, por ejemplo, discos duros internos o discos extraibles; discos magneto-opticos; y discos CD-ROM y DVD-ROM. El procesador y la memoria pueden complementarse mediante, o incorporarse en circuiteria de logica de fin especial.

Para proporcionar interaccion con un usuario, la invencion puede implementarse en un ordenador que tiene un dispositivo de visualizacion, por ejemplo, un monitor de tubo de rayos catodicos (CRT) o pantalla de cristal liquido (LCD), para visualizar informacion al usuario y un dispositivo de entrada tal como un teclado, pantalla tactil o panel tactil, un dispositivo apuntador, por ejemplo, un raton o una bola de mando, mediante el cual el usuario puede proporcionar entrada al ordenador. Otros tipos de dispositivos pueden usarse para proporcionar interaccion con un usuario tambien; por ejemplo, la realimentacion proporcionada al usuario puede ser cualquier forma de realimentacion sensorial, por ejemplo, realimentacion visual, realimentacion auditiva o realimentacion tactil; y la entrada desde el usuario puede recibirse en cualquier forma incluyendo entrada acustica, del habla o tactil.

La invencion puede implementarse en un sistema informatico que incluye un componente de extremo trasero, por ejemplo, como un servidor de datos, o que incluye un componente de soporte intermedio, por ejemplo, un servidor de aplicacion, o que incluye un componente de extremo frontal, por ejemplo, un ordenador cliente que tiene una interfaz grafica de usuario o un explorador web a traves del cual un usuario puede interactuar con una implementacion de la invencion, o cualquier combinacion de tales componentes de extremo trasero, soporte intermedio o extremo frontal. Los ordenadores cliente tambien pueden ser dispositivos moviles, tales como telefonos inteligentes, PC de tableta o cualquier otro dispositivo informatico portatil. Los componentes del sistema pueden interconectarse mediante cualquier forma o medio de comunicacion de datos digital, por ejemplo, una red de comunicacion. Ejemplos de redes de comunicacion incluyen una red de area local (LAN) y una red de area extensa (WAN), por ejemplo, internet o LAN inalambrica o redes de telecomunicacion.

El sistema informatico puede incluir clientes y servidores. Un cliente y servidor estan en general remotos entre si y tipicamente interactuan a traves de una red de comunicacion. La relacion de cliente y servidor surge mediante programas informaticos que se ejecutan en los respectivos ordenadores y que tienen una relacion de cliente-servidor entre si.

Claims (15)

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   reivindicaciones

   1. Un procedimiento (4000) implementado por ordenador que comprende:

   dividir (4100) un area bidimensional en celulas (2001, 2002, ..., 2009), en el que las celulas estan dispuestas en una cuadricula (2000);

   recibir (4200) un activador de seleccion para un subconjunto de celulas de la cuadricula, en el que al menos una celula (2004) del subconjunto tiene al menos un sensor (S1, S3, S4) y la al menos una celula (2004) tiene una frecuencia de muestreo de la celula (CSF4) asociada;

   determinar (4300) un conjunto de restricciones para el al menos un sensor (S1, S3, S4);

   seleccionar (4400) el al menos un sensor (S1, S3) si el al menos un sensor (S1, S3) cumple con el conjunto de restricciones; y

   calcular (4500) una frecuencia de muestreo del al menos un sensor dependiendo de la frecuencia de muestreo de la celula (CSF4) de la al menos una celula de manera que el al menos un sensor esta instruido para proporcionar datos de medicion de conformidad con la respectiva frecuencia de muestreo de la celula y, en total, la celula proporciona datos a la frecuencia de muestreo de la celula requerida.
2. 2. El procedimiento (4000) implementado por ordenador de la reivindicacion 1, en el que la cuadricula (2000) es una cuadricula irregular adaptable.
3. 3. El procedimiento (4000) implementado por ordenador de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el activador de seleccion es un evento de activacion seleccionado de uno cualquiera de los siguientes eventos de activacion: una solicitud de datos de sensor, un evento de actualizacion de localizacion de sensor, un evento de actualizacion de estructura de cuadricula, un evento de actualizacion de frecuencia de muestreo de cuadricula, o un evento de actualizacion de restriccion de sensor.
4. 4. El procedimiento (4000) implementado por ordenador de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el conjunto de restricciones comprende una cualquiera de las siguientes restricciones: una restriccion de presupuesto de energia, una restriccion de umbral de energia, una restriccion de movilidad, una restriccion espacial, una restriccion de numero de sensores o una restriccion de comunicacion de red.
5. 5. El procedimiento (4000) implementado por ordenador de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la determinacion comprende adicionalmente:

   determinar al menos una restriccion espacial para el al menos un sensor, en el que la restriccion espacial indica la distribucion espacial en un area dada o en el que la restriccion espacial indica una sub-region en la que se han de seleccionar los nodos de sensores.
6. 6. El procedimiento (4000) implementado por ordenador de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la determinacion, seleccion y calculo comprenden adicionalmente:

   determinar (4310) al menos un presupuesto de energia para el al menos un sensor, respectivamente; y seleccionar (4410) el al menos un sensor para participar en una medicion especifica si el al menos un presupuesto de energia es mayor que un umbral de energia predefinido.
7. 7. El procedimiento (4000) implementado por ordenador de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, que comprende adicionalmente:

   recibir (4210) un evento de actualizacion de estructura de cuadricula;

   adaptar (4610, 4620, 4640) las celulas de cuadricula en respuesta al evento de actualizacion de estructura de cuadricula; y

   volver a seleccionar (4630) el al menos un sensor.
8. 8. El procedimiento (4000) implementado por ordenador de la reivindicacion 7, en el que adaptar las celulas de cuadricula comprende:

   unir (4640) la al menos una celula con al menos otra celula.
9. 9. El procedimiento (4000) implementado por ordenador de la reivindicacion 7, en el que adaptar las celulas de cuadricula comprende:

   dividir (4610) la al menos una celula en una primera sub-celula y una segunda sub-celula; e identificar (4620) que sub-celula se ve afectada por la adaptacion de cuadricula.
10. 10. Un producto de programa informatico que cuando se carga en una memoria de un dispositivo informatico y se ejecuta mediante al menos un procesador del dispositivo informatico ejecuta las etapas del procedimiento implementado por ordenador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
11. 11. Un sistema (1000) informatico que comprende:

    un componente (1001) de gestion de cuadricula configurado para dividir un area bidimensional en celulas (2001, 2002, ..., 2009) de una cuadricula (2000) y para asociar al menos una celula (2004) de la cuadricula con una frecuencia de muestreo de la celula (CSF4);

    un componente (1003) de seleccion de sensor configurado para determinar un conjunto de restricciones para al 5 menos un sensor (S1, S3, S4), estando asignado el al menos un sensor (S1, S3, S4) a la al menos una celula

    (2004); y configurado adicionalmente para seleccionar el al menos un sensor (S1, S3, S4) en respuesta a un activador de seleccion si el al menos un sensor cumple con el conjunto de restricciones; y un componente (1004) de procesamiento de datos configurado para lanzar el activador de seleccion si se satisfacen las condiciones de activacion; y para calcular una frecuencia de muestreo para el al menos un sensor 10 dependiendo de la frecuencia de muestreo de la celula (CSF4) de la al menos una celula (2004) de manera que

    el al menos un sensor esta instruido para proporcionar datos de medicion de conformidad con la respectiva frecuencia de muestreo de la celula y, en total, la celula proporciona datos a la frecuencia de muestreo de la celula requerida.
12. 12. El sistema (1000) informatico de la reivindicacion 11, en el que las celulas de la cuadricula muestran una 15 estructura irregular.
13. 13. El sistema (1000) informatico de las reivindicaciones 11 o 12, en el que el componente de gestion de cuadricula

    esta configurado adicionalmente para unir o dividir celulas de la cuadricula en respuesta a un evento de

    actualizacion de estructura de cuadricula.
14. 14. El sistema (1000) informatico de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que el componente de 20 gestion de cuadricula esta configurado adicionalmente para modificar la frecuencia de muestreo de la celula de una

    celula en respuesta a un evento de actualizacion de frecuencia de muestreo de cuadricula.
15. 15. El sistema (1000) informatico de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, que comprende adicionalmente: un componente (1005) de gestion de nodo configurado para:

    determinar al menos un presupuesto de energia para el al menos un sensor, respectivamente; y 25 el componente (1003) de seleccion de sensor esta configurado adicionalmente para:

    seleccionar el al menos un sensor para participar en una medicion especifica si el al menos un presupuesto de energia es mayor que un umbral de energia predefinido.