Wireless Sensor Network (WSN)

Bakgrund

WSN-projektet handlar om forskning för att ta fram teknik och arbetsmetoder för användandet av trådlösa sensorer för snabb instrumentering av testfordon. Målet är att testentreprenörer mycket snabbt skall kunna få sensorinformation inne i fordonet och via internet på ett robust och säkert sätt.

Mulleplattformen integrerar många olika sorters sensorer, till exempel RoadEye, RT3, temperatur, ljus, luftfuktighet, tryck, etc, i ett trådlöst nätverk som kan skicka sensorinformation till exempel en laptop inne i fordonet eller direkt till databaser på internet.

Forskningsfrågor rör realtids-hantering av sensorinformation, skalbarhet i Bluetooth-baserade sensornätverk och dynamisk configurering av sensorer. 

Projektmål

Att förenkla för testentreprenörer hur ett fordon instrumenteras, och möjliggöra nya sortets mätningar.

Bilden här nedan visar hur ett komplett Mulle-baserat mätsystem ser ut. På bilden finns en RoadEye-sensor, en GPS, en gateway-Mulle och en mobiltelefon som används för att skicka sensordata till Internet.

Resultat

WSN projektet har tagit fram en sensornätverksarkitektur baserad på Bluetooth för snabb instrumentering av testfordon. Arkitekturen stödjer en mängd olika sensorer, till exempel GPS, RoadEye, temperatur, vibration och ljud. Status i dagsläget är att en mobiltelefon kan användas tillsammans med en Mulle som agerar router. Mullen använder sig av DHCP och NAT tillsammans med Bluetooth PAN för att erbjuda internetåtkomst åt andra Mullar med sensorer. I dagsläget kan upp till sju Mullar koppla ihop sig och skicka sensordata till en databas på internet.Från databasen kan sensordata exporteras i råformat eller i Excel-format.

För att installera systemet i ett fordon krävs ingen  tidskrävande installation eller konfiguration. Mullarna kopplar automatisk upp sig mot varandra och börjar sedan skicka data till sin databas.

I nästa fas av projektet kommer fokus ligga på realtidsegenskaper samt analys och filtering av låg- och hög-frekvensdata, till exempel från RT3, mikrofoner eller accelerometrar.

Bilden till vänster visar hur en användare rört sig. All data kommer från en Mulle med GPS-modul. Men även en mikrofon kan vara kopplad till en Mulle. Mikrofoner kan exempelvis användas för att klassificera väglag, identifiera störkällor för föraren, analysera däckegenskaper med mera.

Arbete pågår också med att kunna använda en Android-telefon för att direkt kunna visualisera sensordata och även styra hur sensorerna skall mäta, till exempel samplingsfrekvens, mätområde och prioritet. Det nya CoAP-protokollet som börjar bli en etablerad standard för sensornätverk har portats till Android, och arbete pågår att porta det till lwIP som används av Bluetooth-baserade Mullar.

På http://sm-pc777.sm.ltu.se/roadeye/ finns ett system för visualisering av data från systemet.

Följande Youtube-film visar hur systemet fungerar, där en bil utrustad med en Roadeye klassificerar väglaget i realtid:  http://www.youtube.com/watch?v=h6xN8bxPcFc&feature=player_embedded

Ekonomi

Totalt har projektet förbrukat 121’624 kronor. Största delen handlar om lönekostnader, materialinköp och utvecklande av en ny version sensorplattform som klarar signalbehandling. Dagens Mulle-version är inte tillräckligt kraftfull för att implementera mer avancerad signalbehandling som krävs för analys av ljud och vibrationer i höga samplingsfrekvenser.

En tidsskriftartikel är för närvarande under arbete. Målet är att den skall publiceras i IEEE Sensors under året. Ytterligare två artiklar är under planering.

Sammanfattning

Sammanfattningsvis har många resultat genererats. Bland dom mer framträdande kan nämnas implementation av en DHCP-server för Mulle-plattformen, portande av CoAP till Mulle och Android, användandet av mikrofoner, GPS, RoadEye, och temperatursensorer för fordonstestning.

Nästa generation Mulle kommer ha bättre signalbehandlingsegenskaper, och kommer kunna möjliggöra realtidsanalys av data från exempelvis vibrations- och akustiska sensorer

Projektledare: Jens Eliasson