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Métodos Bayesianos para Estimação Distribuída em Redes Cooperativas

Processo: 18/26191-0
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de agosto de 2019 - 31 de julho de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica - Telecomunicações
Pesquisador responsável:Marcelo Gomes da Silva Bruno
Beneficiário:Marcelo Gomes da Silva Bruno
Instituição-sede: Divisão de Engenharia Eletrônica (IEE). Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
Pesq. associados:Claudio José Bordin Júnior ; Stiven Schwanz Dias
Assunto(s):Redes de sensores 

Resumo

Propõem-se neste projeto novos algoritmos bayesianos para estimação distribuída emredes cooperativas usando filtros descentralizados que operam sem um centro global defusão de dados. Na arquitetura proposta, cada nó da rede registra e processa de forma independentemedidas locais, mas os diferentes nós também são capazes de se comunicarentre si através de trocas de mensagens para gerar de forma cooperativa ao longo da redeuma estimativa global de um vetor de estados desconhecido de interesse. O objetivo, quese insere no estado da arte atual na área, é desenvolver algoritmos plenamente distribuídose escalonáveis que operem em redes parcialmente conectadas e aproximem a estimativacentralizada ótima, mas, ao mesmo tempo, tenham um baixo custo de comunicação entreos nós da rede. Para atingir esse objetivo, são investigados métodos de difusão usando astécnicas Adapt-and-Combine (ATC) e Random Exchange (RndEx), que são formuladas emuma perspectiva bayesiana mais geral do que a formulação tradicional da literatura permitindoa implementação desses métodos via filtros de partículas em cenários onde são consideradosmodelos em espaço de estados não lineares e não gaussianos arbitrários. Comoextensão do trabalho, pretende-se também generalizar os algoritmos propostos para estadosdefinidos em espaços topológicos não lineares (manifolds), ao invésde espaços euclidianos. Finalmente, estendendo as técnicas anteriores para algoritmos depassagem de mensagem em grafos espaço-temporais mais gerais, pretende-se ainda consideraro problema em que múltiplos agentes móveis interligados por uma rede parcialmenteconectada estimam sua própria posição de forma cooperativa e, simultaneamente, rastreiam colaborativamenteum outro nó móvel não cooperativo. Possíveis aplicações de interesse prático incluemidentificação de canais de comunicação digital usando redes cooperativas de filtros,e vigilância de instalações prediais e infraestrutura crítica usando múltiplos veículos aéreos não tripulados (VANTs) inteligentes. (AU)

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
OLIVEIRA, HALLYSSON; DIAS, STIVEN SCHWANZ; BRUNO, MARCELO GOMES DA SILVA. Cooperative Terrain Navigation Using Hybrid GMM/SMC Message Passing on Factor Graphs. IEEE TRANSACTIONS ON AEROSPACE AND ELECTRONIC SYSTEMS, v. 56, n. 5, p. 3958-3970, OCT 2020. Citações Web of Science: 0.
DE FIGUEREDO, CAIO G.; BORDIN JR, CLAUDIO J.; BRUNO, MARCELO G. S. Cooperative Parameter Estimation on the Unit Sphere Using a Network of Diffusion Particle Filters. IEEE SIGNAL PROCESSING LETTERS, v. 27, p. 715-719, 2020. Citações Web of Science: 0.
FERNANDES, GUILHERME C. G.; DIAS, STIVEN S.; MAXIMO, MARCOS R. O. A.; BRUNO, MARCELO G. S. Cooperative Localization for Multiple Soccer Agents Using Factor Graphs and Sequential Monte Carlo. IEEE ACCESS, v. 8, p. 213168-213184, 2020. Citações Web of Science: 0.

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