Les nœuds capteurs sans fil

Table des matières

Introduction
Chapitre I : Introduction générale
I.1. Problématiques et motivations
I.2. Objectifs
I.3. Contributions
I.4. Structure de la thèse et description des chapitres
Chapitre II : Les réseaux de capteurs sans fil, présentation et applications
II.1. Introduction
II.2. Définition des réseaux de capteurs sans fil
II.3. Les noeuds capteurs sans fil
II.3.1. L’unité d’acquisition (ou de capture)
II.3.2. L’unité de traitement
II.3.3. L’unité de communication
II.3.4. Le module d’énergie ou batterie
II.3.5. L’unité de géolocalisation
II.3.6. L’unité de Mobilité
II.4. Défis de recherche
II.4.1. Niveau matériel
II.4.2. Niveau physique
II.4.3. Niveau MAC
II.4.4. Niveau Routage
II.4.5. Niveau Transport
II.4.6. Niveau Application
II.5. Les RCMSF
II.5.1. Capteur vidéo
II.5.2. Noeud capteur multimédia
II.5.3. Caméras basées sur des composants commerciaux
II.5.3.1. MeshEye
II.5.3.2. Cyclops
II.5.3.3. CMUcam
II.5.3.4. IMote
II.5.3.5. Stargate
II.5.4. Cameras conçues spécifiquement pour RCSF
II.6. Caractéristiques et contraintes d’un RCMSF
II.6.1. Consommation et efficacité énergétique
II.6.2. Bande passante
II.6.3. Scalabilité
II.6.4. Tolérance aux pannes
II.6.5. Sécurité
II.6.5.1. Gestion efficace de la Qualité d’Expérience (QoE) et de la Qualité de Service (QoS)
II.6.5.2. La confidentialité
II.6.5.3. Authentification et localisation d’un noeud
II.6.6. Développement de la plateforme
II.6.7. Couverture
II.6.8. Qualité des images capturées
II.7. Systèmes d’exploitation
II.7.1. TinyOS
II.7.2. Contiki OS
II.7.3. SOS
II.7.4. FreeRTOS
II.7.5. Mantis OS
II.7.6. Nut/OS
II.7.7. Nano-RK
II.8. Méthodes d’évaluation des performances
II.8.1. La méthode analytique
II.8.2. La simulation
II.8.3. L’émulation
II.8.4. Banc d’essai
II.9. Applications des RCMSF
II.9.1. La sécurité militaire
II.9.2. La protection des sites sensibles
II.9.3. Le pilotage intelligent
II.9.4. La surveillance environnementale
II.9.5. Surveillance et suivie médicale
II.9.6. Applications publiques
II.10. Conclusion
CHAPITRE III : Les feux de forêt et les méthodes de détection
III.1. Introduction
III.2. Une forêt, un feu, un incendie de forêt
III.3. Évolution des systèmes forestiers pour la détection d’incendie
III.4. Les RCSF et la détection des incendies de forêt
III.4.1. Contributions théoriques
III.4.2. Contributions expérimentales
III.4.3. Contributions basées sur la simulation
III.4.4. Synthèse et choix de la méthode adéquate
III.5. Le système de détection canadien
III.5.1. Indice du combustible léger (ICL
III.5.2. Indice d’humidité de l’humus (IH)
III.5.3. Indice de sécheresse (IS)
III.5.4. Indice de propagation initiale (IPI)
III.5.5. Indice du combustible disponible (ICD)
III.5.6. Indice forêt météo (IFM)
III.6. Le système de détection canadien adapté au contexte local
III.6.1. Algorithme de détection canadien
III.6.2. Autres systèmes de détection des feux de forêt
III.7. Conclusion
CHAPITRE IV – Contribution1 : Conception, implémentation et évaluation du système M2FS (Multimedia Forest Fire System)
IV.1. Introduction
IV.2. Approche de détection des feux de forêt adoptée
IV.3. Conception du système multimodal M2FS
IV.4. Implémentation du système multimodal M2FS
IV.4.1. Module de capture
IV.4.2. Module de transmission
IV.4.2.1. Les relais
IV.4.2.2. Le collecteur
IV.4.2.3. La passerelle
IV.4.3. Module d’analyse et de sauvegarde
IV.4.4. Un noeud capteur scalaire
IV.4.4.1. Les capteurs Dht11/Dht22
IV.4.4.2. La carte Arduino
IV.4.4.3. Le module radio Xbee et le Shield Xbee
IV.4.5. Un noeud capteur multimédia
IV.4.5.1. Noeuds indépendants
IV.4.5.2. Noeud unique « Deux en un »
IV.4.5.3. La caméra OV2640
IV.4.5.4. Le Shield Arducam
IV.4.4.5. Xbee explorer
IV.4.6. La station de base
IV.5. Résultats et discussion
IV.5.1. Contrainte temporelle
IV.5.1.1. Temps de détection
IV.5.1.2. Temps d’envoi
IV.5.2. Consommation d’énergie
IV.5.3. Réception des données capturées
IV.6. Conclusion
CHAPITRE V – Contribution2 : Compression des données pour l’économie d’énergie dans le système M2FS
V.1. Introduction
V.2. Compression de données
V.2.1. Notions générales
V.2.2. Typesde compression
V.2.3. La compression dans les RCSF
V.2.4. Caractéristiques de la compression de données
V.2.4.1. Perte de données
V.2.4.2. Symétriques et Asymétrique
V.2.4.3. Adaptatifs et non adaptatif
V.3. L’agrégation de données
V.3.1. Notions générales
V.3.2. Schémas d’agrégation de données
V.3.3. État de l’art
V.4. La corrélation de données
V.5. Solutions adoptées pour la compression de données dans M2FS
V.5.1. TiNA
V.5.2. L’approximation polynomiale comme technique de compression dans les RCSF
V.5.2.1. Notions de base
V.5.2.2. Algorithmes de compression
V.5.2.3. Modélisation de la technique d’approximation
V.6. Résultats et discussion
V.6.1. Contrainte temporelle
V.6.2. Taux de compression
V.6.2.1. APFF
V.6.2.2. TiNA
V.6.2.3. Discussion
V.6.2.4. Restitution de données
V.6.2.5. Compression multimédia
V.6.3. Contrainte énergétique
V.7. Conclusion
Conclusion générale & perspectives
Annexe A : Code sources et programmes
Introduction
Programme de M2FS
Programme de compression pour M2FS
Bibliographie